山嶺隧道事故案例分析

安全員技能培訓(xùn)中心第三部分山嶺隧道施工安全管理隧道施工安全事故類型山嶺隧道施工安全技術(shù)山嶺隧道事故案例分析[案例1]：圓梁山隧道工程概況

愉懷鐵路最長(zhǎng)隧道，全長(zhǎng)11.068km；穿越高壓富水的毛壩向斜、桐麻嶺背斜段，預(yù)估正常涌水量為9.8萬(wàn)m3/d，最大為14.5萬(wàn)m3/d，最大靜水壓4.6MPa；揭露了5個(gè)深埋充填型溶洞，多次發(fā)生突水和傷亡事故，施工難度極大[案例1]：圓梁山隧道工程概況（1）災(zāi)害前的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)情況圓梁山隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)主要采取TSP202、紅外線和超前探孔三種方式。2002年8月26日，隧道施工到DK354+726，采用TSP202進(jìn)行超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)里程為DK354+726～+886，預(yù)報(bào)表明前方無(wú)明顯反射信號(hào)，巖體較為完整、均一，圍巖級(jí)別為Ⅱ級(jí)。2002年9月9日，正洞施工到DK354+870，采用紅外線探水超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)表明前方發(fā)育含水構(gòu)造，但發(fā)生突涌水的可能性較小。

（1）災(zāi)害前的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)情況圓梁山隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)主要采取TSP202、紅外線和超前探孔三種方式。2002年9月10日，正洞開(kāi)挖到DK354+877.7，采用風(fēng)鉆實(shí)施4個(gè)5m超前淺孔鉆探，探孔中無(wú)涌水、涌泥。（2）事故發(fā)生過(guò)程

2002年9月10日，隧道正洞下導(dǎo)坑施工到DK354+879，掌子面為深灰色灰?guī)r，圍巖較完整，無(wú)水，圍巖等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

10:05隧道開(kāi)挖放炮后進(jìn)行正常出碴。

10:40當(dāng)進(jìn)行第三車裝碴時(shí)，掌子面底部碴堆發(fā)生輕微移動(dòng)并出現(xiàn)少量涌泥，于是，現(xiàn)場(chǎng)立即停止出碴，退出所有人員與設(shè)備。

（2）事故發(fā)生過(guò)程12:00設(shè)計(jì)、施工和科研單位召開(kāi)緊急會(huì)議，決定施作止?jié){墻，以保證下一步鉆孔注漿施工。13:30地質(zhì)及施工工程師到掌子面進(jìn)行取樣、攝像和地質(zhì)分析。當(dāng)時(shí)，從掌子面右下部一大約高1.5m巖溶管道中擠出黃色硬塑～可塑狀粘土，局部可見(jiàn)明顯擦痕，涌泥長(zhǎng)度9m，高度接近下導(dǎo)坑拱頂部位，約3.5m，涌泥中無(wú)水，但在巖體內(nèi)部可聽(tīng)見(jiàn)似水流聲音。14:00涌泥部位右側(cè)有少量地下水流出，水渾濁，濃似泥漿。

14:10施工人員到掌子面進(jìn)行混凝土止?jié){墻施作。

14:30掌子面突然爆開(kāi)，隨之，大規(guī)模硬塑～可塑狀粘土噴出，約30秒時(shí)間，涌泥向外噴出244m，從而塞滿下導(dǎo)坑4200m3空間，受洞內(nèi)停放在DK354+679電瓶車、梭礦阻擋，涌泥速度變緩。突泥過(guò)程中有4名人員逃生，9名遇難。之后，涌泥緩慢向洞外繼續(xù)移動(dòng)，最快7m/h，最慢1m/h，到9月12日11:30，涌泥至DK354+550處基本穩(wěn)定。災(zāi)害發(fā)生全過(guò)程10:4013:3014:30（3）災(zāi)害值得思索的幾個(gè)問(wèn)題超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)問(wèn)題：TSP一次預(yù)報(bào)距離？、紅外線可信度？、超前深孔鉆探問(wèn)題？涌泥后該進(jìn)行什么工作？要觀察多長(zhǎng)時(shí)間？安全逃生理念？是逃還是避？如何處理以后所遇到的同類地質(zhì)？[案例2]：馬鹿箐隧道[案例2]：馬鹿箐隧道

