第十四講-隧道工程突水突泥突石災(zāi)害分析

1、0隧道突水突泥隧道突水突泥災(zāi)害災(zāi)害11 1 突水突泥事故工程案例突水突泥事故工程案例 （1 1）渝懷鐵路圓梁山隧道）渝懷鐵路圓梁山隧道 20022002年年9 9月月1010日，圓梁山隧道進(jìn)口正洞下導(dǎo)日，圓梁山隧道進(jìn)口正洞下導(dǎo)坑開挖到坑開挖到34143414米（米（DK354+879DK354+879），爆破后揭示），爆破后揭示溶腔口，有少量黃泥擠出。會商后施工混凝土溶腔口，有少量黃泥擠出。會商后施工混凝土擋墻，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，瞬間突泥擋墻，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，瞬間突泥42004200立方，最大涌水量立方，最大涌水量710710立方立方/ /小時，淤積導(dǎo)小時，淤積導(dǎo)坑坑244244

2、米米, ,造成多名作業(yè)人員遇難，工程損失慘造成多名作業(yè)人員遇難，工程損失慘重，影響施工一年之久。突泥點埋深重，影響施工一年之久。突泥點埋深550550米。米。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。2開始時突泥照片開始時突泥照片3大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片4 （2 2）宜萬鐵路馬鹿箐隧道）宜萬鐵路馬鹿箐隧道 20062006年年1 1月月2121日，馬鹿箐隧道出口平日，馬鹿箐隧道出口平導(dǎo)開挖到導(dǎo)開挖到31743174米（米（PDK255+978PDK255+978），注漿加），注漿加固后開挖出碴時，突然發(fā)生突水突泥，瞬固后開挖出碴時，突然發(fā)生突水突泥，瞬間突泥間突泥8 8萬立

3、方，最大涌水量萬立方，最大涌水量7272萬立方萬立方/ /小小時，淤積平導(dǎo)時，淤積平導(dǎo)16001600米，正洞米，正洞10001000米，造成米，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟(jì)損失巨大，影響多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟(jì)損失巨大，影響施工一年之久。突泥點埋深約施工一年之久。突泥點埋深約400400米。米。該該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。5大規(guī)模突水突泥錄像大規(guī)模突水突泥錄像6 （3 3）宜萬鐵路野三關(guān)隧道）宜萬鐵路野三關(guān)隧道 20072007年年8 8月月5 5日，野三關(guān)隧道出口開日，野三關(guān)隧道出口開挖到挖到54445444米（米（DK124+602DK124+602），出碴時，突），出

4、碴時，突然發(fā)生突水突泥突石，瞬間涌出泥砂與然發(fā)生突水突泥突石，瞬間涌出泥砂與塊石約塊石約5 5萬立方，最大涌水量約萬立方，最大涌水量約1515萬立方萬立方/ /小時，將洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備沖出小時，將洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備沖出500500米后解米后解體，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟(jì)損失體，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟(jì)損失巨大，影響施工一年之久。突泥點埋深巨大，影響施工一年之久。突泥點埋深約約200200米。米。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。789 （4 4）宜萬鐵路大支坪隧道）宜萬鐵路大支坪隧道 20082008年年4 4月月3030日，大支坪隧道進(jìn)口日，大支坪隧道進(jìn)口開挖到開挖到277127

5、71米（米（DK132+913DK132+913），注漿完），注漿完成后進(jìn)行開挖，專職安全員發(fā)現(xiàn)異常，成后進(jìn)行開挖，專職安全員發(fā)現(xiàn)異常，立即下令撤人。隨后，突然發(fā)生大規(guī)模立即下令撤人。隨后，突然發(fā)生大規(guī)模突水涌砂，涌砂量約突水涌砂，涌砂量約40004000立方，最大涌立方，最大涌水量水量4 4萬立方萬立方/ /小時，淤積長度小時，淤積長度200200米。米。由于采取了防范措施，未造成人員傷亡。由于采取了防范措施，未造成人員傷亡。突泥點埋深約突泥點埋深約160160米。米。該災(zāi)害屬巖溶突該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。水突泥災(zāi)害。10大規(guī)模突水涌砂監(jiān)控錄像大規(guī)模突水涌砂監(jiān)控錄像11 （5 5）宜萬鐵路

