突水突泥风险隧道施工管理技术

突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心0突水突泥风险隧道施工管理与技术铁道部工程管理中心二O一O年四月突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心1引言:天下莫柔弱于水，而攻坚强者莫之能胜，以其无以易之。——老子《道德经》第七十八章注释：世间没有比水更柔弱的，然而攻击坚强的东西，没有能胜过水的，水性至柔，却无坚不摧。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心2前言•随着大规模铁路建设，隧道的数量越来越多，长度越来越长。目前在建隧道约4600Km（规划即将开工隧道9000Km）。其中，10至15Km的隧道57座，15Km以上的隧道18座。各线Ⅰ级风险隧道共45座。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心3前言我国岩溶地质、地貌集中分布于云、贵、川三省及两广、两湖部分地区，随着国民经济发展需要，上述地区基础设施建设力度进一步加大，近期贵广铁路、兰渝铁路、成兰铁路、云贵铁路、沪昆铁路等工程陆续开工建设，需要处理大量由于岩溶地质引起的工程问题，特别是岩溶隧道工程问题。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心4前言•针对在建隧道数量大、特长隧道多、风险隧道数量多等特点，必须加强风险隧道的管理、控制，预防或减少事故的发生。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心5目录1突水突泥灾害案例与分析2风险防范施工管理技术3工程案例突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心61突水突泥灾害案例与分析1.1突水突泥灾害案例(1)渝怀铁路圆梁山隧道2002年9月10日，圆梁山隧道进口正洞下导坑开挖到3414米（DK354+879）。爆破后揭示溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后准备施做混凝土挡墙，突然发生大规模突水突泥，最大涌水量710立方/小时，瞬间突泥4200立方，淤积导坑244米。突水突泥造成多名作业人员遇难，工程损失惨重，影响施工近一年之久。突泥点埋深550米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心7开始突泥时照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心8244m150m溶腔ITC312挖装机(6人躲在后面)梭矿94mDK354+8791人1人1人进洞约20分钟，掌子面突然爆开，约30秒时间突泥4200立方，淤积隧道244米，造成9人遇难（其中4人逃生）。据逃生者推测：6人躲在机械后面是由于判断溶腔以突水为主，而事实上是以突泥为主，从而被泥包裹进去。4人逃生圆梁山隧道879溶腔突水突泥灾害示意图9m150m溶腔ITC312挖装机梭矿94mDK354+879掌子面爆破后出碴，即将出完碴时，出现少量突泥，突泥长度9m。经会商研究，确定施作混凝土挡墙。共进洞13人，其中2人在掌子面观察，11人施工。前期突泥后组织进洞施作混凝土挡墙2人11人50m拟施作5m厚混凝土挡墙突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心9大规模突泥后照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心10(2)宜万铁路马鹿箐隧道2006年1月21日，马鹿箐隧道出口平导开挖到3174米（PDK255+978）。注浆加固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，最大涌水量72万立方/小时，瞬间突泥8万立方，淤积平导1600米，正洞1000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400米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心11溶腔DK256+776PDK255+97882m798m梭矿(2人)6人ITC312挖装机11人2人880m突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥突水突泥平导正洞溶腔8人乘梭矿逃生2人被水冲出洞外平导掌子面遇到978溶腔（通过超前钻孔确定），采取注浆堵水后开挖。掌子面爆破后出碴时，突然发生突水突泥，瞬间突泥8万立方，突水量72万立方/小时，淤积平导1600米、正洞1000米。突水时，平导掌子面8人乘梭矿逃生；正洞反坡施工，掌子面11人遇难，横通道口2人被水冲出洞外逃生。马鹿箐隧道978溶腔突水突泥灾害示意图15.3‰反坡施工横通道突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心12突水动画突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心13(3)宜万铁路野三关隧道2007年8月5日，野三关隧道出口开挖到5444米（DK124+602）。出碴时，突然发生突水突泥突石，最大涌水量15万立方/小时，瞬间涌出泥砂与块石5万立方，将洞内机械设备冲出500米后扭曲解体，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200米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心14溶腔突水线路突水线路突水线路突水线路突水线路突水线路野三关隧道602溶腔突水突泥突石灾害示意图遭遇溶腔，爆破后出碴时突然发生突水突泥突石，最大涌水量15万立方/小时，突石5万立方。灾害发生时，共有5个工作面52名作业人员。灾害造成10人遇难（其中1人泥砂进入肺中受伤遇难），42人获救。平导（Ⅱ线）Ⅰ线ⅡDK124+392+706ⅡDK126+205DK124+602+102+000DK126+540+864+852③开挖工作面(18人)(2人逃生遇难，16人被困获救)台阶台阶+542未开挖横通道横通道横通道④衬砌工作面(16人)(全部被困获救)①出碴工作面(12人)(7人遇难，5人逃到Ⅱ线被困获救)⑤出碴工作面(2人)(全部被困获救)②抽水工作面(4人)(逃到Ⅱ线被困获救，其中1人受伤遇难)突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心15突水突泥突石照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心16突水突泥突石照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心17机械设备解体照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心18(4)宜万铁路大支坪隧道2008年4月30日，大支坪隧道进口开挖到2771米（DK132+913）。注浆完成后开挖时，专职安全员发现异常，立即下令撤人。随即发生大规模突水涌砂，最大涌水量4万立方/小时，涌砂量约4000立方，淤积长度200米。由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。