隧道工程突水突泥突石灾害分析与应对张梅实用教案

1、1 1 突水突泥事故工程突水突泥事故工程(gngchng)(gngchng)案例案例 （1 1）渝怀铁路圆梁山隧道）渝怀铁路圆梁山隧道 2002 2002年年9 9月月1010日，圆梁山隧道进日，圆梁山隧道进口正洞下导坑开挖到口正洞下导坑开挖到34143414米米（DK354+879DK354+879），爆破后揭示溶腔口，），爆破后揭示溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后施工混凝土有少量黄泥挤出。会商后施工混凝土挡墙，突然发生大规模突水突泥，瞬挡墙，突然发生大规模突水突泥，瞬间突泥间突泥42004200立方，最大涌水量立方，最大涌水量710710立立方方/ /小时，淤积导坑小时，淤积导坑244244

2、米米, ,造成多名造成多名作业人员遇难，工程作业人员遇难，工程(gngchng)(gngchng)损损失惨重，影响施工一年之久。突泥点失惨重，影响施工一年之久。突泥点埋深埋深550550米。该灾害属岩溶突水突泥米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。灾害。第1页/共51页第一页，共51页。开始开始(kish)(kish)时时突泥照片突泥照片第2页/共51页第二页，共51页。大规模突泥后照片大规模突泥后照片(zhopin)(zhopin)第3页/共51页第三页，共51页。 （2 2）宜万铁路马鹿箐隧道）宜万铁路马鹿箐隧道 2006 2006年年1 1月月2121日，马鹿箐隧道出口平导开挖到日，马鹿箐隧道出

3、口平导开挖到31743174米米（PDK255+978PDK255+978），注浆加固后开挖出碴时，突然发生突），注浆加固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，瞬间突泥水突泥，瞬间突泥8 8万立方，最大涌水量万立方，最大涌水量7272万立方万立方/ /小时，小时，淤积淤积(yj)(yj)平导平导16001600米，正洞米，正洞10001000米，造成多名作业人米，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深约约400400米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。第4页/共51页第四页，共51页。大规模突水突泥录

4、像大规模突水突泥录像第5页/共51页第五页，共51页。 （3 3）宜万铁路野三关隧道）宜万铁路野三关隧道 2007 2007年年8 8月月5 5日，野三关隧道出口开日，野三关隧道出口开挖到挖到54445444米（米（DK124+602DK124+602），出碴时，），出碴时，突然发生突水突泥突石，瞬间涌出突然发生突水突泥突石，瞬间涌出(yn ch)(yn ch)泥砂与块石约泥砂与块石约5 5万立方，最万立方，最大涌水量约大涌水量约1515万立方万立方/ /小时，将洞内机小时，将洞内机械设备冲出械设备冲出500500米后解体，造成多名作米后解体，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工业人员

5、遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深约一年之久。突泥点埋深约200200米。该灾米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。害属岩溶突水突泥灾害。第6页/共51页第六页，共51页。第7页/共51页第七页，共51页。第8页/共51页第八页，共51页。 （4 4）宜万铁路大支坪隧道）宜万铁路大支坪隧道 2008 2008年年4 4月月3030日，大支坪隧道进口日，大支坪隧道进口开挖到开挖到27712771米（米（DK132+913DK132+913），注浆），注浆完成后进行开挖，专职安全员发现异完成后进行开挖，专职安全员发现异常，立即下令撤人。随后，突然发生常，立即下令撤人。随后，突然发生大规模突水

6、涌砂，涌砂量约大规模突水涌砂，涌砂量约40004000立方，立方，最大涌水量最大涌水量4 4万立方万立方/ /小时，淤积小时，淤积(yj)(yj)长度长度200200米。由于采取了防范措施，未米。由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。突泥点埋深约造成人员伤亡。突泥点埋深约160160米。米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。该灾害属岩溶突水突泥灾害。第9页/共51页第九页，共51页。大规模突水涌砂监控大规模突水涌砂监控(jin (jin kn)kn)录像录像第10页/共51页第十页，共51页。 （5 5）宜万铁路云雾山隧道）宜万铁路云雾山隧道 2008 2008年年7 7月月2121日，云雾山隧道出口日

7、，云雾山隧道出口开挖开挖(ki w)(ki w)到到30793079米米（DK245+645DK245+645），进行超前探孔时，突），进行超前探孔时，突然发生突水涌砂，涌砂量约然发生突水涌砂，涌砂量约10001000立方，立方，涌水量约涌水量约780780立方立方/ /小时，造成小时，造成线淹线淹井井10351035米、米、线淹井线淹井710710米。突泥点埋米。突泥点埋深深700700米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。第11页/共51页第十一页，共51页。第12页/共51页第十二页，共51页。 （6 6）厦深铁路梁山隧道）厦深铁路梁山隧道 2009 2009年年3

