浅析隧道施工突水突泥灾害成因及治理措施

臧坤

（中铁四局集团第一工程有限公司　安徽合肥　230009）

前言

随着经济的快速发展，地上空间的缺乏已经出现，地下空间的开发逐渐受到了现代人的重视。现在在中国的隧道已修建了6000km，而且隧道建设即将到9000km。然而，由于地质条件复杂，隧道的建设所需技术的难度也较大，经常发生突水地质灾害。在发生突水突泥的前提下，应根据有关规定制定灵活、积极的预案，系统处理灾害，防止次生灾害发生。今后对隧道突水、突泥的研究，应着眼于提高施工生产管理能力和土地灾害监测的准确性，充分认识灾害的成因和机理，以更好地服务于隧道工程建设。

1　突泥突水灾害成因研究

1.1　地质条件和突泥突水致灾机理

有时候水资源过于充足也容易造成突泥突水灾害。因此，河流、盆地、大平原等水资源丰富的区域特征。从地质岩性的方面来看，碳酸盐岩区是一种常见的容易发生突泥突水现象的地方。特别是在地质容易出现裂缝、褶皱等地区，喀斯特地区和承压含水层灾害多的地方的发生尤为突出。

通过大量的实例研究，发现其隐伏在断层和局部构造破碎带中，喀斯特陷落柱和喀斯特塌洞隐伏引水构造是水害的关键部位。在地质构造以及岩石力学结构的研究，挖掘扰动和损伤机理，水岩相互作用机理，突泥突水是该底板隔水层和高压水入侵预防分析法突出地下水环境演化的主要模式之间的关系。

此外，隧道埋深的高压状态也是突水突水的原因。综合来看，“高压、富水、不良地质”的不利组合是诱发突泥突水的地质条件。高压、富水、不良地质三大不利组合是突泥突水的地质条件。

1.2　工序环节与预测预报

突泥突水灾害通常发生在两个过程，即挖掘或清淤。在这两个过程中，应加强预防措施，注意防止突泥突水的发生。通过以前的灾害结果来看，许多隧道的突泥突水规模很大。因此，加强了地质超前预报，及时发现地质不好的地区，如空洞等。做好预报工作，这样就能及时发现险情，人员伤亡减少和资源损失降低。

1.3　工程处理

针对历次突水和泥质灾害的发生，措施包括：突发性灾害；首先，发生了小型的突水突泥；在修复过程中，由于水灾容易再次发生突水突泥；灾难发生时，大型洞室灌浆用于加固和基坑开挖的洞，没有闸阀节流口处设置，造成灾害。根据上述灾害类型，灾害成因主要表现在三个方面：未发现风险源，发现风险源，技术解决方案不合理，发现风险源，但建设管理措施不到位。因此，建设单位要纠正这三个方面。并且在施工前要及时查探地形，若是复杂的地质，应加强超前预报、涌水处理、注浆质量和开挖支护。

2　探测预报技术研究

研究表明，突泥突水地质灾害的检测和预报技术侧重于地震波和声波反射电磁波勘探和钻井等，地质学家利用地质素描和SEM预测检测方法，一些学者利用喀斯特电网仿真、喀斯特喀斯特地下水污染的水浸泡，权力分散的方法模拟方法进行探测，国内外研究结果如下：路易斯，瓦弗迪斯等主要由电阻成像技术和地震反射波法检测拉卡喀斯特含水层厚度；Franjo Sumanovac用二维电阻率成像技术、影像技术、双梯度高分辨率反射法和克罗地亚地区喀斯特折射法进行检测；在尼泊尔博卡拉流域喀斯特检测参考电阻法和γ射线的规则。

3　灾害处治程序

在发生了突泥突水风险后，必须进行安全风险评估，此外，结合工程特点，严格制定安全可行的突泥突水处理方案。虽然在紧急情况下恢复重建是非常重要的，但清淤和救援的首要目的是在人们被困的情况下救人。在清理淤泥前，必须对泥沙淤积的安全性进行评估，并在情况发生时采取措施。

