收稿日期:2003202217
基金项目:铁道部科技开发项目(95G 482H )
作者简介:刘丹(1957-),男,教授,博士.
文章编号:025822724(2003)0620629204
利用环境同位素预测
秦岭特长隧道的突水风险
刘 丹,杨立中
(西南交通大学环境科学与工程学院,四川成都610031)
摘 要:对比地表水和下部地下水中环境同位素氘(D )和氚(3H 或T )的数据表明,秦岭特长隧道北坡F 4区域断层的水力传导性差,流经该断层的石砭峪河水与下部地下水无直接的水力联系.利用环境氚定量计算出河水对该段隧道潜在突水水量的贡献不足6%,从而完全排除了石砭峪河水通过F 4区域断层溃入该隧道的可能性.
关键词:隧道;秦岭特长隧道;突水;预测;环境同位素
中图分类号:U456.3+3 文献标识码:A
Risk Prediction of W ater Inflow into Extra 2long Q inling Tunnel
with Environmental Isotopes
L IU Dan ,YA N G L i 2z hong
(School of Environmental Sci.and Eng.,S outhwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,China )
Abstract :A comparison of environmental isotopes D and 3H in surface water and deep underground water shows that F 4,a regional fault in the northern slope of extra 2long Qinling tunnel ,has a poor hydraulic conductivity and there is no direct hydraulic connection between Shibianyu river flowing across fault F 4and deep underground water.The calculated result with environmental isotope tritium shows that the possible amount of water inflow into the tunnel from the river will be less than 6%of total possible water amount.For this reason ,there is no the possibility that water in the river flows into the tunnel through fault F 4.
K ey w ords :tunnel ;extra 2long Qinling tunnel ;water inflow into tunnel ;prediction ;environmental isotope
突(涌)水是隧道工程建设中最重要的水文地质问题之一,而隧道突(涌)水量预测是过去数十年中隧道水文地质工作者研究的核心内容.迄今为止,就隧道突(涌)水量已提出了3大类计10余种计算(预测)方法[1],但由于地质体高度的不确定性和复杂性,加之这些方法的计算结果较为粗略,或适用条件苛刻,或所需成本高昂,目前尚不具备广泛的适用性.
随着测定超微量同位素技术的出现,环境同位素方法被广泛用于水文地质学领域.同位素水文地质学取得信息的主要依据是天然水体中既存在稳定同位素(如氘),也存在放射性同位素(如氚),两者均对水起标记作用[2].
在隧道(尤其是长大隧道)的勘察、设计和施工中,利用天然水中环境同位素的标记特性,可定量预测隧道的突(涌)水量,这不仅有助于解决隧道水害防治中的专门水文地质问题,而且可大大拓宽和深化隧道突(涌)水预测研究的范围和内容.
第38卷 第6期2003年12月 西 南 交 通 大 学 学 报J OU RNAL OF SOU THWEST J IAO TON G UN IV ERSIT Y
Vol.38 No.6Dec.2003
本文通过对比不同水源中的氘和氚同位素,探讨了秦岭特长隧道敏感地段突(涌)水的可能性,为隧道优化设计和施工组织设计提供科学依据.
1 研究背景
秦岭特长隧道(长18.4km )横穿EW 向秦岭山脉,是新建西安—安康线上一控制工程.隧址区基岩裸露,岩性主要为混合花岗岩(M Y i )、混合片麻岩(M Gn i )和含绿色矿物的混合花岗岩(M n i ).隧道通过区分布10余条走向为近EW 向、NW 向、N E 向及近SN 向的断层(图1).其中,位于隧址区北坡近EW 向的F 4断层为控制秦岭地区构造格架的主要断裂构造之一,断裂带宽200余m ,其导水性是隧道建设者关注的热点问题之一
.
图1
秦岭特长隧道地质剖面图
Fig.1G eologic profile of extra 2long Qinling tunnel
石砭峪河是隧址区北坡的1条主要河流,丰水期最大流量达31.4m 3/s.石砭峪河支流众多,主要有水洞子沟、大板岔沟和仙人岔沟等.该河冉家坪段正好在F 4区域断裂带内流经隧道上方.尽管该段隧道埋深约200m 左右,但由于F 4断层这一潜在突水通道和石砭峪河这一丰富突水水源的存在,勘察、设计和施工单位对石砭峪河水通过F 4断层溃入隧道的突水问题极为关注.有关部门从勘测阶段开始直至施工阶段,都将该敏感段列为重点研究和防护对象,施工中也作好了采用包括超前预注浆止水在内的各种预防措施的准备.
为了对该敏感段开挖过程中的突(涌)水风险作出明确的回答,为有关部门优化该段的防排水设计和施工组织设计提供科学的决策依据,我们依托铁道部专门设立的秦岭特长隧道“裂隙围岩涌水、突水预测
预报研究”
(95G482H )科研项目,采用环境同位素方法,就上述问题进行了深入研究.2 突水风险的定性预测 在勘测和施工阶段,对秦岭特长隧道北坡地表水和下部地下水(包括钻孔水及隧道水)进行了同位素样品的采集和分析,表1给出了岭北隧址区水样的同位素数据统计结果.
表1 不同水体环境同位素测试结果
Tab.1Measured results of environmental isoto pes in different water resources
地表水QDSZ 22钻孔水
隧道水δD/‰
T /TU δD/‰T /TU δD/‰T /TU 备注变化范围-49.9～-70.97.6～26.5
-69.9～-74.3 4.2～9.6平均值-58.617.0
-71.9 6.7勘测阶段标准差7.70 5.90
5.91 2.71(1993)变化范围-5
6.6～-66.8315.0～20.03——-64.5～-86.7 2.0～16.0平均值-62.9318.33
——-76.57.3施工阶段标准差 5.533 2.893
—— 6.93 5.36(1995～1996)
3代表石砭峪河水的数据.036西 南 交 通 大 学 学 报第38卷
勘测阶段的环境同位素数据(表1)显示:岭北隧址区地表水的氘含量δD 值介于-49.9‰～-70.9‰之间,平均为-58.6‰,明显较位于F 4断裂带上的冉家坪QDSZ 22钻孔中水样的δD 值(介于-69.9‰～
-74.3‰之间,平均-71.9‰)重化,前者较后者平均富集氘13.3‰.不仅如此,地表水中的放射性氚含量
T 普遍高于10TU ,最高达26.5TU ,平均为17.0TU ,较该钻孔水的平均氚含量(6.7TU )高出近3倍.而同期石砭峪河水的δD 和T 的平均值分别为-62.9‰和18.3TU ,与岭北隧址区其它地表水的同位素组成极为接近.
