隧道工程突水突泥突石災害分析與應對張梅PPT課件

1、1 1 突水突泥事故工程案例突水突泥事故工程案例 （1 1）渝懷鐵路圓梁山隧道）渝懷鐵路圓梁山隧道 20022002年年9 9月月1010日，圓梁山隧道進口正洞日，圓梁山隧道進口正洞下導坑開挖到下導坑開挖到34143414米（米（DK354+879DK354+879），爆破），爆破后揭示溶腔口，有少量黃泥擠出。會商后施后揭示溶腔口，有少量黃泥擠出。會商后施工混凝土擋墻，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，工混凝土擋墻，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，瞬間突泥瞬間突泥42004200立方，最大涌水量立方，最大涌水量710710立方立方/ /小時，淤積導坑小時，淤積導坑244244米米, ,造成多名作業(yè)人員遇造成多名

2、作業(yè)人員遇難，工程損失慘重，影響施工一年之久。突難，工程損失慘重，影響施工一年之久。突泥點埋深泥點埋深550550米。米。該災害屬巖溶突水突泥災該災害屬巖溶突水突泥災害。害。第1頁/共51頁開始時突泥照片開始時突泥照片第2頁/共51頁大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片第3頁/共51頁 （2 2）宜萬鐵路馬鹿箐隧道）宜萬鐵路馬鹿箐隧道 20062006年年1 1月月2121日，馬鹿箐隧道出口日，馬鹿箐隧道出口平導開挖到平導開挖到31743174米（米（PDK255+978PDK255+978），），注漿加固后開挖出碴時，突然發(fā)生突水注漿加固后開挖出碴時，突然發(fā)生突水突泥，瞬間突泥突泥，瞬間突泥8

3、8萬立方，最大涌水量萬立方，最大涌水量7272萬立方萬立方/ /小時，淤積平導小時，淤積平導16001600米，正米，正洞洞10001000米，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)米，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟損失巨大，影響施工一年之久。突泥濟損失巨大，影響施工一年之久。突泥點埋深約點埋深約400400米。米。該災害屬巖溶突水突該災害屬巖溶突水突泥災害泥災害。第4頁/共51頁大規(guī)模突水突泥錄像大規(guī)模突水突泥錄像第5頁/共51頁 （3 3）宜萬鐵路野三關隧道）宜萬鐵路野三關隧道 20072007年年8 8月月5 5日，野三關隧道出口日，野三關隧道出口開挖到開挖到54445444米（米（DK124+602DK

4、124+602），出碴時，），出碴時，突然發(fā)生突水突泥突石，瞬間涌出泥突然發(fā)生突水突泥突石，瞬間涌出泥砂與塊石約砂與塊石約5 5萬立方，最大涌水量約萬立方，最大涌水量約1515萬立方萬立方/ /小時，將洞內機械設備沖出小時，將洞內機械設備沖出500500米后解體，造成多名作業(yè)人員遇難，米后解體，造成多名作業(yè)人員遇難，經(jīng)濟損失巨大，影響施工一年之久。經(jīng)濟損失巨大，影響施工一年之久。突泥點埋深約突泥點埋深約200200米。米。該災害屬巖溶突該災害屬巖溶突水突泥災害。水突泥災害。第6頁/共51頁第7頁/共51頁第8頁/共51頁 （4 4）宜萬鐵路大支坪隧道）宜萬鐵路大支坪隧道 20082008年年4

5、 4月月3030日，大支坪隧道進日，大支坪隧道進口開挖到口開挖到27712771米（米（DK132+913DK132+913），注），注漿完成后進行開挖，專職安全員發(fā)現(xiàn)漿完成后進行開挖，專職安全員發(fā)現(xiàn)異常，立即下令撤人。隨后，突然發(fā)異常，立即下令撤人。隨后，突然發(fā)生大規(guī)模突水涌砂，涌砂量約生大規(guī)模突水涌砂，涌砂量約40004000立立方，最大涌水量方，最大涌水量4 4萬立方萬立方/ /小時，淤積小時，淤積長度長度200200米。由于采取了防范措施，米。由于采取了防范措施，未造成人員傷亡。突泥點埋深約未造成人員傷亡。突泥點埋深約160160米。米。該災害屬巖溶突水突泥災害。該災害屬巖溶突水突泥災