3.1　先挡后清

当清淤风险评估不安全时，必须按照清淤安全要求，在缺口后方提供支撑结构。由于隧道的不同特点，可以采用不同的齿轮设置方案，例如：地面垂直设挡或洞内迂回设挡方案。

3.1.1地面垂直设挡

对于回旋段掘进工程量大，当采用地面注浆封堵围护结构时，可采取较长的隧道循环，然后进行清淤。密封结构应由专业队伍设计和应用，并按允许透水性进行安全强度校核。

3.1.2洞内迂回设挡

隧道施工中的突泥突水灾害，通过迂回导坑做的是突泥突水点在顶部，或采用垂直喷射注浆措施，完成块体结构后清淤。对于封闭结构，专业设计应由专业队伍进行，并对其抗剪强度进行安全校核。

3.2　合理清淤

突泥突水爆发后清淤是困难而危险的。如果太粗心大意，清淤过程中很可能发生两次突泥突水灾害。可能发生严重伤亡。在清淤过程中，应采用小断面；安全观测措施随时做好准备撤离；清淤到一定距离，并做安全评价；清淤过程中进行适当的封挡，待对淤积体注浆改良后再清理封挡。

4　溃口治理技术

4.1　水的处理

关键在于治理水资源的破坏，为了保证施工安全，对地下水压力采取措施。根据当地的条件，不同的减压措施应用在不同的地层，如能量释放减压或钻孔引流减压。

4.1.1释能降压法

以高压力和富水腔充满水溶性、泥质、砂、石以及地下河高水压、储量大，施工的巨大势能和动能的浆体混合物易发生爆炸喷涂，非常危险，不能保证施工安全。因此，在施工过程中，能量的释放和减压技术应采用。当隧道充满型腔充满高压、富水时，应将独立通道设置在溶腔，和势能和动能的充填型腔的精细爆破释放，以低压力或无压力的情况下实现安全施工，势能减压技术意味着安全提高了。

4.1.2钻孔排水降压法

在地质钻孔断层破碎带时，应采取排水方式，使处理更容易爆破灌浆，保证质量，同时对隧道开挖过程中的高压水风险去除起到重要作用。钻孔排水钻孔排水方案是破碎带注浆压力范围。一般放电范围以外的区域纵向爆裂的左右两侧各为5～8m，孔直径为150mm。

4.2　地层加固

加固或喷射注浆法用于密封和注浆能突破改进，在加固土体的开挖面稳定前，隧道开挖轮廓线5～8m，添加玻璃纤维锚杆注浆孔都可以形成一个网络结构的加固范围，以保证加固质量和提高填充砂注浆加固体的抗变形能力。

5　突水突泥灾害防范与应对

为了防止突水的发生，有必要做两项重要的工作，即风险的识别和评价，以及风险的控制和规避。

风险的识别与评估。

（1）设计单位根据地质调查资料划分隧道的危险等级，制定技术措施。

（2）施工单位进行风险的评估，制定详细的安全防范管理专项机制。

（3）进行风险隧道预预测专项设计，包括过程管理。特别是要加强前向钻井和超前钻眼钻进。

（4）设计组对水文监测（雨量、水量、水压）进行专项设计，由施工单位负责实施，由监理单位负责核查。

（5）负责建设单位的先进钻井和水文监测、监理单位的全过程地质和水文站综合分析，负责单位的设计工作。

（6）在进行施工时，在预计溶腔或故障发生时，施工单位进行风险的评估。该方案未开发之前，施工单位不得面爆开。

高风险隧道必须在风险识别与评估、风险控制和施工前规避整个过程中规范化。

6　结束语

突泥突水的爆发是毁灭性的。如果发生，将造成财产损失和工作时间的延误，也可能造成人员伤亡和环境影响。施工单位要承担风险隧道的风险，保证工程的安全，是施工单位的首要责任。因此，有必要采取预测措施进行风险评估，做好施工前的准备工作。解决这一问题的根本途径是改进生产管理和工程技术，提高地质灾害的探测精度。因此，开发突泥突水技术是一项紧迫的任务。

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