由此可以判断,在天然状态下,F 4断层带本身的水力传导性是很差的,该断层带中的钻孔水,即下部地下水并非来源于石砭峪河水的渗漏补给,两者没有直接的水力联系.
为了进一步证实上述判断的正确性,在Ⅱ隧道(先作为平道)施工期间,继续开展了地下水和地表水同位素的采样测试、分析工作.对隧道进口至F 4断层之间隧道地下水的δD 和T 值的统计结果(表1)表明,两者的变化范围(-64.5‰～-86.7‰及2.0～16.0TU )和均值(-76.5‰及7.3TU )都分别与冉家坪QDSZ 22钻孔中水样的δD 和T 值十分接近,而与石砭峪河水的δD 值(-56.6‰～-66.8‰,平均
-62.9‰
)和T 值(15.0～20.0TU ,平均18.3TU )明显不同,进一步证明了利用勘测阶段水样同位素数据得出的预测结果的正确性,同时再次证明隧道水与钻孔水应同属于下部构造裂隙含水系统,该系统与石砭峪河水及隧址区其它地表水没有直接的水力联系.
因此,只要施工方法得当,不对围岩产生过大的干扰,F 4断层带就不会将石砭峪河水导入在其下穿越的隧道中,该段隧道溃入性突水就不会发生.
3 潜在突水量预测及评价
文献[3]将隧址区地下水分为浅层风化裂隙水和下部构造裂隙水2类,前者的循环深度一般在地下40～50m 以上,后者多在数百米以上深度范围.由于F 4区域断层的存在,石砭峪河冉家坪段隧道潜在突水量由3部分构成:
(1)石砭峪河水的直接溃入;
(2)下部水的侧向径流;
(3)浅层水的下渗补给.
从水文地质角度分析,该敏感段突水的最大风险来自石砭峪河水通过F 4断层的大量导入.此外,该断层的发育对下部构造裂隙水的储存分布有利.相对而言,浅层风化裂隙水不甚发育,其下渗补给可忽略不计.据此可借助于放射性氚计算石砭峪河水的潜在溃入量[4]
Q r =(T t -T g )Q t T r -T g ,(1)
式中:T r 为石砭峪河水的氚浓度,TU ;T g 为下部水的氚浓度,TU ;T t 为隧道涌出水的氚浓度,TU ;Q r 为石砭峪河水的潜在溃入量,m 3/d ;Q t 为隧道突水量,m 3/d .
T r ,T g 和T t 可按表1分别取石砭峪河水、钻孔水及隧道水相关参数的统计平均值.基于裂隙性围岩隧道在有无地表水补给2种条件下突水量的统计数据,对秦岭隧道石砭峪河段突水量作如下几种假设:Q t =100,500,2000,8000,40000和150000m 3
/d .将上述数据带入式(1),即可计算出石砭峪河水的潜在溃入量(见表2).
表2 石砭峪河水通过F 4断层带的潜在溃入量
Tab.2 Possible amount of water inflow into the tunnel from Shibian yu river through fault F 4
隧道潜在突水量/(m 3?d -1)
1005002000800040000150000河水潜在溃入量/(m 3?d -1) 5.225.9103.4413.82069.07758.6
由表2可知,如果该段隧道突水量为500m 3/d ,则石砭峪河水的贡献不足26m 3/d ;即使隧道突水量达到150000m 3/d ,石砭峪河水的贡献也仅7758.6m 3/d.
也就是说,隧道下部的含水系统提供给该段隧道潜在突水量中的绝大部分水量,占总突水量的94%
136第6期刘丹等:利用环境同位素预测秦岭特长隧道的突水风险
236西 南 交 通 大 学 学 报第38卷
以上,而石砭峪河水通过F4断层带溃入隧道的潜在水量不足隧道突水量的6%.相对于断层充水通道而言,石砭峪河水的贡献极小.严格地说,这个数量级的水量贡献,已不能称为溃入补给,而只能称作渗入补给.F4断层带极差的水力传导性由此可见一斑.如果考虑上覆浅层水的入渗补给影响,石砭峪河水的溃入补给量完全可以忽略不计.
基于上述定性和定量分析结果,向有关部门提出了在该段取消帷幕注浆止水的建议,仅此一项为国家节省投资约800百万元.研究成果还为秦岭特长隧道的优化设计和施工组织设计提供了重要依据,间接经济效益更为显著.
事实上,当后来隧道掘进通过F4断层带时,整个地段的实测涌水量不足200m3/d,可见石砭峪河水的补给微乎其微.由此证明对F4断层带水力性质的判断和石砭峪河水的下渗补给的预测,无论是定性分析还是定量计算都是正确的,环境同位素方法在隧道工程中的实用价值得到了充分体现.
4 结 论
通过对秦岭特长隧道北坡不同水体环境同位素的研究,可以得出以下结论:
(1)秦岭特长隧道北坡F4区域断层具不良导水性,流经该断层的石砭峪河水与下部地下水无直接的水力联系.
(2)石砭峪河水通过F4断层溃入隧道的潜在流量不足隧道突水量的6%,该段隧道的突水风险可以排除.
(3)用环境同位素方法分析、预测隧道突(涌)水风险简单可行,适用性强,有推广应用价值.
参考文献:
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地质方法学术讨论会论文选[C].天津:天津大学出版社,1993:1612167.