6、害。第9頁/共51頁大規(guī)模突水涌砂監(jiān)控錄像大規(guī)模突水涌砂監(jiān)控錄像第10頁/共51頁 （5 5）宜萬鐵路云霧山隧道）宜萬鐵路云霧山隧道 20082008年年7 7月月2121日，云霧山隧道出日，云霧山隧道出口開挖到口開挖到30793079米（米（DK245+645DK245+645），進），進行超前探孔時，突然發(fā)生突水涌砂，行超前探孔時，突然發(fā)生突水涌砂，涌砂量約涌砂量約10001000立方，涌水量約立方，涌水量約780780立立方方/ /小時，造成小時，造成線淹井線淹井10351035米、米、線淹井線淹井710710米。突泥點埋深米。突泥點埋深700700米。米。該該災害屬巖溶突水突泥災害。災

7、害屬巖溶突水突泥災害。第11頁/共51頁第12頁/共51頁 （6 6）廈深鐵路梁山隧道）廈深鐵路梁山隧道 20092009年年3 3月月1414日，梁山隧道進口日，梁山隧道進口開挖到開挖到25052505米（米（DK96+505DK96+505），出碴），出碴時，發(fā)生小型突泥，突泥量約時，發(fā)生小型突泥，突泥量約200200立立方。經(jīng)會商清淤時，突然發(fā)生大規(guī)模方。經(jīng)會商清淤時，突然發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量約突水突泥，突泥量約80008000立方。立方。4 4月月6 6日再次突泥，突泥量約日再次突泥，突泥量約2 2萬立方，淤萬立方，淤積長度積長度230230米。突泥后地表坍陷，陷米。突泥后地表坍

8、陷，陷坑面積坑面積5050平方米，深平方米，深2020米。突泥點埋米。突泥點埋深深270270米。米。該災害屬斷層突水突泥災該災害屬斷層突水突泥災害。害。第13頁/共51頁大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片第14頁/共51頁突泥后地表坍陷照片突泥后地表坍陷照片第15頁/共51頁 （7 7）龍廈鐵路象山隧道）龍廈鐵路象山隧道 20092009年年1212月月2424日，象山隧道進口開挖到日，象山隧道進口開挖到44684468米（米（YDK24+158YDK24+158），注漿完成后開挖時，初期支），注漿完成后開挖時，初期支護開裂、掉塊，發(fā)生坍塌約護開裂、掉塊，發(fā)生坍塌約600600立方，涌水量約立

9、方，涌水量約200200立方立方/ /小時。之后，突水持續(xù)變大，最大涌水小時。之后，突水持續(xù)變大，最大涌水量約量約70007000立方立方/ /小時，隧道被淹。小時，隧道被淹?！驹撟{段該注漿段3030米（設計開挖米（設計開挖2525米），上中部已經(jīng)開挖完成，下米），上中部已經(jīng)開挖完成，下部開挖部開挖2222米（距預設計位置米（距預設計位置3 3米）米）】。突水后地。突水后地表大面積沉降、坍陷，房屋開裂、倒塌，搬遷表大面積沉降、坍陷，房屋開裂、倒塌，搬遷800800余人，經(jīng)濟損失較大。突水突泥點埋深余人，經(jīng)濟損失較大。突水突泥點埋深150150米。米。該災害屬巖溶突水突泥災害。該災害屬巖溶突水

10、突泥災害。第16頁/共51頁前期突水突泥照片前期突水突泥照片第17頁/共51頁突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片第18頁/共51頁 （8 8）南廣鐵路白云隧道）南廣鐵路白云隧道 20102010年年1 1月月1414日，白云隧道出口開挖日，白云隧道出口開挖到到696696米（米（DK334+733DK334+733），爆破后發(fā)生小型），爆破后發(fā)生小型突水突泥，突泥量約突水突泥，突泥量約200200立方。經(jīng)會商清立方。經(jīng)會商清淤時，再次發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量淤時，再次發(fā)生大規(guī)模突水突泥，突泥量約約20002000立方，突水量約立方，突水量約300300立方立方/ /小時，淤小時，淤