8、 3月月1414日，梁山隧道进口日，梁山隧道进口开挖到开挖到25052505米（米（DK96+505DK96+505），出碴时，），出碴时，发生小型突泥，突泥量约发生小型突泥，突泥量约200200立方。经立方。经会商会商(hushng)(hushng)清淤时，突然发生大清淤时，突然发生大规模突水突泥，突泥量约规模突水突泥，突泥量约80008000立方。立方。4 4月月6 6日再次突泥，突泥量约日再次突泥，突泥量约2 2万立方，万立方，淤积长度淤积长度230230米。突泥后地表坍陷，陷米。突泥后地表坍陷，陷坑面积坑面积5050平方米，深平方米，深2020米。突泥点埋米。突泥点埋深深270270米

9、。该灾害属断层突水突泥灾害。米。该灾害属断层突水突泥灾害。第13页/共51页第十三页，共51页。大规模突泥后照片大规模突泥后照片(zhopin)(zhopin)第14页/共51页第十四页，共51页。突泥后地表坍陷突泥后地表坍陷(tn (tn xin)xin)照片照片第15页/共51页第十五页，共51页。 （7 7）龙厦铁路象山隧道）龙厦铁路象山隧道 2009 2009年年1212月月2424日，象山隧道进口开挖日，象山隧道进口开挖到到44684468米（米（YDK24+158YDK24+158），注浆完成后开挖），注浆完成后开挖时，初期支护开裂、掉块，发生坍塌约时，初期支护开裂、掉块，发生坍塌

10、约600600立方，涌水量约立方，涌水量约200200立方立方/ /小时。之后，突小时。之后，突水持续变大，最大涌水量约水持续变大，最大涌水量约70007000立方立方/ /小时，小时，隧道被淹。【该注浆段隧道被淹。【该注浆段3030米（设计开挖米（设计开挖2525米），上中部已经米），上中部已经(y jing)(y jing)开挖完成，下开挖完成，下部开挖部开挖2222米（距预设计位置米（距预设计位置3 3米）】。突水米）】。突水后地表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒后地表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁塌，搬迁800800余人，经济损失较大。突水突余人，经济损失较大。突水突泥点埋深泥点

11、埋深150150米。该灾害属岩溶突水突泥灾米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。害。第16页/共51页第十六页，共51页。前期前期(qinq)(qinq)突水突水突泥照片突泥照片第17页/共51页第十七页，共51页。突水突泥后地表突水突泥后地表(dbio)(dbio)坍陷照片坍陷照片第18页/共51页第十八页，共51页。 （8 8）南广铁路白云隧道）南广铁路白云隧道 2010 2010年年1 1月月1414日，白云隧道出口开挖到日，白云隧道出口开挖到696696米（米（DK334+733DK334+733），爆破后发生小型），爆破后发生小型(xioxng)(xioxng)突水突泥，突泥量约突水突泥，突

12、泥量约200200立方。立方。经会商清淤时，再次发生大规模突水突泥，经会商清淤时，再次发生大规模突水突泥，突泥量约突泥量约20002000立方，突水量约立方，突水量约300300立方立方/ /小时，小时，淤积长度淤积长度150150米，造成多名作业人员遇难。米，造成多名作业人员遇难。突泥点对应地表坍陷，陷坑面积突泥点对应地表坍陷，陷坑面积300300平方米，平方米，深深2020米。突泥点埋深米。突泥点埋深8080米。该灾害属断层突米。该灾害属断层突水突泥灾害。水突泥灾害。第19页/共51页第十九页，共51页。大规模突泥后照片大规模突泥后照片(zhopin)(zhopin)第20页/共51页第二

13、十页，共51页。突水突泥后地表坍陷突水突泥后地表坍陷(tn (tn xin)xin)照片照片第21页/共51页第二十一页，共51页。 （9 9）贵昆铁路六沾段六盘水隧道）贵昆铁路六沾段六盘水隧道 2010 2010年年2 2月月5 5日，六盘水隧道出口开挖日，六盘水隧道出口开挖(ki w)(ki w)到到632632米（米（DK248+228DK248+228），后方），后方170170米位置初期支护（工米位置初期支护（工20b20b）破坏坍方，）破坏坍方，长度约长度约5050米，造成米，造成8 8名施工人员被困。该名施工人员被困。该段为充填粘土夹块石溶腔，前期施工时连段为充填粘土夹块石溶腔，

14、前期施工时连续发生小型坍方，采取超前大管棚并注浆续发生小型坍方，采取超前大管棚并注浆加固后通过。坍方点埋深约加固后通过。坍方点埋深约100100米。该灾米。该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害。害属岩溶处理通过后坍方灾害。第22页/共51页第二十二页，共51页。坍方坍方(tn (tn fng)fng)照片照片第23页/共51页第二十三页，共51页。2 2 突水突泥工程特征分析突水突泥工程特征分析 对以上九个隧道，从对以上九个隧道，从“地地质特征、工序环节、预测预报、质特征、工序环节、预测预报、工程处理工程处理”四个方面进行四个方面进行(jnxng)(jnxng)灾害分析。灾害分析。第24页/共51页