改建铁路西安安康增建第二线XKS-1标隧道突水突泥 应 急 预 案 编制： 审核： 审批： 中铁电气化局西康二线 西铁工程项目五分部 2009年11月
目录 一、编制原则： (2) 二、应急策划 (2) (一)、工程概况及地质条件 (2) (二)、应急预案工作流程图 (4) (三)、突发事件风险分析和预防 (5) 1、突发事件、紧急情况及风险分析 (5) 2、突发事件及风险预防措施 (5) 4)、突水处理方案 (6) 5)、突水涌泥段处理方案 (6) (四)、应急资源分析 (7) 三、应急准备 (7) 1、机构与职责 (7) 2、应急资源 (9) 四、应急响应 (10) 五、突发事件应急预案 (11) 1、应急施工措施 (11) 2、指挥与控制： (12) 3、通讯 (13) 4、警戒与治安 (13) 5、人群疏散与安置 (13) 6、公共关系 (14) 六、现场恢复充分辩识 (14)
隧道突水突泥应急预案 一、编制原则： 应急预案的方针与原则坚持“安全第一，预防为主”、“保护人员安全优先，保护环境优先”的方针，贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原则。更好地适应法律和经济活动的要求；给企业员工的工作和施工场区周围居民提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援；有效地避免或降低人员伤亡和财产损失；帮助实现应急行动的快速、有序、高效；充分体现应急救援的“应急精神”。 二、应急策划 (一)、工程概况及地质条件 西康铁路增建二线秦岭翠华山特长隧道是本标段的控制性工程，也是西康二线全线的控制性工程。翠华山隧道位于陕西省西安市长安区。隧道为翻越翠华山的单线越岭隧道，位于秦岭北麓低中山区，平均海拔670～1400m，最高海拔为1440m。洞身地表起伏较大，地表自然坡度30°～40°，太峪以西多为基岩峭壁。分布有众多“V”型侵蚀谷，基本呈南北向展布，沟内长年流水。隧道起迄里程D1K65+807～D1K77+078,全长11271m，为单线隧道；洞内线路纵坡为单面上坡，线路坡依次为13.6‰，13.2‰，13.6‰，13.2‰；隧道洞身1155.76m及安康端洞口段1563m位于R－1600的曲线上，洞身其余部分位于直线上。隧道设有3座斜井，其中洋峪斜井长809m ,蛟峪斜井长1261m,太峪斜井长681m。 1、工程地质
浅谈隧道渗漏水的原因及治理措施 【摘要】铁路隧道工程渗漏水会危及安全运行，因此在施工中必须采取措施，防止铁路隧道出现渗漏水的不良质量现象。 【关键词】隧道；渗漏水；措施 0 前言 由于隧道渗漏水,增加隧道内空气湿度,造成铁路钢轨、通讯、照明等设施损坏。由于道床及路面积水,尤其是隧底翻浆冒泥,直接危及隧道的使用功能,造成不应有的交通事故；隧道漏水加快了衬砌混凝土的碳化速度,特别是有腐蚀性的地下水,能破坏混凝土结构,减少铁路隧道的使用寿命。隧道内保持干燥是保证隧道内行车安全的重要指标,如何做好隧道防水混凝土质量控制工作是实现隧道内干燥目标的关键。 1 铁路隧道工程渗漏水的危害 隧道工程渗漏水，会使钢筋混凝土内部存在的氢氧化钙溶失，PH值变小，容易导致混凝土结构中的钢筋发生锈蚀，并会加快结构混凝土的碱骨料反应，从而影响到结构安全，缩短了工程的使用年限；会失去它的使用功能；须常年采用机械排水和使用抽湿机或用吸湿剂除湿，均会造成能耗损失，成本飙升。 2 隧道渗漏水的主要形式 隧道病害的主要类型有衬砌裂损,渗漏水和钢筋外露,边墙鼓胀开裂,拱顶掉块,基底软化,翻浆冒泥等。其中渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水,拱脚处渗水、淌水,伸缩缝部位渗水、淌水,侧墙渗水、淌水,局部涌水、涌泥,道床积水等,在冬天则表现为顶部形成冰挂,侧墙形成冰柱,道床形成冰堆、冰坡等。 3 隧道渗漏水的原因分析 3.1使用的防水材料质量不高。随着我国国民经济的高速发展,大量建设工程不断上马,造成了对防水材料的旺盛需求,刺激了各种防水材料厂的快速发展。有些厂家既无人才,又无技术和设备,造成假冒伪劣产品盛行,自然会影响防水工程质量。具体到隧道工程中,防水板本身存在较多缺陷,拉伸强度、延伸率、抗刺破能力不足,焊接性不好,耐侵蚀性能力不足,厚度不够,防水涂料的强度、延伸率不足,与基层粘结强度不够,长期耐水性不良,防水外加剂对混凝土强度、和易性、凝固时间、固化收缩性能的不良影响等都是造成隧道渗漏水的重要因素。 3.2设计及施工不尽合理。混凝土和易性差或施工工序质量控制不严,导致混凝土质地不均匀,捣固不密实或出现漏振,形成疏松层和蜂窝,或留下各种形状的透水缝隙。裂隙水较发育或有泉眼处没有进行引排水。施工缝处止水带埋设不规范,挡头板粗糙。先拱后墙法施工的拱脚浮碴清理不干净,马口回填不密实,造成渗漏水,这种现象也较普遍。塌方造成衬砌混凝土拉裂,膨胀围岩作用引起衬砌开裂；塌方处理措施不到位,衬砌背后回填不密实,由于应力过大引起开裂；先拱后墙法施工的马口开挖顺序不当,长度过大,拱脚下沉引起拱部开裂；因地质不均匀下沉造成衬砌开裂。以上裂缝都会造成较严重的渗漏水,治理也较困难。岩石隧道光面爆破效果不好。衬砌结构同围岩结合不紧密,不仅恶化了衬砌的受力条件,造成围岩的进一步松动,而且还会在衬砌背后造成存水空间,为地下水的侵入打开方便之门。喷射混凝土表面粗糙,对施工和服务期的防水板极易造成压痕和擦伤,影响防水层的完好,从而造成渗漏。隧道中心水沟因泥砂或冰冻堵死无法排水,必然使隧道产生渗漏。
隧道突水突泥应急预案 目录 1、目的 2、应急准备 3、组织机构及职责 4、具体抢险救援工作安排及纪律 5、机械设备、物资材料的准备 6、应急措施及行动方案
1. 目的 针对本隧道有可能发生的突水突泥事故制定突水突泥紧急预案，准备充足的应急救援物资，并在事故发生时组织实施，防止事故扩大，并减少与之有关人员的伤害和对环境的破坏。 2. 应急准备 项目部将认真贯彻执行“安全第一，预防为主、综合治理”的工作方针，落实突水突泥行政领导负责制，做到责任到位、指挥到位、任务到位、措施到位，确保工程施工的顺利进行，确保环境不受破坏、防止水土流失，确保我项目部职工及临近百姓的生命、财产安全。 3. 组织机构及职责 3.1隧道突水突泥事故应急救援领导小组人员由总预案中应急救援领导小组人员组成。 在总预案的基础上设置隧道突水突泥事故应急组织机构，下设应急抢险救助队和物资保障组，各职责和总和预案中职责相同。 3.2职责 3.2.1组长：接到事故报告并了解事故详情后，首先将事故上报至宁武高速公路有限公司安全部，同时拨打120急救电话、110报警电话，告知事故的详细情况。 3.2.2副组长：执行组长的指令，根据现场的实际情况组织各救助队员按照预案分工指挥组织抢险工作。 3.2.3抢险救助队：根据现场组长及副组长的安排组织救助队员