11、積長度積長度150150米，造成多名作業(yè)人員遇難。米，造成多名作業(yè)人員遇難。突泥點對應地表坍陷，陷坑面積突泥點對應地表坍陷，陷坑面積300300平方平方米，深米，深2020米。突泥點埋深米。突泥點埋深8080米。米。該災害屬該災害屬斷層突水突泥災害。斷層突水突泥災害。第19頁/共51頁大規(guī)模突泥后照片大規(guī)模突泥后照片第20頁/共51頁突水突泥后地表坍陷照片突水突泥后地表坍陷照片第21頁/共51頁 （9 9）貴昆鐵路六沾段六盤水隧道）貴昆鐵路六沾段六盤水隧道 20102010年年2 2月月5 5日，六盤水隧道出口開日，六盤水隧道出口開挖到挖到632632米（米（DK248+228DK248+22

12、8），后方），后方170170米米位置初期支護（工位置初期支護（工20b20b）破壞坍方，長）破壞坍方，長度約度約5050米，造成米，造成8 8名施工人員被困。該名施工人員被困。該段為充填粘土夾塊石溶腔，前期施工時段為充填粘土夾塊石溶腔，前期施工時連續(xù)發(fā)生小型坍方，采取超前大管棚并連續(xù)發(fā)生小型坍方，采取超前大管棚并注漿加固后通過。坍方點埋深約注漿加固后通過。坍方點埋深約100100米。米。該災害屬巖溶處理通過后坍方災害。該災害屬巖溶處理通過后坍方災害。第22頁/共51頁坍方照片坍方照片第23頁/共51頁2 2 突水突泥工程特征分析突水突泥工程特征分析 對以上九個隧道，從對以上九個隧道，從“地質

13、地質特征、工序環(huán)節(jié)、預測預報、特征、工序環(huán)節(jié)、預測預報、工程處理工程處理”四個方面進行災害四個方面進行災害分析。分析。第24頁/共51頁 （1 1）地質特征）地質特征 水是災害發(fā)生的根源。水是災害發(fā)生的根源。 隧道埋深大，處于高壓狀態(tài)。隧道埋深大，處于高壓狀態(tài)。 隧道穿越溶洞、斷層破碎帶隧道穿越溶洞、斷層破碎帶或接觸帶等不良地質體?；蚪佑|帶等不良地質體。 綜合來看，綜合來看，“高壓、富水、不高壓、富水、不良地質良地質”三者不利組合是誘發(fā)突水三者不利組合是誘發(fā)突水突泥突石災害的地質條件。突泥突石災害的地質條件。第25頁/共51頁 （2 2）工序環(huán)節(jié)）工序環(huán)節(jié) 災害主要發(fā)生在開挖或清淤災害主要發(fā)生

14、在開挖或清淤兩個工序環(huán)節(jié)。兩個工序環(huán)節(jié)。 （3 3）預測預報）預測預報 從災害結果來看，幾座隧道從災害結果來看，幾座隧道突水突泥的規(guī)模都非常大。加強突水突泥的規(guī)模都非常大。加強地質超前預測預報，溶腔或斷層地質超前預測預報，溶腔或斷層等不良地質是可以發(fā)現(xiàn)的。等不良地質是可以發(fā)現(xiàn)的。第26頁/共51頁 （4 4）工程處理）工程處理 九座隧道中：九座隧道中： 野三關隧道是突發(fā)性災害。野三關隧道是突發(fā)性災害。 圓梁山、梁山、白云三座隧道是圓梁山、梁山、白云三座隧道是先發(fā)生小型突水突泥，在處理過程中先發(fā)生小型突水突泥，在處理過程中發(fā)生大規(guī)模突水突泥造成災害。發(fā)生大規(guī)模突水突泥造成災害。 馬鹿箐、大支坪、

