隧道工程突水突泥突石灾害分析与应对

1、0,高风险隧道突水突泥灾害分析与对策二一,1,目 录1 突水突泥事故工程案例2 突水突泥工程特征分析3 突水突泥防范与对策,2,1 突水突泥事故工程案例 （1）渝怀铁路圆梁山隧道 2002年9月10日，圆梁山隧道进口正洞下导坑开挖到3414米（DK354+879），爆破后揭示溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后施工混凝土挡墙，突然发生大规模突水突泥，瞬间突泥4200立方，最大涌水量710立方/小时，淤积导坑244米,造成多名作业人员遇难，工程损失惨重，影响施工一年之久。突泥点埋深550米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,3,开始时突泥照片,4,大规模突泥后照片,5,（2）宜万铁路马鹿箐隧道 2006年1

2、月21日，马鹿箐隧道出口平导开挖到3174米（PDK255+978），注浆加固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，瞬间突泥8万立方，最大涌水量72万立方/小时，淤积平导1600米，正洞1000米，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深约400米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,6,大规模突水突泥录像,7,（3）宜万铁路野三关隧道 2007年8月5日，野三关隧道出口开挖到5444米（DK124+602），出碴时，突然发生突水突泥突石，瞬间涌出泥砂与块石约5万立方，最大涌水量约15万立方/小时，将洞内机械设备冲出500米后解体，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久

3、。突泥点埋深约200米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,8,9,10,（4）宜万铁路大支坪隧道 2008年4月30日，大支坪隧道进口开挖到2771米（DK132+913），注浆完成后进行开挖，专职安全员发现异常，立即下令撤人。随后，突然发生大规模突水涌砂，涌砂量约4000立方，最大涌水量4万立方/小时，淤积长度200米。由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。突泥点埋深约160米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,11,大规模突水涌砂监控录像,12,（5）宜万铁路云雾山隧道 2008年7月21日，云雾山隧道出口开挖到3079米（DK245+645），进行超前探孔时，突然发生突水涌砂，涌砂量约1000立方，涌

4、水量约780立方/小时，造成线淹井1035米、线淹井710米。突泥点埋深700米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,13,14,（6）厦深铁路梁山隧道 2009年3月14日，梁山隧道进口开挖到2505米（DK96+505），出碴时，发生小型突泥，突泥量约200立方。经会商清淤时，突然发生大规模突水突泥，突泥量约8000立方。4月6日再次突泥，突泥量约2万立方，淤积长度230米。突泥后地表坍陷，陷坑面积50平方米，深20米。突泥点埋深270米。该灾害属断层突水突泥灾害。,15,大规模突泥后照片,16,突泥后地表坍陷照片,17,（7）龙厦铁路象山隧道 2009年12月24日，象山隧道进口开挖到4468米

5、（YDK24+158），注浆完成后开挖时，初期支护开裂、掉块，发生坍塌约600立方，涌水量约200立方/小时。之后，突水持续变大，最大涌水量约7000立方/小时，隧道被淹。【该注浆段30米（设计开挖25米），上中部已经开挖完成，下部开挖22米（距预设计位置3米）】。突水后地表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁800余人，经济损失较大。突水突泥点埋深150米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,18,前期突水突泥照片,19,突水突泥后地表坍陷照片,20,（8）南广铁路白云隧道 2010年1月14日，白云隧道出口开挖到696米（DK334+733），爆破后发生小型突水突泥，突泥量约200立方。经会商清

6、淤时，再次发生大规模突水突泥，突泥量约2000立方，突水量约300立方/小时，淤积长度150米，造成多名作业人员遇难。突泥点对应地表坍陷，陷坑面积300平方米，深20米。突泥点埋深80米。该灾害属断层突水突泥灾害。,21,大规模突泥后照片,22,突水突泥后地表坍陷照片,23,（9）贵昆铁路六沾段六盘水隧道 2010年2月5日，六盘水隧道出口开挖到632米（DK248+228），后方170米位置初期支护（工20b）破坏坍方，长度约50米，造成8名施工人员被困。该段为充填粘土夹块石溶腔，前期施工时连续发生小型坍方，采取超前大管棚并注浆加固后通过。坍方点埋深约100米。该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害

7、。,24,坍方照片,25,2 突水突泥工程特征分析 对以上九个隧道，从“地质特征、工序环节、预测预报、工程处理”四个方面进行灾害分析。,26,（1）地质特征 水是灾害发生的根源。 隧道埋深大，处于高压状态。 隧道穿越溶洞、断层破碎带或接触带等不良地质体。 综合来看，“高压、富水、不良地质”三者不利组合是诱发突水突泥突石灾害的地质条件。,27,（2）工序环节 灾害主要发生在开挖或清淤两个工序环节。 （3）预测预报 从灾害结果来看，几座隧道突水突泥的规模都非常大。加强地质超前预测预报，溶腔或断层等不良地质是可以发现的。,28,（4）工程处理 九座隧道中： 野三关隧道是突发性灾害。 圆梁山、梁山、白