6、云霧山隧道）宜萬鐵路云霧山隧道 20082008年年7 7月月2121日，云霧山隧道出口日，云霧山隧道出口開挖到開挖到30793079米（米（DK245+645DK245+645），進(jìn)行超），進(jìn)行超前探孔時，突然發(fā)生突水涌砂，涌砂量前探孔時，突然發(fā)生突水涌砂，涌砂量約約10001000立方，涌水量約立方，涌水量約780780立方立方/ /小時，小時，造成造成線淹井線淹井10351035米、米、線淹井線淹井710710米。米。突泥點埋深突泥點埋深700700米。米。該災(zāi)害屬巖溶突水該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。突泥災(zāi)害。1213 （6 6）廈深鐵路梁山隧道）廈深鐵路梁山隧道 20092009年年3

7、3月月1414日，梁山隧道進(jìn)口開日，梁山隧道進(jìn)口開挖到挖到25052505米（米（DK96+505DK96+505），出碴時，發(fā)），出碴時，發(fā)生小型突泥，突泥量約生小型突泥，突泥量約200200立方。經(jīng)會立方。經(jīng)會商清淤時，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，商清淤時，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量約突泥量約80008000立方。立方。4 4月月6 6日再次突泥，日再次突泥，突泥量約突泥量約2 2萬立方，淤積長度萬立方，淤積長度230230米。突米。突泥后地表坍陷，陷坑面積泥后地表坍陷，陷坑面積5050平方米，深平方米，深2020米。突泥點埋深米。突泥點埋深270270米。米。該災(zāi)害屬斷該災(zāi)害屬斷層突水突

8、泥災(zāi)害。層突水突泥災(zāi)害。14大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片15突泥后地表坍陷照片突泥后地表坍陷照片16 （7 7）龍廈鐵路象山隧道）龍廈鐵路象山隧道 20092009年年1212月月2424日，象山隧道進(jìn)口開挖到日，象山隧道進(jìn)口開挖到44684468米（米（YDK24+158YDK24+158），注漿完成后開挖時，初期支），注漿完成后開挖時，初期支護(hù)開裂、掉塊，發(fā)生坍塌約護(hù)開裂、掉塊，發(fā)生坍塌約600600立方，涌水量約立方，涌水量約200200立方立方/ /小時。之后，突水持續(xù)變大，最大涌水小時。之后，突水持續(xù)變大，最大涌水量約量約70007000立方立方/ /小時，隧道被淹。小時，隧道被

9、淹?！驹撟{段該注漿段3030米（設(shè)計開挖米（設(shè)計開挖2525米），上中部已經(jīng)開挖完成，下米），上中部已經(jīng)開挖完成，下部開挖部開挖2222米（距預(yù)設(shè)計位置米（距預(yù)設(shè)計位置3 3米）米）】。突水后地。突水后地表大面積沉降、坍陷，房屋開裂、倒塌，搬遷表大面積沉降、坍陷，房屋開裂、倒塌，搬遷800800余人，經(jīng)濟(jì)損失較大。突水突泥點埋深余人，經(jīng)濟(jì)損失較大。突水突泥點埋深150150米。米。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。該災(zāi)害屬巖溶突水突泥災(zāi)害。17前期突水突泥照片前期突水突泥照片18突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片19 （8 8）南廣鐵路白云隧道）南廣鐵路白云隧道 20102010年年1 1

10、月月1414日，白云隧道出口開挖日，白云隧道出口開挖到到696696米（米（DK334+733DK334+733），爆破后發(fā)生小型），爆破后發(fā)生小型突水突泥，突泥量約突水突泥，突泥量約200200立方。經(jīng)會商清立方。經(jīng)會商清淤時，再次發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量淤時，再次發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量約約20002000立方，突水量約立方，突水量約300300立方立方/ /小時，淤小時，淤積長度積長度150150米，造成多名作業(yè)人員遇難。米，造成多名作業(yè)人員遇難。突泥點對應(yīng)地表坍陷，陷坑面積突泥點對應(yīng)地表坍陷，陷坑面積300300平方平方米，深米，深2020米。突泥點埋深米。突泥點埋深8080米。米