15、象山三座隧道馬鹿箐、大支坪、象山三座隧道是注漿加固開挖時發(fā)生災害。是注漿加固開挖時發(fā)生災害。第27頁/共51頁 六盤水隧道是溶腔采用大管棚六盤水隧道是溶腔采用大管棚注漿加固通過后發(fā)生災害。注漿加固通過后發(fā)生災害。 云霧山隧道是超前探孔時，孔云霧山隧道是超前探孔時，孔口未安設閘閥造成災害?？谖窗苍O閘閥造成災害。 從發(fā)生災害的幾種類型來看，在從發(fā)生災害的幾種類型來看，在復雜地質條件下，應在超前預報、復雜地質條件下，應在超前預報、涌出物處理、注漿質量和開挖支護涌出物處理、注漿質量和開挖支護等方面予以加強。等方面予以加強。第28頁/共51頁 綜合以上分析，發(fā)生災害的原綜合以上分析，發(fā)生災害的原因主要體

16、現(xiàn)在以下三個方面：因主要體現(xiàn)在以下三個方面： 未發(fā)現(xiàn)風險源未發(fā)現(xiàn)風險源 發(fā)現(xiàn)風險源，但技術方案不發(fā)現(xiàn)風險源，但技術方案不合理。合理。 發(fā)現(xiàn)風險源，但施工管理措發(fā)現(xiàn)風險源，但施工管理措施不到位。施不到位。第29頁/共51頁3 3 突水突泥災害防范與應對突水突泥災害防范與應對 要防止突水突泥災害的發(fā)要防止突水突泥災害的發(fā)生，必須做好以下兩項重要生，必須做好以下兩項重要工作：一是風險的識別與評工作：一是風險的識別與評估，二是風險的控制與規(guī)避。估，二是風險的控制與規(guī)避。第30頁/共51頁3.13.1風險的識別與評估風險的識別與評估 （1 1）設計單位根據(jù)地質勘察資料進）設計單位根據(jù)地質勘察資料進行隧道

17、風險等級劃分，制定技術措施。行隧道風險等級劃分，制定技術措施。 （2 2）由建設單位組織風險評估，并）由建設單位組織風險評估，并制定高風險安全防范管理專項機制。制定高風險安全防范管理專項機制。 （3 3）對風險隧道進行超前預報專項）對風險隧道進行超前預報專項設計，納入工序管理。尤其要加強超前設計，納入工序管理。尤其要加強超前鉆孔和超前炮孔鉆探。鉆孔和超前炮孔鉆探。第31頁/共51頁 （4 4）設計單位作出水文監(jiān)測專項）設計單位作出水文監(jiān)測專項設計（包括降雨量、涌水量、水設計（包括降雨量、涌水量、水壓），施工單位負責實施，監(jiān)理單壓），施工單位負責實施，監(jiān)理單位負責核查。位負責核查。 （5 5）施

18、工單位對超前鉆孔和水文）施工單位對超前鉆孔和水文監(jiān)測的真實性負責，監(jiān)理單位全過監(jiān)測的真實性負責，監(jiān)理單位全過程旁站，設計單位負責地質和水文程旁站，設計單位負責地質和水文綜合分析。綜合分析。第32頁/共51頁 （6 6）施工過程中，預報到）施工過程中，預報到溶腔或斷層等異常時，由建溶腔或斷層等異常時，由建設單位組織論證，進行風險設單位組織論證，進行風險評估。評估。方案未制定前，施工方案未制定前，施工單位不得將掌子面爆開。單位不得將掌子面爆開。第33頁/共51頁3.23.2風險的控制與規(guī)避風險的控制與規(guī)避 （1 1）超前預報探測到溶腔或斷層時，）超前預報探測到溶腔或斷層時，以及發(fā)生小型涌泥時，由建

19、設單位組織研以及發(fā)生小型涌泥時，由建設單位組織研究確定重大技術方案。方案制定應廣泛聽究確定重大技術方案。方案制定應廣泛聽取參建各方建議，必要時邀請專家論證。取參建各方建議，必要時邀請專家論證。方案選擇應把安全放在首位方案選擇應把安全放在首位。 （2 2）對極其復雜的溶腔或斷層，應進）對極其復雜的溶腔或斷層，應進行迂回繞避、增設泄水洞、釋能降壓和注行迂回繞避、增設泄水洞、釋能降壓和注漿加固等方案的預設計，進行多方案比選。漿加固等方案的預設計，進行多方案比選。第34頁/共51頁 （3 3）參建各方必須嚴格執(zhí)行確定）參建各方必須嚴格執(zhí)行確定的技術方案，落實實施責任制和追究的技術方案，落實實施責任制和