馬鹿箐隧道全長(zhǎng)7879m，是宜萬(wàn)線上長(zhǎng)大隧道之一。隧道為金子山復(fù)向斜中四方洞向斜南東翼的單斜地層中，隧道區(qū)域漏斗、落水洞、暗河系統(tǒng)十分普遍，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。隧道處于巖溶水平循環(huán)帶和深部滲流帶，管道巖溶水系統(tǒng)極為復(fù)雜。設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)隧道正常涌水量為170254m3/d，最大涌水量為823961m3/d。（1）災(zāi)害前超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)情況

2005年10月29日，隧道出口平導(dǎo)施工到PDK256+011，采用TSP、地質(zhì)雷達(dá)及2個(gè)超前深孔鉆探對(duì)前方進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)表明：前方30m左右存在異常，存在溶隙帶，溶隙內(nèi)富水，超前探孔水量為30～35m3/h，水量穩(wěn)定4天無(wú)任何變化。

11月30日，平導(dǎo)施工到PDK255+992又采用深孔鉆探對(duì)前方地質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)表明：前方存在一沿線路方向長(zhǎng)2～8m溶腔，溶腔內(nèi)少量充填黃泥、河砂、礫塊石及木屑等，大部分被水充填，水壓力為0.8～1.2MPa。（2）處理措施平導(dǎo)遭遇該溶腔后，隨開(kāi)設(shè)橫通道對(duì)正洞進(jìn)行鉆探，并對(duì)平導(dǎo)右側(cè)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)表明左、右側(cè)均發(fā)育溶腔，迂回施工難度較大，于是決定對(duì)溶腔采取超前帷幕注漿，加固范圍為按正洞斷面開(kāi)挖輪廓線外5～8m。（3）事故發(fā)生過(guò)程注漿后進(jìn)行隧道開(kāi)挖。2006年1月21日，平導(dǎo)開(kāi)挖至PDK255+978，已進(jìn)入溶洞4m，經(jīng)觀察，溶洞破碎裂隙被漿液充填，注漿效果較好。

6:30開(kāi)始進(jìn)行鉆孔，鉆孔過(guò)程中掌子面很穩(wěn)定，無(wú)任何異常情況。在鉆孔過(guò)程中進(jìn)行了4個(gè)4.5m的超前淺孔鉆探，鉆孔無(wú)水。

9:40鉆孔完畢進(jìn)行裝藥。

（3）事故發(fā)生過(guò)程10:08開(kāi)始放炮。

10:15～10:30安全員對(duì)掌子面進(jìn)行排險(xiǎn)。10:50正準(zhǔn)備進(jìn)行出碴時(shí)，出碴人員聽(tīng)到掌子面有掉塊、坍方響聲，并伴隨少量流水，于是立即停止出碴，乘電瓶車逃離。由于涌水，洞內(nèi)照明因漏電保護(hù)跳閘中斷。平導(dǎo)掌子面突水約5分鐘后（據(jù)推測(cè)），水通過(guò)平導(dǎo)和正洞之間的橫通道涌入正洞，致使正洞作業(yè)人員13人被困。（反坡施工）

11:00平導(dǎo)逃生人員出洞后立即報(bào)告，施工單位隨即組織進(jìn)正洞營(yíng)救。梭礦車行至DK257＋600處左右，洞內(nèi)已被水淹沒(méi)無(wú)法前進(jìn)，隨即出洞。11:05水相繼從平導(dǎo)、正洞涌出，大水封閉整個(gè)平導(dǎo)、正洞，洞口水面高3.5m，涌水將洞外施工場(chǎng)地部分沖毀，突水持續(xù)約40分鐘后涌水量減弱至300m3/h。經(jīng)事后推算，高峰期最大涌水量72萬(wàn)m3/h，突水總量約18萬(wàn)方。突水期間有2個(gè)隨突水由正洞沖出獲救，其余11人遇難。10:5011:05（4）災(zāi)害值得思索的幾個(gè)問(wèn)題超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)到有巖溶存在時(shí)該怎么辦？是堵還是排？如何評(píng)價(jià)該巖溶所采取的注漿措施？如何評(píng)價(jià)超前支護(hù)措施？不同掌子面的同步逃生預(yù)警問(wèn)題？逃生應(yīng)急照明？如何組織逃生？[案例4]九龍雙聯(lián)拱隧道二襯裂縫裂縫形成原因：