到现场进行抢险救援并组织疏散危险区内人员。 3.2.4物资保障组：由物资部负责对现场物资调运、储备和检查物资储存质量状况并保证抢险物资供应。 4. 具体抢险救援工作安排及纪律 4.1具体抢险救援工作安排 4.1.1保证隧道内排水沟水流通畅，进口由于是下坡应储备足够数量的水泵以排除工作面附近的积水。根据超前地质预报的结果及超前探孔初步判断前方的地质状况，减少事故的发生率。 4.1.2如事故发生后，在事故现场采取各种措施，稳定人员情绪、维护秩序，保证在场人员的人身安全。 4.1.3现场指挥人员冷静判明事故情况并及时向上级相关部门汇报，同时积极制定抢险措施和方案，明确各自的分工，实施抢险救援。 4.1.4以控制事态、减少损失和影响为目的，根据现场需要实施抢险应急方案，迅速动员和组织人力、物力赶赴现场。 4.1.5掌握事故发展的动态，合理组织人员抢险救灾，最大限度减少人员伤亡和财产损失。 4.2现场抢险救援作业纪律 4.2.1救援工作方案确定前，抢险救援队迅速到达现场后在固定位置待命，抢险救援队负责人尽快掌握现场情况，并迅速接受抢险救援任务。 4.2.2现场负责人组织警戒人员负责维持现场秩序、尽快组织安
浅谈隧道渗漏水综合治理 (神华准能大准铁路公司工务段，内蒙古鄂尔多斯010300) 摘要：在简单介绍我国铁路隧道渗漏水的基本情况、主要危害和主要形式的基础上，通过对隧道渗漏水原因的分析及分类，提出了做好隧道渗漏水综合治理的主要原则及设计要求，介绍了单组分遇水膨胀型防水密封胶的研制情况和主要性能，并就做好隧道渗漏水综合治理工作提出了一些建议。 关键词：隧道；渗漏水；治理；研究 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(XX)18—0106—03 目前，我国修建的铁路隧道数量和长度已居世XX位，截至XX年底，已建隧道达到7 50 0多座，总延长达4 300多km，近几年则以每年约200km左右的速度增长。但就隧道工程质量而言，我国同国外先进水平相比仍有较大差距，主要表现在相当数量的隧道存在基底病害、衬砌裂损和渗漏水等。据统计，我国运营铁路隧道中有水害的隧道约占70％，水害严重导致状态失格的占运营隧道的30％以上。
隧道渗漏水不仅直接损坏衬砌，降低使用年限，而且加速钢轨和扣件锈蚀，损害道床和基础，影响线路稳定，在寒冷地区更会因漏水结冰影响电力机车的安全运行。对严重渗漏水的隧道，铁路各级工务部门也做过大量整治工作，但相当数量的整治工作成效不大，所以有必要进一步开展研究。 1 隧道渗漏水的主要形式及原因分析 1．1 隧道渗漏水的主要形式 隧道病害的主要类型有衬砌裂损、渗漏水和钢筋外露，边墙鼓胀开裂，拱顶掉块，基底软化、翻浆冒泥等。其中渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，伸缩缝部位渗水、淌水，侧墙的渗水、淌水、局部涌水、涌泥，道床积水等，在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等。 1．2 隧道渗漏水的原因分析 隧道渗漏水与其他病害是密切相关的。由于水的可流动性和水压的传递性，隧道的衬砌结构往往都要承受较高的水头压力，在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏水的通道。反过来，渗漏水又会加速各类病害
隧道涌突水防治措施 1 涌突水处治 坚持“超前预报、以堵为主、堵排结合、限量排放”的原则，对大的涌突水进行注浆封堵，对小型涌水进行排放，避免地下水大量流失。 1)超前地质预报 以工程地质综合分析为核心，直接探测与间接探测相结合，现场量测与室内分析相结合，由初步探测到详细探测，必要时采用超前钻孔予以验证。制定详尽的超前预报方案。 2)预注浆措施及段落 根据富水程度可采取全断面周边预注浆、周边预注浆、开挖后注浆等注浆方式，注浆材料可采用纯水泥浆、水泥水玻璃双液浆等。对风险高、风险较高的段落进行预注浆。风险一般的段落进行开挖后注浆。同时加强结构支护措施。 2 注浆方案设计 1)全断面深孔预注浆方案 图1 全断面深孔预注浆设计图（单位：cm） (1)适用条件 ①大型溶洞软塑充填物； ②厚度较大的软塑状富水断层破碎带，岩体结构为散体状结构，岩体完整程度为极破碎。 在确定实施前，应在超前地质预报（物探）指引下钻3～5 个超前钻孔以探明地下水发育情况、岩体结构类型、围岩含水情况或者溶洞、溶穴的方位、规模等地质概况。各探水孔至少应有三孔出水，且单孔出水量均大于2m3/h，探水孔
总流量大于20m3/h。最终是否实施预注浆应结合物探结果、探水孔水量及围岩条件等综合判断。 (2)注浆加固范围 注浆加固范围为开挖轮廓线外6m，注浆段一般长30～50m，设计暂按40m 考虑，分四段实施，第一段长13m，第二段长19m，第三段长28m，第四段长40m，一个注浆段完成后留5m 不开挖作为下一注浆段的止浆岩段。 (3)注浆孔布置 注浆孔布置由工作面向开挖方向呈伞形辐射状，钻孔布置成数圈，内外圈按梅花形排列，并采用长短孔相结合，以达到注浆充分、不留死角为目的，浆液扩散半径2m，孔底间距不大于3m，孔径φ110mm。 (4)注浆材料 水泥-水玻璃双液浆，浆液浓度应根据岩体条件加以调整；初拟如下： C:S=1:(0.6～1.0)(体积比），水泥浆水灰比0.8:1～1:1，水泥采用42.5 普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.8，水玻璃浓度35°Be'（波美度）。 (5)注浆顺序 先外圈后内圈，同一圈先上部孔后下部孔、间隔跳孔，逐渐加密，先注无水区，后注有水区，钻一孔注一孔。 (6)注浆工艺 根据成孔情况采用分段前进式或分段后退式（跟管钻进）注浆，分段长度宜为3～5m，最大不超过8m，各注浆段之间设止浆塞。 (7)注浆压力 静水压力+0.5～1.5MPa，采用纯压式灌浆，压力表应安装在孔口进浆管路上，压力值取压力表指针摆动的中值，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%，摆动幅度应做记录。 (8)注浆结束标准 第一序孔按注浆量进行控制，注浆量达到或接近预估注浆量可结束本孔注浆；第二序孔按注浆压力进行控制，注浆压力达到设计压力，注浆量逐渐减少，最终小于1L/min·m，并维持10min 以上，可结束本孔注浆。 (9)注浆效果检查