11、。該災(zāi)害屬該災(zāi)害屬斷層突水突泥災(zāi)害。斷層突水突泥災(zāi)害。20大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片21突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片22 （9 9）貴昆鐵路六沾段六盤水隧道）貴昆鐵路六沾段六盤水隧道 20102010年年2 2月月5 5日，六盤水隧道出口開日，六盤水隧道出口開挖到挖到632632米（米（DK248+228DK248+228），后方），后方170170米米位置初期支護(hù)（工位置初期支護(hù)（工20b20b）破壞坍方，長）破壞坍方，長度約度約5050米，造成米，造成8 8名施工人員被困。該名施工人員被困。該段為充填粘土夾塊石溶腔，前期施工時段為充填粘土夾塊石溶腔，前期施工時連續(xù)發(fā)生

12、小型坍方，采取超前大管棚并連續(xù)發(fā)生小型坍方，采取超前大管棚并注漿加固后通過。坍方點埋深約注漿加固后通過。坍方點埋深約100100米。米。該災(zāi)害屬巖溶處理通過后坍方災(zāi)害。該災(zāi)害屬巖溶處理通過后坍方災(zāi)害。23坍方照片坍方照片242 2 突水突泥工程特征分析突水突泥工程特征分析 對以上九個隧道，從對以上九個隧道，從“地質(zhì)地質(zhì)特征、工序環(huán)節(jié)、預(yù)測預(yù)報、特征、工序環(huán)節(jié)、預(yù)測預(yù)報、工程處理工程處理”四個方面進(jìn)行災(zāi)害四個方面進(jìn)行災(zāi)害分析。分析。25 （1 1）地質(zhì)特征）地質(zhì)特征 水是災(zāi)害發(fā)生的根源。水是災(zāi)害發(fā)生的根源。 隧道埋深大，處于高壓狀態(tài)。隧道埋深大，處于高壓狀態(tài)。 隧道穿越溶洞、斷層破碎帶隧道穿越溶

13、洞、斷層破碎帶或接觸帶等不良地質(zhì)體?；蚪佑|帶等不良地質(zhì)體。 綜合來看，綜合來看，“高壓、富水、不高壓、富水、不良地質(zhì)良地質(zhì)”三者不利組合是誘發(fā)突水三者不利組合是誘發(fā)突水突泥突石災(zāi)害的地質(zhì)條件。突泥突石災(zāi)害的地質(zhì)條件。26 （2 2）工序環(huán)節(jié)）工序環(huán)節(jié) 災(zāi)害主要發(fā)生在開挖或清淤災(zāi)害主要發(fā)生在開挖或清淤兩個工序環(huán)節(jié)。兩個工序環(huán)節(jié)。 （3 3）預(yù)測預(yù)報）預(yù)測預(yù)報 從災(zāi)害結(jié)果來看，幾座隧道從災(zāi)害結(jié)果來看，幾座隧道突水突泥的規(guī)模都非常大。加強(qiáng)突水突泥的規(guī)模都非常大。加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報，溶腔或斷層地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報，溶腔或斷層等不良地質(zhì)是可以發(fā)現(xiàn)的。等不良地質(zhì)是可以發(fā)現(xiàn)的。27 （4 4）工程處理）工程處

14、理 九座隧道中：九座隧道中： 野三關(guān)隧道是突發(fā)性災(zāi)害。野三關(guān)隧道是突發(fā)性災(zāi)害。 圓梁山、梁山、白云三座隧道是圓梁山、梁山、白云三座隧道是先發(fā)生小型突水突泥，在處理過程中先發(fā)生小型突水突泥，在處理過程中發(fā)生大規(guī)模突水突泥造成災(zāi)害。發(fā)生大規(guī)模突水突泥造成災(zāi)害。 馬鹿箐、大支坪、象山三座隧道馬鹿箐、大支坪、象山三座隧道是注漿加固開挖時發(fā)生災(zāi)害。是注漿加固開挖時發(fā)生災(zāi)害。28 六盤水隧道是溶腔采用大管棚六盤水隧道是溶腔采用大管棚注漿加固通過后發(fā)生災(zāi)害。注漿加固通過后發(fā)生災(zāi)害。 云霧山隧道是超前探孔時，孔云霧山隧道是超前探孔時，孔口未安設(shè)閘閥造成災(zāi)害?？谖窗苍O(shè)閘閥造成災(zāi)害。 從發(fā)生災(zāi)害的幾種類型來看，在