15、第二十四页，共51页。 （1 1）地质特征）地质特征 水是灾害发生的根源。水是灾害发生的根源。 隧道埋深大，处于高压状态。隧道埋深大，处于高压状态。 隧道穿越溶洞、断层破碎带或隧道穿越溶洞、断层破碎带或接触带等不良地质体。接触带等不良地质体。 综合来看，综合来看，“高压、富水、不良高压、富水、不良地质地质”三者不利组合是诱发三者不利组合是诱发(yuf)(yuf)突水突泥突石灾害的地质条件。突水突泥突石灾害的地质条件。第25页/共51页第二十五页，共51页。 （2 2）工序环节）工序环节 灾害主要发生在开挖或清淤两灾害主要发生在开挖或清淤两个工序环节。个工序环节。 （3 3）预测预报）预测预报

16、从灾害结果来看，几座隧道突从灾害结果来看，几座隧道突水突泥的规模都非常大。加强地质水突泥的规模都非常大。加强地质(dzh)(dzh)超前预测预报，溶腔或断超前预测预报，溶腔或断层等不良地质层等不良地质(dzh)(dzh)是可以发现是可以发现的。的。第26页/共51页第二十六页，共51页。 （4 4）工程处理）工程处理 九座隧道中：九座隧道中： 野三关隧道是突发性灾野三关隧道是突发性灾害。害。 圆梁山、梁山、白云圆梁山、梁山、白云(bi yn)(bi yn)三座隧道是先发生三座隧道是先发生小型突水突泥，在处理过程小型突水突泥，在处理过程中发生大规模突水突泥造成中发生大规模突水突泥造成灾害。灾害。

17、 马鹿箐、大支坪、象山马鹿箐、大支坪、象山三座隧道是注浆加固开挖时三座隧道是注浆加固开挖时发生灾害。发生灾害。第27页/共51页第二十七页，共51页。 六盘水隧道是溶腔采用大管棚注六盘水隧道是溶腔采用大管棚注浆加固通过后发生灾害。浆加固通过后发生灾害。 云雾山隧道是超前探孔时，孔口云雾山隧道是超前探孔时，孔口未安设闸阀造成灾害。未安设闸阀造成灾害。 从发生灾害的几种类型来看，在复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、涌出杂地质条件下，应在超前预报、涌出物处理、注浆质量物处理、注浆质量(zhling)(zhling)和开挖和开挖支护等方面予以加强。支护等方面予以加强。第28页

18、/共51页第二十八页，共51页。 综合以上分析，发生灾害的原综合以上分析，发生灾害的原因主要体现在以下因主要体现在以下(yxi)(yxi)三个方三个方面：面： 未发现风险源未发现风险源 发现风险源，但技术方案不发现风险源，但技术方案不合理。合理。 发现风险源，但施工管理措发现风险源，但施工管理措施不到位。施不到位。第29页/共51页第二十九页，共51页。3 3 突水突泥灾害防范与应对突水突泥灾害防范与应对 要防止突水突泥灾害的发生，要防止突水突泥灾害的发生，必须做好以下两项重要工作必须做好以下两项重要工作(gngzu)(gngzu)：一是风险的识别与：一是风险的识别与评估，二是风险的控制与规避

19、。评估，二是风险的控制与规避。第30页/共51页第三十页，共51页。3.13.1风险的识别与评估风险的识别与评估 （1 1）设计单位根据地质勘察资料进）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。行隧道风险等级划分，制定技术措施。 （2 2）由建设单位组织风险评估，并）由建设单位组织风险评估，并制定高风险安全防范制定高风险安全防范(fngfn)(fngfn)管理专管理专项机制。项机制。 （3 3）对风险隧道进行超前预报专项）对风险隧道进行超前预报专项设计，纳入工序管理。尤其要加强超设计，纳入工序管理。尤其要加强超前钻孔和超前炮孔钻探。前钻孔和超前炮孔钻探。第31页/共51页第三

20、十一页，共51页。 （4 4）设计单位作出水文监测专项设）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。工单位负责实施，监理单位负责核查。 （5 5）施工单位对超前钻孔和水文监）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，测的真实性负责，监理单位全过程旁站，设计单位负责地质设计单位负责地质(dzh)(dzh)和水文综合和水文综合分析。分析。第32页/共51页第三十二页，共51页。 （6 6）施工）施工(sh gng)(sh gng)过程中，过程中，预报到溶腔或断层等异常时，预报到溶腔或断层等异常