大独山隧道突水突泥专项施工方案 1 编制依据 （1）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010； （2）《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设【2010】241号； （3）《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设【2010】241号； （4）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010； （5）《大独山隧道设计图第二册共四册》； （6）《大独山隧道设计图第三册共四册》； （7）《时速350公里双线隧道辅助施工措施及施工方法》； 2编制范围 根据设计图纸：大独山隧道预测隧道正常涌水量为91200m3/d，最大涌水量为177000m3/d。其中D1K855+300～D1K858+918段内的断层带内，岩芯破碎，且地表岩溶形态和地下岩溶管道发育，有发生岩溶涌水突泥的危险。在D1K856+650～D1K856+700段内可能揭示张家寨暗河，该暗河雨季流量约为1.5m3/s，隧道涌水量将会成倍、甚至十倍的增加。 根据断层分析有可能出现突水、突泥的段落：D1K854+510～+610、D1K855+200～+320、D1K855+580～+680、D1K856+110～+160、D1K856+615～D1K857+075、D1K857+225～+325、D1K857+645～+860、D1K858+020～+160、D1K859+300～+450、D1K859+800～+950、D1K862+375～+475段穿越破碎带、断层、岩溶接触带及地表村庄等，施工过程中极易发生突水、突泥现象且可能造成地表失水。 根据现场施工揭示或超前地质预报结果：有发生突水、突泥可能的变更地段。 3工程概况 3.1 设计概况
浅谈隧道渗漏水原因分析及处理措施 作者：胡晓 来源：《城市建设理论研究》2013年第16期 摘要：防排水技术是隧道设计和施工的一个重要课题，本文针对隧道渗漏水产生的原因，探讨具体的处治措施。 关键词：渗漏水原因分析处理措施 中图分类号：TV697.3+2 文献标识码：A 文章编号： 一、概述 隧道的防排水系统是隧道建设、正常使用及安全运营过程中的重要环节。隧道渗漏水侵蚀破坏混凝土，使线路变形，严重影响隧道的使用寿命，威胁行车安全。为了预防或消除地表水和地下水对隧道产生的危害，应采取适当的措施对地表水和地下水进行妥善治理，在洞内外设置防排水设施，形成快捷有效的排水网络，将危害水快速排除。 二、渗漏水的原因分析 隧道渗漏水是公路隧道最主要的质量通病。一般情况，隧道渗漏水可分为涌水、漏水滴水、渗水等。隧道渗漏水形式多种多样，但产生机理是类似的。首先是有水的来源即渗水处与衬砌外地层存在水力联系或结构内存在渗水通道；再者是前期勘察设计阶段对水文地质条件掌握得不清楚，采取的防排水设施不完善；三是施工质量有缺陷。如混凝土振捣不好，引起衬砌蜂窝、麻面、洞穴，因混凝土级配或水灰比不当产生的泌水通道、排水管沟堵塞或防水板破损，衬砌缝隙(施工缝、伸缩缝、沉降缝)处理不当，隧道基底处理不到位(积水)，采用的防、排水材料耐久性不足、过早地失效等等。 三、隧道渗漏水处理措施 在隧道水害整治过程中，对隧道渗漏水情况进行了系统调查，洞内、洞外统筹考虑，掌握漏水病害形式、发生原因。整治方案应“堵排结合与结构补强并举”，补强漏水造成的衬砌材料劣化或因土、沙流失形成的空洞，保护水资源，符合安全、环保要求，方便施工，消除渗漏水结冰对行车安全的影响，避免治标不治本、治理后不久又返工的情况。针对隧道目前遇到的主要特点、线状渗漏水与面状漏水，按以下原则进行整治。 ①点、线状渗水的治理
可溶岩地段（高压）涌突水、突泥施工措施 为保证隧道的顺利施工，避免可溶岩地段（高压）涌突水、突泥灾害的发生，需要采取有效的方法对上述这些重大的工程地质问题进行较为精确的预测预报，开展综合地质超前预报工作，以制定有效施工方案，确定合适施工工艺，并开展必要的检测工作。 1、超前探测 （1）综合超前物探 主要针对可溶岩分布地段的断层破碎带及其影响带、层间滑动带、构造及岩溶裂隙发育带，各可溶岩地层界限，岩性突变地段，可能存在的岩溶裂隙、管道和大型溶洞的超前探测。 远距离超前物探：首选方法为地震波反射法（探测距离约200m），对比方法为HSP声波反射法（探测距离约100m）。 近距离超前物探：首选方法为地质雷达（探测距离约4~30m），对比方法为数码成像，跨孔声波CT成像法。 探水超前物探：首选方法为红外线探测法，是一种短距离预报方法，每次预报距离为20~30m，相邻两次预报重长度应在5m以上，其适用于任何地层中定性判断探测点前方“有没有水”及水体存在方位，但不能定量给出水量大小等参数。 （2）水平钻孔超前探测 远距离超前探测：超长水平取岩芯钻孔超前探测100~150m，验证远距离超前物测成果。 近距离超前探测：采用钻孔超前探测，钻孔长度20~30m，验证近距离超前物测成果。 2、常规地质法 （1）超前平导、超前正洞导航、正洞掌子面与侧壁的量测和地质素描，主要工作有：地层岩性特征； 结构面性质与产状及发育程度；褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等；断层的位置、产状、 性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系；节理裂隙的组数、产状、间距、 填充物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质、分析组合特征、判断岩体完整程度；洞壁 变形破坏特征；岩溶规模、形态、位置及所属地层和构造部位，填充物成分、状态，以及岩溶展 布的空间关系；地下水的分部，出露形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥沙含沙 量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时长期观测；出水点和地层岩性、地质构造、 岩溶、暗河等的关系分析；突泥与坍方部位、方式与规模及其随时间的变化特征；进行地表相关
