隧道工程突水突泥突石灾害分析与应对

1、高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心高风险隧道突水突泥高风险隧道突水突泥灾害分析与对策灾害分析与对策二二一一年二月年二月 0 0高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 目目 录录1 1 突水突泥事故工程案例突水突泥事故工程案例2 2 突水突泥工程特征分析突水突泥工程特征分析3 3 突水突泥防范与对策突水突泥防范与对策 1 1高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心1 1 突水突泥事故工程案例突水突泥事故工程案例

2、 （1 1）渝怀铁路圆梁山隧道）渝怀铁路圆梁山隧道 20022002年年9 9月月1010日，圆梁山隧道进口正洞下导日，圆梁山隧道进口正洞下导坑开挖到坑开挖到34143414米（米（DK354+879DK354+879），爆破后揭示），爆破后揭示溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后施工混凝土溶腔口，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，瞬间突泥挡墙，突然发生大规模突水突泥，瞬间突泥42004200立方，最大涌水量立方，最大涌水量710710立方立方/ /小时，淤积导小时，淤积导坑坑244244米米, ,造成多名作业人员遇难，工程损失惨造成多名作业人员遇难，工程损失惨重，影响施

3、工一年之久。突泥点埋深重，影响施工一年之久。突泥点埋深550550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。 2 2高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心开始时突泥照片开始时突泥照片 3 3高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心大规模突泥后照片大规模突泥后照片 4 4高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （2 2）宜万铁路马鹿箐隧道）宜万铁路马鹿箐隧道 20062006年年1 1月月2121

4、日，马鹿箐隧道出口平日，马鹿箐隧道出口平导开挖到导开挖到31743174米（米（PDK255+978PDK255+978），注浆加），注浆加固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，瞬固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，瞬间突泥间突泥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/ /小小时，淤积平导时，淤积平导16001600米，正洞米，正洞10001000米，造成米，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深约施工一年之久。突泥点埋深约400400米。米。该该灾害属岩溶突水突泥灾害灾害属岩溶突水突泥灾害。 5 5高风险隧道突水

5、突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心大规模突水突泥录像大规模突水突泥录像 6 6高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （3 3）宜万铁路野三关隧道）宜万铁路野三关隧道 20072007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，突），出碴时，突然发生突水突泥突石，瞬间涌出泥砂与然发生突水突泥突石，瞬间涌出泥砂与块石约块石约5 5万立方，最大涌水量约万立方，最大涌水量约1515万立方万立方

6、/ /小时，将洞内机械设备冲出小时，将洞内机械设备冲出500500米后解米后解体，造成多名作业人员遇难，经济损失体，造成多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深约约200200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。 7 7高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 8 8高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 9 9高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道

7、部工程管理中心 （4 4）宜万铁路大支坪隧道）宜万铁路大支坪隧道 20082008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），注浆完），注浆完成后进行开挖，专职安全员发现异常，成后进行开挖，专职安全员发现异常，立即下令撤人。随后，突然发生大规模立即下令撤人。随后，突然发生大规模突水涌砂，涌砂量约突水涌砂，涌砂量约40004000立方，最大涌立方，最大涌水量水量4 4万立方万立方/ /小时，淤积长度小时，淤积长度200200米。米。由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。突泥

8、点埋深约突泥点埋深约160160米。米。该灾害属岩溶突该灾害属岩溶突水突泥灾害。水突泥灾害。 1010高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心大规模突水涌砂监控录像大规模突水涌砂监控录像 1111高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （5 5）宜万铁路云雾山隧道）宜万铁路云雾山隧道 20082008年年7 7月月2121日，云雾山隧道出口日，云雾山隧道出口开挖到开挖到30793079米（米（DK245+645DK245+645），进行超），进行超前探孔时，突然发生突水涌砂

9、，涌砂量前探孔时，突然发生突水涌砂，涌砂量约约10001000立方，涌水量约立方，涌水量约780780立方立方/ /小时，小时，造成造成线淹井线淹井10351035米、米、线淹井线淹井710710米。米。突泥点埋深突泥点埋深700700米。米。该灾害属岩溶突水该灾害属岩溶突水突泥灾害。突泥灾害。 1212高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 1313高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （6 6）厦深铁路梁山隧道）厦深铁路梁山隧道 20092009年年3 3月月141

