隧道施工中突水突泥事故原因分析及预防措施

祝 立 栋

(中铁十二局第二工程公司，山西 太原　030032)



隧道施工中突水突泥事故原因分析及预防措施

祝 立 栋

(中铁十二局第二工程公司，山西 太原030032)

摘要：从地质作用、施工工序、超前预报、灾害评估等方面，分析了隧道施工中突水突泥事故发生的原因，并阐述了预防隧道施工事故的措施，有助于保护隧道施工的进度和质量。

关键词：隧道，突水突泥，超前预报，注浆

1突水突泥事故原因分析

突水突泥事故主要是在施工过程中，隧道施工掌子面前方或者开挖轮廓四周的特大岩溶溶腔突然压溃临界面，造成突水突泥地质灾害。这种灾害的发生具有突然性、巨大性，造成人员伤亡最多、经济损失最大，事故原因可归纳为以下几点。

1)地质作用。首先是水的作用，水是突水突泥灾害发生的最大根源。其次是压力高，隧道一般埋深都比较大，通过爆破开挖之后，打破原有平衡压力，处于高压状态。还有就是不良地质，隧道一般存在长、大、深等特点，沿途经历围岩变化繁多，隧道在穿越溶洞、断层破碎带或接触带、地下河等不良地质时，特别容易发生突水突泥灾害。综合来看，“富水、高压、不良地质”三者不利组合是诱发突水突泥灾害的主要地质条件。

2)工序环节。a.通过对多起突水突泥的研究发现，突水突泥灾害大多发生在开挖环节中。对不良地质围岩的盲目不合理开挖，开挖进尺过大，是造成突水突泥的主要原因；b.前期发生小范围突水突泥清淤过程中。在很多大型突水突泥灾害发生前，都会发生前期小型、局部、小范围的突水突泥，在处理方法及措施不完善的情况下，盲目的进行清淤工作，极大的增加了后期大型突水突泥灾害所造成的风险。

3)超前预测预报。现在很多项目对超前预报工作很不重视，对于规范要求的超前预报工作敷衍了事，未起到提前了解开挖前方具体地质情况的作用，对于自己多年的隧道施工经验盲目自信，大大的增加了不良地质突水突泥灾害的发生几率。

4)初期支护及围岩量测。不良地质围岩初期支护未按照设计要求施作，钢架型号不符、钢架间距过大、系统锚杆长度及数量不足、锁脚锚杆长度及角度不够、喷锚不密实背后脱空等不规范的施工作业。在初期支护后未及时、长期的进行围岩量测工作，未及时掌握围岩变化情况。

5)灾害评估不足，处理不彻底。通过对多起突水突泥的研究发现，在前期发生小型小范围突水突泥后，对于灾害的评估不充分，在注浆加固处理后，因为处理不彻底，开挖时再次发生大规模、大范围的突水突泥灾害，对人员、设备造成重大伤害。

2事故预防措施

从突水突泥灾害发生原因来看，在复杂地质条件下，应在开挖支护、涌出物处理、超前预报及注浆处理质量等方面进行加强。

1)在复杂地质条件下，在开挖支护时，应遵循“缩短开挖、减弱爆破、加强支护、增加量测频率”的指导原则，严格控制现场开挖进尺。a.缩短开挖、减弱爆破：通过增加打眼数量、缩短打眼深度、减少装药量，从而减少开挖进尺的原则，减少对周边围岩的扰动；b.加强支护：针对极破碎围岩地段，应采取打设锚杆、挂设网片、喷射混凝土联合支护的原则。如果锚网喷支护仍不能提供足够的支护能力时，应及时装设钢架(工字钢或格栅钢架)支撑加强支护；c.增加量测频率：在开挖支护完成后，立即组织测量班对初支进行监控量测工作，及时准确掌握围岩变化情况。如果围岩变化较大，应及时制定相应的补救措施或方案。

2)在发生小型突水突泥灾害后，进行涌出物处理时，应遵循先完善处理方案后清理的原则，发生灾害项目部应及时成立灾害处理指导小组，制定合理的处理方案，在评估可行后进行下一步清淤工作。 灾害发生后应先查阅图纸等资料，掌握该段围岩情况及地下水发育情况，研究可能发生的后续灾害，结合超前预报工作，判断前方具体地质情况，制定合理的处理方案。

3)重点加强超前预报工作。对于复杂不良地质，应该进行多类型超前预报相结合的方法，一般采用的超前预报方法有综合物探超前探测法、水平钻孔超前探测法、洞内综合地质法、围岩大变形与膨胀性预测预报法。a.综合物探超前探测：包括远距离超前探测、中距离超前探测和红外探测。远距离超前探测拟采用方法为地震波地质探测仪法，探测前方距离约100 m，每循环搭接20 m；中距离超前探测拟采用地震反射波法和地质雷达探测法，探测前方距离约30 m，每循环搭接5 m；红外探测定性预报掌子面前方30 m范围内地下水发育情况，每循环搭接5 m。b.水平钻孔超前探测：包括单孔水平钻探法、1孔～4孔偏角超前钻探法、利用炮眼加深超前探测法。单孔水平钻探法：能够超前探测30 m，每循环搭接不小于5 m，可以探测中近距离物探超前探测的异常地段；1孔～4孔偏角超前钻探法：超前探测30 m，每循环搭接5 m，验证中近距离物探超前探测的异常地段和排水降压，富水岩溶发育区超前钻探应终孔于洞室开挖轮廓线外5 m～8 m；利用炮眼加深超前探测法：根据物探及超前钻孔成果资料，在每一循环钻设炮眼时布设5个～20个钻孔加深3 m～5 m作为探测孔。c.洞内综合地质法：包括地质调查法、洞内涌突水的实时监测。地质调查法是充分利用洞室的掌子面与侧壁，主要进行地层岩性特征、断层破碎带及影响带、裂隙密集发育带与构造挤压破碎带、软弱夹层带、岩性突变与地层界线等的产状、性质与发育程度、岩体破碎程度与填充情况、涌(突)水突泥、塌方冒顶与围岩变形破坏的部位、特征、方式与规模及随时间的变化特征等的详细量测和地质素描，绘制施工实时地质图。洞内涌突水的实时监测：洞室内各涌水点(掌子面钻孔、炮眼、岩溶管道突水)的实时监测，洞室洞身突水动态监测，洞室洞内气温与湿度的实时监测，隧道通过地带地下水(岩溶水)地表排泄点与地表水等的实时监测，在此基础上，再用多种方法综合分析计算涌水量与涌水水压，对掌子面

文章编号：1009-6825(2016)14-0176-02

收稿日期：2016-03-05

作者简介：祝立栋(1987- )，男，助理工程师

中图分类号：U458

文献标识码：A