金奎地隧洞3号支洞涌水突泥处理施工方案一、工程概况 金奎地3#支洞从9+423.166进入主洞，支洞斜井段水平长392.129m，斜井起坡点至主洞中线长32.4 m，斜井高差122.82 m，斜井倾角17.3913°。施工计划安排主洞上游开挖777m，下游开挖777m。 从目前开挖揭示的围岩岩性分析与原设计相差较大，为泥岩，遇水极易软化，多次出现渗水或涌水塌方。 二、涌水突泥事故经过 2011年9月20日，金奎地隧洞3号支洞控制段下游开挖至9+581，开挖长度158米，上游开挖至9+268，开挖长度155米，围岩揭露情况为泥岩夹砂岩夹灰岩，地下渗水较小。9月20日0点10分，下游掌子面出渣完毕，掌子面顶拱右侧突然发生较大涌水突泥事故，突泥淹没至掌子面后120米，涌泥量约1600m3。由于时间发生在换班时，现场处臵及时，涌水突泥未造成人员伤亡。针对此次涌水突泥事故，四方现场勘查后，形成了初步处理方案:先对下游淤泥进行清理，在清理淤泥至掌子面4米左右时停止施工，由四方现场勘查后再次讨论方案。 截止9月29日15点，下游工作面涌泥经过一个星期的清理工作，涌泥离掌子面约4m。业主、设计院、监理、施工四方在9月29日对下游工作面的情况进行了现场查看，并初步确定了大致施工方案：⑴对掌子面先进行封闭注浆，并打设排水孔，⑵对顶拱采用15米至20米的Φ108超前大管棚进行施工。 9月29日23点50分，下游掌子面没有施工，3号支洞上游进行了放炮
施工作业，准备进行出渣施工，挖机驾驶人员在9月30日1点由支洞向下游行走过程中，突然发现下游有强大气流迎面涌来，发现异常后，挖机驾驶人员迅速向支洞方向逃离的同时通知安全员，安全员组织其他施工人员撤离，在洞内人员撤离10秒钟后，下游涌水突泥冲至分岔口段，并将停放在下游的两台挖机冲向上游，将两台电瓶车及开挖台架冲至分岔口段，涌泥迅速将分岔口段的4台抽水电机淹没，2分30秒后，分岔口段涌水上涨2米，将矿斗、电瓶车全部淹没。为保证安全，值班人员将洞内电源开闭，并撤离支洞。此次涌泥大于4000m3，洞内涌水量400-420m3／小时。 三、9+581处涌水突泥事故的施工方案 经过十四天的强排水作业，目前洞内积水基本降至隧洞底板高程，涌水突泥事故的后期处理难点主要集中在3号支洞对应下游段淤泥的顺利清理及安全跨过此涌泥段。经业主、设计、监理施工四方多次现场查看及会议讨论，我部初步采用以下施工方案对涌水突泥进行处理。 1、洞内淤泥的初步清理 ⑴先清除交岔口处淤泥，恢复该处水仓。 ⑵然后从交岔口处向上游和下游清除淤泥（下游先清除出10m，上游全部清除），恢复上游水仓。 ⑶向下游继续清除淤泥。清除淤泥时，同时疏通排水沟，使水流畅通，集中水流。 2、洞内临时支护的加固及观察 ⑴金奎地3号支洞及对应段主洞多为Ⅴ类围岩，经过一段时间的积水轻泡后，临时支护极易发生变形，我部将组织人员同业主、设计、监理四方一同
突水突泥事故发生的原因及应对措施 最近是雨季多发期，容易内涝洪灾频发。也是突水突泥事故多发期什么是“突水突泥事故”？ 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。 突水突泥事故发生的原因 “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。 富水 水是突水突泥灾害发生的最大根源 高压 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。 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，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。安全监理 突水突泥事故的应对措施 岩溶水的治理措施 对岩溶水处理坚持“以排为主，排堵结合”的原则。排水一般情况下采用盲沟将溶洞水引入中心排水系统，具体对岩溶水的整治，设计以采用截、堵、排、防综合措施原则。 岩溶洞穴的治理措施 在施工期间应加强超前地质预报和必要的物探手段，然后根据岩溶洞穴的大小及洞穴与隧道不同部位的关系，采取了跨越、封闭堵塞、加固、以及绕避的办法来治理。
岩溶地段安全保证措施 采用TSP203地质预报系统、超前钻探、地质雷达等超前地质预报预测手段进一步探明掌子面前方的工程地质、水文地质的活动态势等情况，主要探测岩溶发育段、断层破碎带地段岩石的强度、岩性、岩层的破碎程度岩溶发育程度、水压力和涌水量的情况，从而正确选择开挖方法、注浆参数及相应技术参数。安全监理 突水突泥风险控制措施 隧道通过岩溶地区或采空区时，采用综合超前地质预报，探明溶洞的分布范围、类型、规模、发育程度、填充物、地下水的情况及岩层的稳定程度等，按照“堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则分别以“疏导、堵填、注浆加固、垮越、绕避、宣泄”等措施进行处理。
兰新铁路甘青段 LXS-7 标祁连山隧道2#斜井突水处理方案 中铁二十局集团有限公司 兰新铁路甘青段项目经理部 2011年04月1日
第一章祁连山隧道2＃斜井排水和供电方案一、工程概况及施工情况 祁连山隧道2#斜井全长1471m，位于祁连山北坡三叉东沟内，线路纵坡为11%。洞身位于祁连山中高山区，工程地质特征为第四系全新统坡积碎石土；石炭系下统灰岩夹砂岩，砾岩；泥盆系砂岩。该工程于2010年5月1日正式进洞施工，截止2011年3月20日掘进820米,2011年3月20日凌晨1:38时，2#斜井掌子面（X6+60）突发涌水事故，出水点位于掌子面上台阶右侧拱脚部位，呈柱状涌水，喷射状水柱直径约100cm左右，涌水逐渐沿斜井上涌，18:45，水涌出洞外经测定涌水量达到约56000m3/d。经过测定，涌水量在逐渐递减，3月24日，涌水量达到约30200m3/d。 二、永久泵站建设 1、泵站建设原则 建井期间泵站建设按照斜井辅助正洞施工时最大涌水量一次性建设到位。 2、涌水量确定 设计院根据目前的涌水情况，调整2号斜井正常涌水量为70000 m3/d，最大涌水量为90000 m3/d。 3、斜井段水泵选型 ①水泵选型依据 水泵：水泵必须有工作、备用，工作水泵的能力，应能在20h
内排出斜井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％，工作和备用水泵的总能力，应能在２０h内排出斜井24h的最大涌水量。 ②水泵的选型计算 根据设计院意见，泵站容量按不小于90000方/天设计，共布置5个泵站，斜井井身4个，井底正洞1个（祥见泵站布置图），排水主管道采用5根DN400管（其中备用1根）。 A、抽水设备选取时，流量系数按0.8（高原折减），即Q总=90000/0.8=112500方/天=5625方/时。 B、水泵所需的扬程 ＨＢ＝370*11.2%*（1.15～1.25）＝48～52m C、水泵选型 经了解国内外最可靠的水泵品牌有：丹麦格兰富、日本荏蒝、上海凯泉、上海东方等。经多方考察比较，本次水泵选型选用性价比最高的上海凯泉水泵，该水泵性能稳定、效率高耐久性好，经济性上是同型号进口水泵价格的1/(8～10)。根据涌水量Q总和排水高度ＨＢ查泵产品目录选取上海凯泉WQ5520-462-300单级泵，额定扬程H e 为50m，额定流量Q E为1040m3/h，功率220kw； 工作泵台数：ｎ１≥Ｑ总／ＱＥ＝5.4 取ｎ１=6台 备用泵台数：ｎ２＝0.7ｎ１=3.8 取ｎ２=4台
