祝 立 棟

(中鐵十二局第二工程公司，山西 太原　030032)

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隧道施工中突水突泥事故原因分析及預(yù)防措施

祝 立 棟

(中鐵十二局第二工程公司，山西 太原030032)

摘要：從地質(zhì)作用、施工工序、超前預(yù)報(bào)、災(zāi)害評(píng)估等方面，分析了隧道施工中突水突泥事故發(fā)生的原因，并闡述了預(yù)防隧道施工事故的措施，有助于保護(hù)隧道施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：隧道，突水突泥，超前預(yù)報(bào)，注漿

1突水突泥事故原因分析

突水突泥事故主要是在施工過(guò)程中，隧道施工掌子面前方或者開(kāi)挖輪廓四周的特大巖溶溶腔突然壓潰臨界面，造成突水突泥地質(zhì)災(zāi)害。這種災(zāi)害的發(fā)生具有突然性、巨大性，造成人員傷亡最多、經(jīng)濟(jì)損失最大，事故原因可歸納為以下幾點(diǎn)。

1)地質(zhì)作用。首先是水的作用，水是突水突泥災(zāi)害發(fā)生的最大根源。其次是壓力高，隧道一般埋深都比較大，通過(guò)爆破開(kāi)挖之后，打破原有平衡壓力，處于高壓狀態(tài)。還有就是不良地質(zhì)，隧道一般存在長(zhǎng)、大、深等特點(diǎn)，沿途經(jīng)歷圍巖變化繁多，隧道在穿越溶洞、斷層破碎帶或接觸帶、地下河等不良地質(zhì)時(shí)，特別容易發(fā)生突水突泥災(zāi)害。綜合來(lái)看，“富水、高壓、不良地質(zhì)”三者不利組合是誘發(fā)突水突泥災(zāi)害的主要地質(zhì)條件。

2)工序環(huán)節(jié)。a.通過(guò)對(duì)多起突水突泥的研究發(fā)現(xiàn)，突水突泥災(zāi)害大多發(fā)生在開(kāi)挖環(huán)節(jié)中。對(duì)不良地質(zhì)圍巖的盲目不合理開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)大，是造成突水突泥的主要原因；b.前期發(fā)生小范圍突水突泥清淤過(guò)程中。在很多大型突水突泥災(zāi)害發(fā)生前，都會(huì)發(fā)生前期小型、局部、小范圍的突水突泥，在處理方法及措施不完善的情況下，盲目的進(jìn)行清淤工作，極大的增加了后期大型突水突泥災(zāi)害所造成的風(fēng)險(xiǎn)。

3)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)?，F(xiàn)在很多項(xiàng)目對(duì)超前預(yù)報(bào)工作很不重視，對(duì)于規(guī)范要求的超前預(yù)報(bào)工作敷衍了事，未起到提前了解開(kāi)挖前方具體地質(zhì)情況的作用，對(duì)于自己多年的隧道施工經(jīng)驗(yàn)盲目自信，大大的增加了不良地質(zhì)突水突泥災(zāi)害的發(fā)生幾率。

4)初期支護(hù)及圍巖量測(cè)。不良地質(zhì)圍巖初期支護(hù)未按照設(shè)計(jì)要求施作，鋼架型號(hào)不符、鋼架間距過(guò)大、系統(tǒng)錨桿長(zhǎng)度及數(shù)量不足、鎖腳錨桿長(zhǎng)度及角度不夠、噴錨不密實(shí)背后脫空等不規(guī)范的施工作業(yè)。在初期支護(hù)后未及時(shí)、長(zhǎng)期的進(jìn)行圍巖量測(cè)工作，未及時(shí)掌握圍巖變化情況。

5)災(zāi)害評(píng)估不足，處理不徹底。通過(guò)對(duì)多起突水突泥的研究發(fā)現(xiàn)，在前期發(fā)生小型小范圍突水突泥后，對(duì)于災(zāi)害的評(píng)估不充分，在注漿加固處理后，因?yàn)樘幚聿粡氐祝_(kāi)挖時(shí)再次發(fā)生大規(guī)模、大范圍的突水突泥災(zāi)害，對(duì)人員、設(shè)備造成重大傷害。

2事故預(yù)防措施

從突水突泥災(zāi)害發(fā)生原因來(lái)看，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)在開(kāi)挖支護(hù)、涌出物處理、超前預(yù)報(bào)及注漿處理質(zhì)量等方面進(jìn)行加強(qiáng)。