1、裂縫區(qū)段由于埋深淺、左右洞地面高差較大且有沖溝、開(kāi)挖面圍巖軟硬不均勻嚴(yán)重，所以光面爆破難以實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)速度難以控制，是產(chǎn)生裂縫的原因之一。

2、由于雙連拱隧道施工步序多，各施工步的結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換復(fù)雜、頻繁，左右洞應(yīng)力干擾嚴(yán)重，是造成雙連拱隧道普遍產(chǎn)生裂縫、漏水的原因。

3、從左線二次襯砌開(kāi)裂，右線不開(kāi)裂的現(xiàn)狀，說(shuō)明左線超前施工，二次襯砌緊跟，右線開(kāi)挖滯后左線二次襯砌，使左右洞應(yīng)力調(diào)整時(shí)造成左洞襯砌開(kāi)裂。工程實(shí)踐證明二次襯砌必須在一次支護(hù)穩(wěn)定后方可施作。處理意見(jiàn)：就現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及觀測(cè)情況，目前在隧道塌方區(qū)段及影響范圍變形開(kāi)裂在雨季可能還有微小發(fā)展，需要對(duì)地表進(jìn)行防水處理，對(duì)地層進(jìn)行注漿加固，具體處理意見(jiàn)為：

1、洞外：在沖溝地帶地表采用噴錨及截水溝進(jìn)行防水處理；在塌方及塌方影響區(qū)段(LK6+190～+290)、淺埋偏壓段、檢測(cè)報(bào)告中所提的圍巖欠實(shí)地段必須進(jìn)行地表注漿加固，加固范圍為隧道周圍1倍洞徑左右。注漿周邊孔采用C:S雙液漿，限制漿液的外流，其它注漿孔采用單液水泥漿，注漿壓力＜1MPa。建議注漿方案及設(shè)計(jì)圖由設(shè)計(jì)和施工單位共同研究確定。處理意見(jiàn)：2、洞內(nèi)：在洞外處理完成后，繼續(xù)觀察裂縫的發(fā)展情況，在裂縫穩(wěn)定后，采用聚氨酯漿液注漿并進(jìn)行表面處理。[案例7]甘泉黃土隧道隧道塌方引起地表塌陷、襯砌開(kāi)裂塌方原因分析：1、隧道塌方段位于古滑坡體邊緣、存在偏壓?jiǎn)栴}塌陷段處于古滑坡體邊緣，黃土與泥巖混合帶，且存在嚴(yán)重的偏壓?jiǎn)栴}，隧道的施工對(duì)滑坡的穩(wěn)定性又產(chǎn)生不利的影響，加劇地層的失穩(wěn)、地表坍塌。塌方原因分析：2、塌方前的一場(chǎng)暴雨由于黃土的垂直節(jié)理發(fā)育，豎向滲透性強(qiáng)，加之今年進(jìn)入四月份以來(lái)雨水較多，每周甚至1-3次，尤其是5月25日至26日凌晨，本地區(qū)突降暴雨，大量地表水滲入土層，增加了土體的含水量，該段的黃土呈飽和狀，強(qiáng)度降低，靈敏度較高，粘結(jié)力和自穩(wěn)能力降低。這是誘發(fā)隧道塌方的主要原因。塌方原因分析：2、塌方前的一場(chǎng)暴雨由于黃土的垂直節(jié)理發(fā)育，豎向滲透性強(qiáng)，加之今年進(jìn)入四月份以來(lái)雨水較多，每周甚至1-3次，尤其是5月25日至26日凌晨，本地區(qū)突降暴雨，大量地表水滲入土層，增加了土體的含水量，該段的黃土呈飽和狀，強(qiáng)度降低，靈敏度較高，粘結(jié)力和自穩(wěn)能力降低。這是誘發(fā)隧道塌方的主要原因。3、設(shè)計(jì)的初期支護(hù)參數(shù)偏弱塌方段為V級(jí)圍巖，且淺埋偏壓，而初期支護(hù)只采用I18，間距100cm。根據(jù)同類工程類比分析，如陜西某黃土隧道：隧道跨度與本隧道同，V級(jí)圍巖，但沒(méi)有偏壓，初期支護(hù)用I20a，間距60cm。所以認(rèn)為本隧道支護(hù)強(qiáng)度偏弱，不符合軟弱地層淺埋暗挖法強(qiáng)支護(hù)的設(shè)計(jì)原則，這是引起支護(hù)失穩(wěn)的主要原因之一。