隧道缺陷整治方案 一、编制围及说明 本方案为隧道缺陷整治整体指导性方案，严重、极严重衬砌厚度不足、较严重、严重、极严重衬砌背后空洞，极严重钢筋缺失需一处一案。一处一案技术措施和本方案相同，不再单独报审建指审批，由工区编制、指挥部审核、监理单位审批，作为本方案附件指导具体整治。一处一案应写明缺陷围、判定、处理方案、整治负责人，附缺陷围示意图、凿除围示意图、注浆钻孔围示意图等针对性资料。 二、编制依据 1.《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》（铁运函【2004】174号） 2．《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB 10223-2004) 3．《铁路隧道设计规》（TB 10003-2005） 4.《铁路混凝土工程质量验收标准》（TB 10424-2010） 5.《铁路隧道工程施工质量验收质量标准》（TB 10417-2003） 6.《铁路隧道防排水施工技术指南》（TZ 331-2009） 7.《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB 10304-2009） 8.《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB 10301-2009） 9、施工图 三、缺陷判定 1．衬砌厚度不足
说明：其中h1为检测厚度（破检验证），h为设计厚度，Lc为地质雷达检测或钻孔验证缺陷连续长度。 2．衬砌背后空洞 说明：1）、衬砌背后未回填深度及直径大于10cm，即属于有空洞。2）、空洞位置位于拱脚以上1m围时，缺陷等级提高一等（即边墙位置设计盖板顶向上1m）。 3、钢筋缺失 四、整治原则及验收标准 1、整治原则 1.1设计图整治原则：
1.1.1衬砌欠厚围位于拱部，欠厚缺陷等级评定为：“极严重、严重”以上或最小衬砌厚度小于25cm的，采用拱部140°进行拆换处理。 1.1.2衬砌欠厚围位于拱部，欠厚缺陷等级评定为“较严重、轻微”的地段，根据《阳安二线及大岭铺直通线隧道质量缺陷整治专题会会议纪要》的通知（西建函【2017】96号）的要求，对欠厚隧道进行结构检算（详见二衬欠厚结构检算报告书），并编制补强方案。 1.1.3对于二衬边墙局部欠厚地段，欠厚缺陷等级评定为“极严重、严重”以上或最小衬砌厚度小于25cm的，进行边墙二衬进行拆换处理。 1.1.4对于拱部及边墙均存在欠厚情况的段落，拱墙衬砌全部进行拆换处理。 1.2补充整治原则 1.2.1所有轻微、较严重、严重、极严重均整治到厚度合格为止。原则上对任何欠厚缺陷均进行拆换处理。 1.2.2视缺陷情况采取“开天窗局部返工”、拱部拆除返工、边墙拆除返工、全环拆除返工方案。 2、验收标准 2.1地质雷达检测判，每100m整段验收。 2.1.1衬砌厚度单点相对误差小于15%为合格。 2.1.2合格的检查点数量大于总检查点数量90%为合格。 2.2钻孔破检，整改后满足设计要求或缺陷判定为轻微。 五、施工组织
隧道突水涌泥专项方案 针对实际施工中有可能出现突水涌泥的情况，将采取如下措施做为应急预备方案： 突泥时，首先将洞内人员与机具撤至安全区。然后根据突泥位置查找地面是否有溶孔，地表水是否与突泥位置相连通，成为地下水的补给源头，如果有，则加以封堵或疏排。 当洞内突水、突泥减缓，能进人操作时，即进洞清理现场，根据以下方案处理。 （1）、施工过程中若发现较弱突水突泥现象，立即报告应急组织领导同志，现场施工人员可根据现场实际情况迅速打随机排水孔，安置塑料弹簧软管进行排水（塑料弹簧排水管引入排水沟），释放水压力，并及时喷锚进行围岩封闭。如果围岩破碎，可在初喷砼结束后迅速安置钢拱架，然后再进行复喷砼封闭围岩，加强支护。 （2）、施工过程中若发生高强压力突水突泥现象，应立即尽可能地撤离人员和机械设备，确保安全。及时向现场应急领导小组汇报，根据实际情况迅速组织救护工作。准确记录水量的流量、流速、水压，采取有效措施进行突水突泥控制。 指挥与控制： ①观测预警 由现场技术人员和各工班指定人员加强日常观测，确保在第一时间确认涌水涌泥险情，提前发出预警提示。
a与当地气象台建立天气服务联系，根据天气预报和降水量统计，加强隧道涌水观测； b注意观测地表沉降情况，看地表是否存在异常现象； c观测数据有变化时，及时向项目组长汇报，以便组织施工抢险。 ③安全撤离 当确认出现涌水涌泥时，洞内施工人员由班组长带队全部撤离，立即电话通知项目部安全救援组长，组织所有现场施工人员将施工机械加以安置保护。被困施工人员来不及撤离的，应选择衬砌台车等安全平台进行自我保护，等待组织救援。 ④组织抢险 a各班组及时清点人员，确认有无被困人员，并集结待命，不得私自外出； b组织抢险突击队，由各工班抽调精壮工人组成，负责安装挡护拱架，堆砌砂袋，规范水流方向； c在配备充分照明、救生设备时，由项目作业队决定组织身体素质好、水性高的工人进洞执行搜索救援活动； d卫生员做好准备，并视情提前与定点医院联系。 ⑤供电和照明 a在涌水可能危及到洞内变配电设施时，应果断断电，防止个别线路漏电发生意外；险情排除后，经检查确认安全后可恢复供电； b启动专用照明线路，保障隧道内必要的照明需要。 ⑥设备
一、应急预案的方针与原则 坚持“安全第一，预防为主”、“保护人员安全优先，保护环境优先” 的方针，贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原则。更好地适应法律和经济活动的要求；给作业区员工的工作和施工场区周围居民提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援；有效地避免或降低人员伤亡和财产损失；帮助实现应急行动的快速、有序、高效；充分体现应急救援的“应急 精神”。 二、应急预案工作流程图 根据本工程的特点及施工工艺的实际情况，认真的组织了对危险源和环境因素的识别和评价，特制定本工程发生紧急情况或事故的应急措施，开展应急知识教育和应急演练，提高现场操作人员应急能力，减少突发事件造成的损害和不良环境影响。其应急准备和响应工作程序见下图：