15、從發(fā)生災(zāi)害的幾種類型來看，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)在超前預(yù)報、復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)在超前預(yù)報、涌出物處理、注漿質(zhì)量和開挖支護(hù)涌出物處理、注漿質(zhì)量和開挖支護(hù)等方面予以加強(qiáng)。等方面予以加強(qiáng)。29 綜合以上分析，發(fā)生災(zāi)害的原綜合以上分析，發(fā)生災(zāi)害的原因主要體現(xiàn)在以下三個方面：因主要體現(xiàn)在以下三個方面： 未發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源未發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源 發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源，但技術(shù)方案不發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源，但技術(shù)方案不合理。合理。 發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源，但施工管理措發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源，但施工管理措施不到位。施不到位。303 3 突水突泥災(zāi)害防范與應(yīng)對突水突泥災(zāi)害防范與應(yīng)對 要防止突水突泥災(zāi)害的發(fā)要防止突水突泥災(zāi)害的發(fā)生，必須做好以下兩項重要生，必須做好以下兩項重要工

16、作：一是風(fēng)險的識別與評工作：一是風(fēng)險的識別與評估，二是風(fēng)險的控制與規(guī)避。估，二是風(fēng)險的控制與規(guī)避。313.13.1風(fēng)險的識別與評估風(fēng)險的識別與評估 （1 1）設(shè)計單位根據(jù)地質(zhì)勘察資料進(jìn)）設(shè)計單位根據(jù)地質(zhì)勘察資料進(jìn)行隧道風(fēng)險等級劃分，制定技術(shù)措施。行隧道風(fēng)險等級劃分，制定技術(shù)措施。 （2 2）由建設(shè)單位組織風(fēng)險評估，并）由建設(shè)單位組織風(fēng)險評估，并制定高風(fēng)險安全防范管理專項機(jī)制。制定高風(fēng)險安全防范管理專項機(jī)制。 （3 3）對風(fēng)險隧道進(jìn)行超前預(yù)報專項）對風(fēng)險隧道進(jìn)行超前預(yù)報專項設(shè)計，納入工序管理。尤其要加強(qiáng)超前設(shè)計，納入工序管理。尤其要加強(qiáng)超前鉆孔和超前炮孔鉆探。鉆孔和超前炮孔鉆探。32 （4 4）

17、設(shè)計單位作出水文監(jiān)測專項）設(shè)計單位作出水文監(jiān)測專項設(shè)計（包括降雨量、涌水量、水設(shè)計（包括降雨量、涌水量、水壓），施工單位負(fù)責(zé)實施，監(jiān)理單壓），施工單位負(fù)責(zé)實施，監(jiān)理單位負(fù)責(zé)核查。位負(fù)責(zé)核查。 （5 5）施工單位對超前鉆孔和水文）施工單位對超前鉆孔和水文監(jiān)測的真實性負(fù)責(zé)，監(jiān)理單位全過監(jiān)測的真實性負(fù)責(zé)，監(jiān)理單位全過程旁站，設(shè)計單位負(fù)責(zé)地質(zhì)和水文程旁站，設(shè)計單位負(fù)責(zé)地質(zhì)和水文綜合分析。綜合分析。33 （6 6）施工過程中，預(yù)報到）施工過程中，預(yù)報到溶腔或斷層等異常時，由建溶腔或斷層等異常時，由建設(shè)單位組織論證，進(jìn)行風(fēng)險設(shè)單位組織論證，進(jìn)行風(fēng)險評估。評估。方案未制定前，施工方案未制定前，施工單位不得將

18、掌子面爆開。單位不得將掌子面爆開。343.23.2風(fēng)險的控制與規(guī)避風(fēng)險的控制與規(guī)避 （1 1）超前預(yù)報探測到溶腔或斷層時，）超前預(yù)報探測到溶腔或斷層時，以及發(fā)生小型涌泥時，由建設(shè)單位組織研以及發(fā)生小型涌泥時，由建設(shè)單位組織研究確定重大技術(shù)方案。方案制定應(yīng)廣泛聽究確定重大技術(shù)方案。方案制定應(yīng)廣泛聽取參建各方建議，必要時邀請專家論證。取參建各方建議，必要時邀請專家論證。方案選擇應(yīng)把安全放在首位方案選擇應(yīng)把安全放在首位。 （2 2）對極其復(fù)雜的溶腔或斷層，應(yīng)進(jìn)）對極其復(fù)雜的溶腔或斷層，應(yīng)進(jìn)行迂回繞避、增設(shè)泄水洞、釋能降壓和注行迂回繞避、增設(shè)泄水洞、釋能降壓和注漿加固等方案的預(yù)設(shè)計，進(jìn)行多方案比選。漿