10、4日，梁山隧道进口开日，梁山隧道进口开挖到挖到25052505米（米（DK96+505DK96+505），出碴时，发），出碴时，发生小型突泥，突泥量约生小型突泥，突泥量约200200立方。经会立方。经会商清淤时，突然发生大规模突水突泥，商清淤时，突然发生大规模突水突泥，突泥量约突泥量约80008000立方。立方。4 4月月6 6日再次突泥，日再次突泥，突泥量约突泥量约2 2万立方，淤积长度万立方，淤积长度230230米。突米。突泥后地表坍陷，陷坑面积泥后地表坍陷，陷坑面积5050平方米，深平方米，深2020米。突泥点埋深米。突泥点埋深270270米。米。该灾害属断该灾害属断层突水突泥灾害。层突

11、水突泥灾害。 1414高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心大规模突泥后照片大规模突泥后照片 1515高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心突泥后地表坍陷照片突泥后地表坍陷照片 1616高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （7 7）龙厦铁路象山隧道）龙厦铁路象山隧道 20092009年年1212月月2424日，象山隧道进口开挖到日，象山隧道进口开挖到44684468米（米（YDK24+158YDK24+15

12、8），注浆完成后开挖时，初期支），注浆完成后开挖时，初期支护开裂、掉块，发生坍塌约护开裂、掉块，发生坍塌约600600立方，涌水量约立方，涌水量约200200立方立方/ /小时。之后，突水持续变大，最大涌水小时。之后，突水持续变大，最大涌水量约量约70007000立方立方/ /小时，隧道被淹。【该注浆段小时，隧道被淹。【该注浆段3030米（设计开挖米（设计开挖2525米），上中部已经开挖完成，下米），上中部已经开挖完成，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）】。突水后地米）】。突水后地表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁80

13、0800余人，经济损失较大。突水突泥点埋深余人，经济损失较大。突水突泥点埋深150150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。 1717高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心前期突水突泥照片前期突水突泥照片 1818高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片 1919高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （8 8）南广铁路白云隧道）南广铁路白云隧道

14、 20102010年年1 1月月1414日，白云隧道出口开挖日，白云隧道出口开挖到到696696米（米（DK334+733DK334+733），爆破后发生小型），爆破后发生小型突水突泥，突泥量约突水突泥，突泥量约200200立方。经会商清立方。经会商清淤时，再次发生大规模突水突泥，突泥量淤时，再次发生大规模突水突泥，突泥量约约20002000立方，突水量约立方，突水量约300300立方立方/ /小时，淤小时，淤积长度积长度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平方平方米，深米，深2020米。突泥点埋深

15、米。突泥点埋深8080米。米。该灾害属该灾害属断层突水突泥灾害。断层突水突泥灾害。 2020高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心大规模突泥后照片大规模突泥后照片 2121高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片 2222高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （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 20102010年年2 2月月5 5日，六盘水隧

16、道出口开日，六盘水隧道出口开挖到挖到632632米（米（DK248+228DK248+228），后方），后方170170米米位置初期支护（工位置初期支护（工20b20b）破坏坍方，长）破坏坍方，长度约度约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。坍方点埋深约注浆加固后通过。坍方点埋深约100100米。米。该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害。该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害。 2323高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突

17、水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心坍方照片坍方照片 2424高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心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“地质地质特征、工序环节、预测预报、特征、工序环节、预测预报、工程处理工程处理”四个方面进行灾害四个方面进行灾害分析。分析。 2525高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （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

18、。隧道埋深大，处于高压状态。 隧道穿越溶洞、断层破碎带隧道穿越溶洞、断层破碎带或接触带等不良地质体。或接触带等不良地质体。 综合来看，综合来看，“高压、富水、不高压、富水、不良地质良地质”三者不利组合是诱发突水三者不利组合是诱发突水突泥突石灾害的地质条件。突泥突石灾害的地质条件。 2626高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （2 2）工序环节）工序环节 灾害主要发生在开挖或清淤灾害主要发生在开挖或清淤两个工序环节。两个工序环节。 （3 3）预测预报）预测预报 从灾害结果来看，几座隧道从灾害结果来看，几座隧道突水突泥的规模都非常大

19、。加强突水突泥的规模都非常大。加强地质超前预测预报，溶腔或断层地质超前预测预报，溶腔或断层等不良地质是可以发现的。等不良地质是可以发现的。 2727高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （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害。野三关隧道是突发性灾害。 圆梁山、梁山、白云三座隧道是圆梁山、梁山、白云三座隧道是先发生小型突水突泥，在处理过程中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。发生大规模突水突泥造成灾害。 马鹿箐、大支坪、象山三座隧道马鹿箐、大支坪、象山三座隧道是注浆加固