8、云三座隧道是先发生小型突水突泥，在处理过程中发生大规模突水突泥造成灾害。 马鹿箐、大支坪、象山三座隧道是注浆加固开挖时发生灾害。,29,六盘水隧道是溶腔采用大管棚注浆加固通过后发生灾害。 云雾山隧道是超前探孔时，孔口未安设闸阀造成灾害。 从发生灾害的几种类型来看，在复杂地质条件下，应在超前预报、涌出物处理、注浆质量和开挖支护等方面予以加强。,30,综合以上分析，发生灾害的原因主要体现在以下三个方面： 未发现风险源 发现风险源，但技术方案不合理。 发现风险源，但施工管理措施不到位。,31,3 突水突泥灾害防范与应对 要防止突水突泥灾害的发生，必须做好以下两项重要工作：一是风险的识别与评估，二是风

9、险的控制与规避。,32,3.1风险的识别与评估 （1）设计单位根据地质勘察资料进行隧道风险等级划分，制定技术措施。 （2）由建设单位组织风险评估，并制定高风险安全防范管理专项机制。 （3）对风险隧道进行超前预报专项设计，纳入工序管理。尤其要加强超前钻孔和超前炮孔钻探。,33,（4）设计单位作出水文监测专项设计（包括降雨量、涌水量、水压），施工单位负责实施，监理单位负责核查。 （5）施工单位对超前钻孔和水文监测的真实性负责，监理单位全过程旁站，设计单位负责地质和水文综合分析。,34,（6）施工过程中，预报到溶腔或断层等异常时，由建设单位组织论证，进行风险评估。方案未制定前，施工单位不得将掌子面爆

10、开。,35,3.2风险的控制与规避 （1）超前预报探测到溶腔或断层时，以及发生小型涌泥时，由建设单位组织研究确定重大技术方案。方案制定应广泛听取参建各方建议，必要时邀请专家论证。方案选择应把安全放在首位。 （2）对极其复杂的溶腔或断层，应进行迂回绕避、增设泄水洞、释能降压和注浆加固等方案的预设计，进行多方案比选。,36,（3）参建各方必须严格执行确定的技术方案，落实实施责任制和追究责任制。方案调整必须履行相关程序。 （4）高风险隧道必须建立进洞条件、进洞记录、视频监控、声光报警、应急照明、安全逃生、洞内抽排水等安全保障措施。,37,高风险隧道必须在风险的识别与评估、风险的控制与规避的各个环节实

11、行全过程的标准化管理。,【齐岳山隧道岩溶及断层处理案例】 齐岳山隧道全长10.528公里，隧道进口施工中揭示大小溶洞187个，其中22个规模较大。穿越长253米的高压富水断层。隧道施工中，严格实施标准化管理，隧道安全建成，未发生任何灾害。,629溶腔处理 2006年5月26日，隧道进口开挖到2374米（DK363+629），通过地质超前预报，探测到629充水溶腔。溶腔纵向长12m，最大水压0.68MPa。为制定方案，现场加强超前钻探，判断溶腔型态，进行综合水文地质分析。,水文地质：溶腔主要受地表洼地降雨补给，汇水面积约6平方公里。,经注浆试验，该溶腔采用注浆处理难度大，确定采取释能降压方案处理

12、。 2009年10月26日平导贯通后，通过10个钻孔以3000立方/小时排量控制放水，共放水65万方，水压力由0.43MPa逐渐下降，稳定在0.01MPa后，对该溶腔爆破。 释能降压后，溶腔水通过横通道排入平导。基底采取加强板梁通过，确保运营安全。,溶腔放水降压照片,溶腔释能降压录像,溶腔释能降压后照片,F11断层处理 F11断层宽253米，埋深270米，由构造角砾岩、碎裂岩和断层泥组成，超前探孔单孔最大涌水量1800立方/小时，水压力2.3MPa。,地面卫星照片,F11超前探孔录像,针对F11断层，制定了“分水降压、注浆加固、交替推进、带水作业”总体施工原则。现场组织专业化注浆队伍，配备高效钻孔、注浆设备，实施信息化注浆，进行标准化管理，安全、快速完成了断层段的处理。,F11标准化注浆照片,49,为防范风险隧道发