20、追究責任制。方案調整必須履行相關程序。責任制。方案調整必須履行相關程序。 （4 4）高風險隧道必須建立進洞條）高風險隧道必須建立進洞條件、進洞記錄、視頻監(jiān)控、聲光報警、件、進洞記錄、視頻監(jiān)控、聲光報警、應急照明、安全逃生、洞內抽排水等應急照明、安全逃生、洞內抽排水等安全保障措施。安全保障措施。第35頁/共51頁 高風險隧道必須在高風險隧道必須在風險的識別與評估、風風險的識別與評估、風險的控制與規(guī)避的各個險的控制與規(guī)避的各個環(huán)節(jié)實行全過程的環(huán)節(jié)實行全過程的標準標準化管理化管理。第36頁/共51頁 【齊岳山隧道巖溶及斷層處理案例齊岳山隧道巖溶及斷層處理案例】 齊岳山隧道全長齊岳山隧道全長10.52

21、810.528公里，隧道公里，隧道進口施工中揭示大小溶洞進口施工中揭示大小溶洞187187個，其中個，其中2222個規(guī)模較大。穿越長個規(guī)模較大。穿越長253253米的高壓富米的高壓富水斷層。隧道施工中，嚴格實施標準化水斷層。隧道施工中，嚴格實施標準化管理，隧道安全建成，未發(fā)生任何災害。管理，隧道安全建成，未發(fā)生任何災害。第37頁/共51頁629629溶腔處理溶腔處理 20062006年年5 5月月2626日，隧道日，隧道進口開挖到進口開挖到23742374米米（DK363+629DK363+629），通過地），通過地質超前預報，探測到質超前預報，探測到629629充水溶腔。溶腔縱向長充水溶腔。

22、溶腔縱向長12m12m，最大水壓，最大水壓0.68MPa0.68MPa。為制定方案，現(xiàn)場加強超為制定方案，現(xiàn)場加強超前鉆探，判斷溶腔型態(tài)，前鉆探，判斷溶腔型態(tài)，進行綜合水文地質分析。進行綜合水文地質分析。 第38頁/共51頁水文地質：溶腔主要受地表洼地降雨補給，水文地質：溶腔主要受地表洼地降雨補給，匯水面積約匯水面積約6 6平方公里。平方公里。第39頁/共51頁 經(jīng)注漿試驗，該溶腔采用注漿處理難經(jīng)注漿試驗，該溶腔采用注漿處理難度大，確定采取釋能降壓方案處理。度大，確定采取釋能降壓方案處理。 20092009年年1010月月2626日平導貫通后，通過日平導貫通后，通過1010個鉆孔以個鉆孔以30

23、003000立方立方/ /小時排量控制放水，小時排量控制放水，共放水共放水6565萬方，水壓力由萬方，水壓力由0.43MPa0.43MPa逐漸逐漸下降，穩(wěn)定在下降，穩(wěn)定在0.01MPa0.01MPa后，對該溶腔爆后，對該溶腔爆破。破。 釋能降壓后，溶腔水通過橫通道排入釋能降壓后，溶腔水通過橫通道排入平導?；撞扇〖訌姲辶和ㄟ^，確保運平導。基底采取加強板梁通過，確保運營安全。營安全。 第40頁/共51頁溶腔放水降壓照片溶腔放水降壓照片第41頁/共51頁溶腔釋能降壓錄像溶腔釋能降壓錄像第42頁/共51頁溶腔釋能降壓后照片溶腔釋能降壓后照片第43頁/共51頁F11F11斷層斷層處理處理 F11F11斷層斷層寬寬253253米，埋米，埋深深270270米，由米，由構造角礫巖、構造角礫巖、碎裂巖和斷層碎裂巖和斷