21、时，由建设单位组织论证，进行风由建设单位组织论证，进行风险评估。方案未制定前，施工险评估。方案未制定前，施工(sh gng)(sh gng)单位不得将掌子面单位不得将掌子面爆开。爆开。第33页/共51页第三十三页，共51页。3.23.2风险的控制与规避风险的控制与规避 （1 1）超前预报探测到溶腔或断层）超前预报探测到溶腔或断层时，以及时，以及(yj)(yj)发生小型涌泥时，发生小型涌泥时，由建设单位组织研究确定重大技术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。方方建议，必要时邀请专家论证。方案选择应把安全放在首位。案

22、选择应把安全放在首位。 （2 2）对极其复杂的溶腔或断层，）对极其复杂的溶腔或断层，应进行迂回绕避、增设泄水洞、释应进行迂回绕避、增设泄水洞、释能降压和注浆加固等方案的预设计，能降压和注浆加固等方案的预设计，进行多方案比选。进行多方案比选。第34页/共51页第三十四页，共51页。 （3 3）参建各方必须严格执行确定）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责任制。方案调整必须履行相关(xinggun)(xinggun)程序。程序。 （4 4）高风险隧道必须建立进洞条）高风险隧道必须建立进洞条件、进洞记录、视频监控、声光

23、报警、件、进洞记录、视频监控、声光报警、应急照明、安全逃生、洞内抽排水等应急照明、安全逃生、洞内抽排水等安全保障措施。安全保障措施。第35页/共51页第三十五页，共51页。 高风险隧道必须在高风险隧道必须在风险的识别与评估、风风险的识别与评估、风险的控制与规避的各个险的控制与规避的各个环节实行环节实行(shxng)(shxng)全全过程的标准化管理。过程的标准化管理。第36页/共51页第三十六页，共51页。 【齐岳山隧道岩溶及断层处理案例】【齐岳山隧道岩溶及断层处理案例】 齐岳山隧道全长齐岳山隧道全长10.52810.528公里，隧道进公里，隧道进口施工中揭示大小溶洞口施工中揭示大小溶洞187

24、187个，其中个，其中2222个个规模较大。穿越长规模较大。穿越长253253米的高压富水断层。米的高压富水断层。隧道施工中，严格实施标准化管理，隧道隧道施工中，严格实施标准化管理，隧道安全安全(nqun)(nqun)建成，未发生任何灾害。建成，未发生任何灾害。第37页/共51页第三十七页，共51页。629629溶腔处理溶腔处理 2006 2006年年5 5月月2626日，隧道日，隧道进口开挖到进口开挖到23742374米米（DK363+629DK363+629），通过地），通过地质超前预报，探测到质超前预报，探测到629629充水溶腔。溶腔纵向充水溶腔。溶腔纵向(zn xin)(zn xin

25、)长长12m12m，最，最大水压大水压0.68MPa0.68MPa。为制定。为制定方案，现场加强超前钻探，方案，现场加强超前钻探，判断溶腔型态，进行综合判断溶腔型态，进行综合水文地质分析。水文地质分析。 第38页/共51页第三十八页，共51页。水文地质：溶腔主要受地表洼地降雨补给，水文地质：溶腔主要受地表洼地降雨补给，汇水汇水(hushu)(hushu)面积约面积约6 6平方公里。平方公里。第39页/共51页第三十九页，共51页。 经注浆试验，该溶腔采用注浆处理难度大，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。确定采取释能降压方案处理。 2009 2009年年1010月月

26、2626日平导贯通日平导贯通(guntng)(guntng)后，后，通过通过1010个钻孔以个钻孔以30003000立方立方/ /小时排量控制放小时排量控制放水，共放水水，共放水6565万方，水压力由万方，水压力由0.43MPa0.43MPa逐渐逐渐下降，稳定在下降，稳定在0.01MPa0.01MPa后，对该溶腔爆破。后，对该溶腔爆破。 释能降压后，溶腔水通过横通道排入平导。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。基底采取加强板梁通过，确保运营安全。 第40页/共51页第四十页，共51页。溶腔放水降压溶腔放水降压(jin y)(jin y)照片照片第41页/共51页第四十一页，共51页。溶腔释能降压溶腔释能降压(jin y)(jin y)录像录像第42页/共51页第四十二页，共51页。溶腔释能降压溶腔释能降压(jin (jin y)y)后照片后照片第43页/共51页第四十三页，共51页。F11F11断层断层处理处理 F11 F11断断层宽层宽253253米，米，埋深埋深270270米，米，由构造由构造(guzo)(guzo)角角砾岩、碎裂砾岩、碎裂岩和断层泥岩和断层泥组成，超前组成，超前探孔单孔最探孔单孔最大涌水量大涌水量18001800立方立方/ /小时，水压小时