4、二襯距掌子面距離偏大仰拱距掌子面106m，距下臺(tái)階開(kāi)挖面40m；二襯距掌子面131m，距下臺(tái)階開(kāi)挖面65m。由于初期支護(hù)強(qiáng)度偏弱，而二次襯砌沒(méi)有緊跟，這是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、隧道塌方的主要原因之一。

5、初期支護(hù)封閉不及時(shí)塌方段采用臺(tái)階法施工，上臺(tái)階66m，開(kāi)挖后及時(shí)施作了拱部初期支護(hù)，下臺(tái)階開(kāi)挖后只施作邊墻的初支，仰拱沒(méi)有做初支的長(zhǎng)度40m。由于初支沒(méi)有及時(shí)閉合，而形不成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)承載極為不利，在偏壓荷載及暴雨誘發(fā)的附加荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、坍塌。

6、塌方處理方案：

1、洞內(nèi)：大管棚，盡可能長(zhǎng)，盡可能密，89~108mm；超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)3~3.5m，外插角15~30度，42mm；注雙液漿；鋼拱架，I20~I22，間距50~60cm；打好鎖腳錨管；初期支護(hù)盡早閉合；采用弧形導(dǎo)坑留核心土開(kāi)挖；

2、地表：截水溝、防水布、局部注漿、偏壓處理等。[案例8]上海地鐵四號(hào)線2003年7月1日凌晨，上海軌道交通4號(hào)線在越江隧道區(qū)間連接上下行線的安全聯(lián)絡(luò)通道施工作業(yè)面內(nèi)(7-1層粉性土、粉砂)，因大量水及流砂涌入，引起坍塌事故。造成：三棟建筑物嚴(yán)重傾斜;

黃浦江防汛防汛墻局部圍堰塌陷并引起管涌;

由于報(bào)警及時(shí)，沒(méi)有造成傷亡。直接經(jīng)濟(jì)損失初步估算為1.5億元人民幣左右，原地修復(fù)需要7億人民幣。TunnelConnectingpassageSandPipingcollapsecollapseBrokenpoint事故情況示意圖原因分析：（1）設(shè)計(jì)原因調(diào)整后的凍結(jié)方案降低要求：降低了對(duì)凍土平均溫度的要求，從原方案的－10℃減少到－8℃；旁通道處垂直凍結(jié)管數(shù)量減少，從原方案的24根減少到22根，而原先為25米深的7根垂直凍結(jié)管，其中4根被縮短到14.25米，3根被縮短到16米，造成旁通道與下行線隧道腰線以下交匯部?jī)鐾帘∪?，?dǎo)致凍結(jié)效果不足以抵御相應(yīng)部位的水土壓力。原因分析：（1）設(shè)計(jì)原因這份未按程序?qū)彾?、存在諸多缺陷的方案調(diào)整，增加了事故發(fā)生的必然性。施工方案決策欠慎重，施工組織設(shè)計(jì)不周全，對(duì)施工中各種工況下凍土結(jié)構(gòu)的受力分析和計(jì)算不完善。隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)（2）施工因素：６月２８日上午隧道下行線小型制冷機(jī)發(fā)生故障，停止供冷７.５個(gè)小時(shí)。(只有一臺(tái)制冷機(jī))。施工人員在下行線隧道內(nèi)安裝水文觀測(cè)孔，發(fā)現(xiàn)一直有壓力水漏出，盡管采取了用木板封堵掘進(jìn)面等一定措施，但效果不佳。２９日凌晨，水閥處測(cè)出的水壓接近外部第七層承壓水水壓。險(xiǎn)情初露征兆，但現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有任何人將這一情況向總承包及監(jiān)理公司匯報(bào)，導(dǎo)致險(xiǎn)情逐步加劇。

在此危險(xiǎn)情況下，７月１日零時(shí)許，安排施工人員拆除凍土前掘進(jìn)面部分封板，用風(fēng)鎬鑿出直徑0.2m的孔洞，準(zhǔn)備安裝混凝土輸送管。但水砂從此孔洞及掘進(jìn)面的右下角和側(cè)墻不斷涌出，以致封堵無(wú)效，最終釀成事故。

（3）管理因素：雖