突泥点埋深160米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心19大规模突水涌砂监控录像突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心20突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心21(5)宜万铁路云雾山隧道2008年7月21日，云雾山隧道出口开挖到3079米（DK245+645）。进行超前地质钻孔时，突然发生突水涌砂，涌水量780立方/小时，涌砂量约1000立方，造成Ⅰ线淹井1035米、Ⅱ线淹井710米。突泥点埋深700米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心22突水涌砂照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心23(6)厦深铁路梁山隧道2009年3月14日，梁山隧道进口开挖到2505米（DK96+505）。爆破后出碴时先发生小型突泥，突泥量约200立方。经会商清淤时，突然发生大规模突水突泥，突泥量约8000立方。4月6日再次突泥约2万立方，淤积长度230米。突泥后地表坍陷，陷坑面积50平方米，深20米。突泥点埋深270米。该灾害属风化软弱破碎断层突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心24大规模突泥后照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心25突泥后地表坍陷照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心26增设迂回导坑注浆后到2月23日开挖至14.5米时.掌子面初期支护出现裂缝，右侧拱腰出现股状清水，继而发生小型涌泥，至3月7日陆续发生规模不等涌泥10余次，直至迂回导坑淤塞满洞。造成又一次灾害，给工程整治造成极大困难YHPDK96+370迂回平导断层带第一次突水突泥：直接揭示断层发生突水突泥灾害，突泥量约3万方。淤积隧道长度中230米，地表出现陷坑。突水突泥点未开挖突水突泥点DK96+505+528第二次突水突泥：迂回导坑采取注浆措施，注浆后开挖14.5米时发生突水突泥，突泥量约3000方。淤满迂回导坑260米，地表陷坑加大。厦门深圳5m厚混凝土挡墙突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心27迂回导坑全断面帷幕注浆突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心28掌子面局部股水突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心29大规模涌泥监控录像突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心30地面陷坑扩大、加深突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心31(7)龙厦铁路象山隧道2009年12月24日，象山隧道进口开挖到4468米（YDK24+158）。注浆完成后开挖时，初期支护开裂、掉块，发生坍塌约600立方，涌水量约200立方/小时。之后，突水持续变大，最大涌水量约7000立方/小时，隧道被淹。【该注浆段30米（设计开挖25米），上中部已经开挖完成，下部开挖22米（距预设计位置3米）】。突水后地表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁800余人，经济损失较大。突水突泥点埋深150米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心32突水突泥照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心33职工宿舍楼下沉开裂突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心34小学下沉开裂突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心35河床塌陷照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心36突水突泥后地表坍陷照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心37突水突泥后地表坍陷照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心38(8)南广铁路白云隧道2010年1月14日，白云隧道出口开挖到696米（DK334+733）。爆破后先发生小型突水突泥，突泥量约200立方。经会商清淤时，再次发生大规模突水突泥，突水量300立方/小时，突泥量约2000立方，淤积长度150米，造成多名作业人员遇难。突泥点对应地表坍陷，陷坑面积300平方米，深20米。突泥点埋深80米。该灾害属断层突水突泥灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心39大规模突泥照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心40突水突泥后地表坍陷照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心41(9)贵昆铁路六沾段六盘水隧道2010年2月5日，六盘水隧道出口开挖到632米（DK248+228）。后方170米位置初期支护（工20b）破坏坍方，长度约50米，造成8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100米。该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心42突泥坍方照片突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心43(10)集包铁路新旗下营隧道2010年3月19日，新旗下营隧道进口开挖到370米（DK587+982）。后方56米位置初期支护（格栅）失稳破坏坍方，造成10名施工人员被困。该段为变质大理岩，前期施工时经常发生局部掉快。坍方点埋深约70米。该灾害属围岩（强风化岩体呈压碎状结构）松动失稳坍方灾害。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心44坍方前掌子面围岩情况突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心45坍方场面突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心46救援措施•采用地质钻机打通风管、探孔，送风、送牛奶，持续几天洞内一直无反应。•同时，开挖救援导洞进行施救。由于坍塌体为碎石、孤石，极为松散破碎，采用小导管超前，木棚架支护，推进艰难，棚架变形。•根据救援导洞掘进地质描述坍方体长度可能超出预想，采用日本矿岩RPD-180CBR水平向前、斜向实施超长探孔，坍方已至掌子面。•综合分析，为防止发生次生灾害决定停止救援导洞掘进。突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心47坍方体探孔布置突水突泥风险隧道施工管理技术铁道部工程管理中心48救援导洞掘进支护突水突