1)在復(fù)雜地質(zhì)條件下，在開(kāi)挖支護(hù)時(shí)，應(yīng)遵循“縮短開(kāi)挖、減弱爆破、加強(qiáng)支護(hù)、增加量測(cè)頻率”的指導(dǎo)原則，嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖進(jìn)尺。a.縮短開(kāi)挖、減弱爆破：通過(guò)增加打眼數(shù)量、縮短打眼深度、減少裝藥量，從而減少開(kāi)挖進(jìn)尺的原則，減少對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)；b.加強(qiáng)支護(hù)：針對(duì)極破碎圍巖地段，應(yīng)采取打設(shè)錨桿、掛設(shè)網(wǎng)片、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)的原則。如果錨網(wǎng)噴支護(hù)仍不能提供足夠的支護(hù)能力時(shí)，應(yīng)及時(shí)裝設(shè)鋼架(工字鋼或格柵鋼架)支撐加強(qiáng)支護(hù)；c.增加量測(cè)頻率：在開(kāi)挖支護(hù)完成后，立即組織測(cè)量班對(duì)初支進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)準(zhǔn)確掌握圍巖變化情況。如果圍巖變化較大，應(yīng)及時(shí)制定相應(yīng)的補(bǔ)救措施或方案。

2)在發(fā)生小型突水突泥災(zāi)害后，進(jìn)行涌出物處理時(shí)，應(yīng)遵循先完善處理方案后清理的原則，發(fā)生災(zāi)害項(xiàng)目部應(yīng)及時(shí)成立災(zāi)害處理指導(dǎo)小組，制定合理的處理方案，在評(píng)估可行后進(jìn)行下一步清淤工作。 災(zāi)害發(fā)生后應(yīng)先查閱圖紙等資料，掌握該段圍巖情況及地下水發(fā)育情況，研究可能發(fā)生的后續(xù)災(zāi)害，結(jié)合超前預(yù)報(bào)工作，判斷前方具體地質(zhì)情況，制定合理的處理方案。

3)重點(diǎn)加強(qiáng)超前預(yù)報(bào)工作。對(duì)于復(fù)雜不良地質(zhì)，應(yīng)該進(jìn)行多類型超前預(yù)報(bào)相結(jié)合的方法，一般采用的超前預(yù)報(bào)方法有綜合物探超前探測(cè)法、水平鉆孔超前探測(cè)法、洞內(nèi)綜合地質(zhì)法、圍巖大變形與膨脹性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法。a.綜合物探超前探測(cè)：包括遠(yuǎn)距離超前探測(cè)、中距離超前探測(cè)和紅外探測(cè)。遠(yuǎn)距離超前探測(cè)擬采用方法為地震波地質(zhì)探測(cè)儀法，探測(cè)前方距離約100 m，每循環(huán)搭接20 m；中距離超前探測(cè)擬采用地震反射波法和地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)法，探測(cè)前方距離約30 m，每循環(huán)搭接5 m；紅外探測(cè)定性預(yù)報(bào)掌子面前方30 m范圍內(nèi)地下水發(fā)育情況，每循環(huán)搭接5 m。b.水平鉆孔超前探測(cè)：包括單孔水平鉆探法、1孔～4孔偏角超前鉆探法、利用炮眼加深超前探測(cè)法。單孔水平鉆探法：能夠超前探測(cè)30 m，每循環(huán)搭接不小于5 m，可以探測(cè)中近距離物探超前探測(cè)的異常地段；1孔～4孔偏角超前鉆探法：超前探測(cè)30 m，每循環(huán)搭接5 m，驗(yàn)證中近距離物探超前探測(cè)的異常地段和排水降壓，富水巖溶發(fā)育區(qū)超前鉆探應(yīng)終孔于洞室開(kāi)挖輪廓線外5 m～8 m；利用炮眼加深超前探測(cè)法：根據(jù)物探及超前鉆孔成果資料，在每一循環(huán)鉆設(shè)炮眼時(shí)布設(shè)5個(gè)～20個(gè)鉆孔加深3 m～5 m作為探測(cè)孔。c.洞內(nèi)綜合地質(zhì)法：包括地質(zhì)調(diào)查法、洞內(nèi)涌突水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。地質(zhì)調(diào)查法是充分利用洞室的掌子面與側(cè)壁，主要進(jìn)行地層巖性特征、斷層破碎帶及影響帶、裂隙密集發(fā)育帶與構(gòu)造擠壓破碎帶、軟弱夾層帶、巖性突變與地層界線等的產(chǎn)狀、性質(zhì)與發(fā)育程度、巖體破碎程度與填充情況、涌(突)水突泥、塌方冒頂與圍巖變形破壞的部位、特征、方式與規(guī)模及隨時(shí)間的變化特征等的詳細(xì)量測(cè)和地質(zhì)素描，繪制施工實(shí)時(shí)地質(zhì)圖。洞內(nèi)涌突水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：洞室內(nèi)各涌水點(diǎn)(掌子面鉆孔、炮眼、巖溶管道突水)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，洞室洞身突水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，洞室洞內(nèi)氣溫與濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隧道通過(guò)地帶地下水(巖溶水)地表排泄點(diǎn)與地表水等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，再用多種方法綜合分析計(jì)算涌水量與涌水水壓，對(duì)掌子面

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0176-02

收稿日期：2016-03-05

作者簡(jiǎn)介：祝立棟(1987- )，男，助理工程師

中圖分類號(hào)：U458

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A