19、加固等方案的預(yù)設(shè)計，進(jìn)行多方案比選。35 （3 3）參建各方必須嚴(yán)格執(zhí)行確定）參建各方必須嚴(yán)格執(zhí)行確定的技術(shù)方案，落實實施責(zé)任制和追究的技術(shù)方案，落實實施責(zé)任制和追究責(zé)任制。方案調(diào)整必須履行相關(guān)程序。責(zé)任制。方案調(diào)整必須履行相關(guān)程序。 （4 4）高風(fēng)險隧道必須建立進(jìn)洞條）高風(fēng)險隧道必須建立進(jìn)洞條件、進(jìn)洞記錄、視頻監(jiān)控、聲光報警、件、進(jìn)洞記錄、視頻監(jiān)控、聲光報警、應(yīng)急照明、安全逃生、洞內(nèi)抽排水等應(yīng)急照明、安全逃生、洞內(nèi)抽排水等安全保障措施。安全保障措施。36 高風(fēng)險隧道必須在高風(fēng)險隧道必須在風(fēng)險的識別與評估、風(fēng)風(fēng)險的識別與評估、風(fēng)險的控制與規(guī)避的各個險的控制與規(guī)避的各個環(huán)節(jié)實行全過程的環(huán)節(jié)實行全

20、過程的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化管理化管理。37 【齊岳山隧道巖溶及斷層處理案例齊岳山隧道巖溶及斷層處理案例】 齊岳山隧道全長齊岳山隧道全長10.52810.528公里，隧道公里，隧道進(jìn)口施工中揭示大小溶洞進(jìn)口施工中揭示大小溶洞187187個，其中個，其中2222個規(guī)模較大。穿越長個規(guī)模較大。穿越長253253米的高壓富米的高壓富水?dāng)鄬?。隧道施工中，?yán)格實施標(biāo)準(zhǔn)化水?dāng)鄬印Ｋ淼朗┕ぶ?，?yán)格實施標(biāo)準(zhǔn)化管理，隧道安全建成，未發(fā)生任何災(zāi)害。管理，隧道安全建成，未發(fā)生任何災(zāi)害。38629629溶腔處理溶腔處理 20062006年年5 5月月2626日，隧道日，隧道進(jìn)口開挖到進(jìn)口開挖到23742374米米（DK363+6

21、29DK363+629），通過地），通過地質(zhì)超前預(yù)報，探測到質(zhì)超前預(yù)報，探測到629629充水溶腔。溶腔縱向長充水溶腔。溶腔縱向長12m12m，最大水壓，最大水壓0.68MPa0.68MPa。為制定方案，現(xiàn)場加強(qiáng)超為制定方案，現(xiàn)場加強(qiáng)超前鉆探，判斷溶腔型態(tài)，前鉆探，判斷溶腔型態(tài)，進(jìn)行綜合水文地質(zhì)分析。進(jìn)行綜合水文地質(zhì)分析。 39水文地質(zhì)：溶腔主要受地表洼地降雨補(bǔ)給，水文地質(zhì)：溶腔主要受地表洼地降雨補(bǔ)給，匯水面積約匯水面積約6 6平方公里。平方公里。40 經(jīng)注漿試驗，該溶腔采用注漿處理難經(jīng)注漿試驗，該溶腔采用注漿處理難度大，確定采取釋能降壓方案處理。度大，確定采取釋能降壓方案處理。 20092009年年1010月月2626日平導(dǎo)貫通后，通過日平導(dǎo)貫通后，通過1010個鉆孔以個鉆孔以30003000立方立方/ /小時排量控制放水，小時排量控制放水，共放水共放水6565萬方，水壓力由萬方，水壓力由0.43MPa0.43MPa逐漸逐漸下降，穩(wěn)定在下降，穩(wěn)定在0.01MPa0.01MPa后，對該溶腔爆后，對該溶腔爆破。破