20、开挖时发生灾害。是注浆加固开挖时发生灾害。 2828高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 六盘水隧道是溶腔采用大管棚六盘水隧道是溶腔采用大管棚注浆加固通过后发生灾害。注浆加固通过后发生灾害。 云雾山隧道是超前探孔时，孔云雾山隧道是超前探孔时，孔口未安设闸阀造成灾害。口未安设闸阀造成灾害。 从发生灾害的几种类型来看，在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、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涌出物处理、注浆质量和开挖支护等方面予以加强。等方面予以加强。 2929高风险隧道突水突泥灾害分析与

21、对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 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三个方面：因主要体现在以下三个方面： 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。 3030高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心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要防止突水突泥灾害的发生，必须做好以下两项重要生，必须做好以下两项重要工作：一

22、是风险的识别与评工作：一是风险的识别与评估，二是风险的控制与规避。估，二是风险的控制与规避。 3131高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心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管理专项机制。制定高风险安全防范管理专项机制。 （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

23、要加强超前设计，纳入工序管理。尤其要加强超前钻孔和超前炮孔钻探。钻孔和超前炮孔钻探。 3232高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （4 4）设计单位作出水文监测专项）设计单位作出水文监测专项设计（包括降雨量、涌水量、水设计（包括降雨量、涌水量、水压），施工单位负责实施，监理单压），施工单位负责实施，监理单位负责核查。位负责核查。 （5 5）施工单位对超前钻孔和水文）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程旁站，设计单位负责地质和水文综合分析。综合分析。

24、3333高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （6 6）施工过程中，预报到）施工过程中，预报到溶腔或断层等异常时，由建溶腔或断层等异常时，由建设单位组织论证，进行风险设单位组织论证，进行风险评估。评估。方案未制定前，施工方案未制定前，施工单位不得将掌子面爆开。单位不得将掌子面爆开。 3434高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心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时，）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

25、组织研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。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方案选择应把安全放在首位。 （2 2）对极其复杂的溶腔或断层，应进）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。浆加固等方案的预设计，进行多方案比选。 3535高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 （3 3）参建各方必须严格执行确定

26、）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程序。责任制。方案调整必须履行相关程序。 （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。 3636高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 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

27、各个环节实行全过程的环节实行全过程的标准标准化管理化管理。 3737高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 【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，隧道公里，隧道进口施工中揭示大小溶洞进口施工中揭示大小溶洞187187个，其中个，其中2222个规模较大。穿越长个规模较大。穿越长253253米的高压富米的高压富水断层。隧道施工中，严格实施标准化水断层。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。管理，隧道安全建成，未发生任何灾害。高风

28、险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心629629溶腔处理溶腔处理 20062006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。溶腔纵向长充水溶腔。溶腔纵向长12m12m，最大水压，最大水压0.68MPa0.68MPa。为制定方案，现场加强超为制定方案，现场加强超前钻探，判断溶腔型态，前钻探，判断溶腔型态，进行综合水文地质分析。进行综合水文地质分析。 高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险

29、隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心水文地质：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，汇水面积约汇水面积约6 6平方公里。平方公里。高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心 经注浆试验，该溶腔采用注浆处理难经注浆试验，该溶腔采用注浆处理难度大，确定采取释能降压方案处理。度大，确定采取释能降压方案处理。 20092009年年1010月月2626日平导贯通后，通过日平导贯通后，通过1010个钻孔以个钻孔以30003000立方立方/ /小时排量控制放水，小时排量控制放水，共放水共放水656

30、5万方，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，对该溶腔爆后，对该溶腔爆破。破。 释能降压后，溶腔水通过横通道排入释能降压后，溶腔水通过横通道排入平导。基底采取加强板梁通过，确保运平导。基底采取加强板梁通过，确保运营安全。营安全。 高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心溶腔放水降压照片溶腔放水降压照片高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心溶腔释能降压录像溶腔释能降压录像高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心溶腔释能降压后照片溶腔释能降压后照片高风险隧道突水突泥灾害分析与对策高风险隧道突水突泥灾害分析与对策铁道部工程管理中心铁道部工程管理中心F11F11断层断层处理处理 F11F11断层断层宽宽253253米，埋米，埋深深270270米，由米，由构造角砾岩、构造角砾