图1 应急准备和响应工作程序图 (三)、突发事件风险分析和预防 为确保正常施工，预防突发事件以及某些预想不到的、不可抗拒的事件发生，事前有充足的技术措施准备、抢险物资的储备，最大程度地减少人员伤亡、国家财产和经济损失，必须进行风险分析和预防。 1、突发事件预防措施 从风险情况的分析看，如果不采取相应有效的预防措施，不仅给施工造成很大影响，而且对施工人员的安全造成威胁。 1)项目部加大科研力度和资金投入，组织国内外高压水处理专家研究防治方案，项目作业队使用超前地质预报系统，探测地质情况。 2)施工前期和施工过程中详细了解工程的地形地质和水文地质情况，并密切注意地质条件的变化及地下水出水的迹象，发现异常情况及时采取措施。 3)加强超前地质探测和围岩监测，根据开挖面揭露的地质条件及对地下水的观察情况，对开挖面前方地下水的赋存情况做出详细准确的超前地下
浅谈隧道工程涌水突泥成因及预防整治措施 摘要：隧道突水、涌泥为仅次于坍方的等地质灾害，对人员及财产造成重大的 损失。本文对突泥、涌水原因进行了详细的分析，根据不同成因，提出了预防和 整治对策，为隧道涌水突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。 关键字：隧道工程涌水突泥成因预防整治措施 1 前言 随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展，遇到的工程地 质条件不断复杂，面临的问题也越来越有挑战性，特别是高压、富水区高埋深岩 溶隧道面临高压突泥、涌水的危险，本人在工作过程中，多次遇到突泥涌水事故，结合工作经验，对突泥涌水成因进行详细地分析，提出相应措施，对隧道突泥、 涌水灾害的防治具有很重大的意义。 2 成因分析 隧道涌水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而 失去平衡而导致失稳的现象，其影响因素众多且复杂，但隧道涌水主要是因为大 量的压力水存在，即一是富水，水量大，二是水有压力，即水头在隧道开挖面上方，这是形成涌水的两个必要条件。 压力水来源主要有承压水层、断层裂隙水、溶洞积水、暗河、地表水经裂隙 补充、煤系地层中的老窖水及矿山老积水等；突泥造成的主要不良地质为位于岩 溶发育地区的溶洞以及围岩中软弱夹层和淤泥带、煤矿采空区和其他矿洞积存的 淤泥带、富水断层破碎带。突泥涌水聚集在岩层中积聚了一定能量，由于超前探 测手段不及时，未进行有效的排放消除积聚的能量，在隧道开挖过程中，因为坚 硬的不透水层逐步减少，当不透水层承压能力少于水头压力时，不透水层被破坏，大量的水在压力作用下短时间突出，就造成涌水；当水中夹杂大量软弱填充物时，就形成突泥。 当隧道施工时存在以上情况时，必须要高度重视，要探明开挖掌子面前方实 际情况，制定专项方案才能施工。 3 整治措施 3.1预防措施 隧道突泥涌水爆发时速度特别快（本人施工的云南大五山引水隧道曾爆发三 次突泥涌水事故，其速度为15m/s），一旦爆发，人员根本来不及撤离，会带来 人员伤害及大量财产损失，因此对突泥涌水主要是预防为主。预防手段主要有以 下几种 1）超前地质预报：地质预报可采用开挖面地质素描、TSP203地震反射法、HSP水平声波反射法、地质雷达、红外探水等，对围岩的破碎和富水程度进行预 测和验证，及时进行信息收集、处理、反馈，以调整施工方案和施工方法。如用 于探测隧道前方含水体，红外探水操作简单，测量快速，相对其他物探技术而言，基本不占用生产时间，而在后期数据处理上也简便快捷，准确率高，应用较多。 超前预报必须纳入日常施工管理，以超前预报结果来指导施工。 2）超前探孔：超前探孔一般分为30米长管棚超前探孔及每循环作业过程中 加深炮孔。30米长管棚探孔每次施做30米，搭接5米，加深炮孔每次施做5米，每循环施做。长管棚和钻孔一般布置在拱顶和两腰，均要有一定的外插角。 探孔过程中要详细记录岩层软硬程度、含水量变化，水有无压力、有无夹带
隧道工程突水机制及对策 摘要：为了有效防治隧道工程发生的水害问题，可以利用系统分析的方法和岩 体结构的控制理论等，对其突水机制和对策进行研究。从研究结果中可以看出， 水源的充足性和顺畅性是非常重要的，同时，还要按照优势指标对隧道工程当中 的断裂突水等级进行评价，本文借用G310（省界）大力加山至循化公路工程卧龙沟1号隧道出口左线洞内反坡排水工程案例，对隧道工程突水机制和对策进行分析。 关键词：隧道突水；突出机制；对策 现阶段，我国在基建工程上的数量突飞猛进，建设施工业得到了迅猛发展。隧道工程 的建设是基建建设过程中非常重要的一部分，有助于交通运输业的有效性发展。隧道工程项 目施工技术进步与升级是人民群众需要大量关注的问题，所以，要注意存在的安全问题，通 过对科学的方法和有效的技术的运用，减少危险事故的发生率，进而推动隧道工程施工的顺 利开展。 一、隧道工程的突水机制 （一）水源的分析 水源水量的充足性是导致隧道工程发生突水问题的重要因素。可以从被收集的隧道资 料中看出，主要存在五种水源。一是，隧道所在地的含水层，例如承压含水层。施工时，当 对地下含水层分布问题不重视的话，就会在施工过程中发生很多突水问题；二是，当隧道工 程的上方具有水库或者是工程在江、河、海底部存在，那么，水源的分布就会非常集中，很 容易发生突水现象；三是，一些隧道工程周围具有溶洞和采空区，有大量的积水；四是，一 旦出现洪灾，洪水就会沿很多通道达到地下，倒灌在隧道内；五是，很多富水优势的断裂层 具有含水层特征，该断裂层会成为出水通道。 （二）通道分析 原生断裂和施工扰动之后的活化或者是扩展断裂都是断裂的重要原生通道。所指的原 生通道是断裂，与之相应的在施工扰动之后的活化也是断裂活化。断裂带具有较好的透水性，一般而言，断裂带本身是指地下水储集的地方，但是如果断层和某种含水层之间的水力联系 比较好，就会成为地下水的传输通道。 对断裂富水性和导水性造成影响的主要原因有，断裂时间性和断裂规模与空间结构以 及力学性质等。 1.断裂规模和空间结构的分析 新构造的断裂控水，不一定具有富水性，只会在断裂长度和深度上具有一定规模的话，就会具备地下水运动以及储集空间，就会富水。如果断裂不但具有含水层，同时，还是导水 通道，这时才会出现突水事故。 就算属于富水优势的断裂，还是一些段或者是某些部位的含水，不一定所有都是含水的，含水部位的富水性不一定都相同。大断裂部位受力不均匀，因此，各位置的发育裂隙性 存在很大差异，富水性不均匀，因此，具备断裂富水性分段特征。比如，压性断裂，断裂面 的部分位置受到局部张应力的影响，比如舒缓波状断裂平缓段和断裂面的转弯位置与主干断 裂以及分支断裂的交会位置。除此之外，如果一条断裂从不同岩性中进行穿梭，因为岩性存 在差异，造成断裂不同部位的裂隙发育具有一定的差异。 2.施工扰动 如果隧道工程在施工时和富水的优势断裂进行连接，发生突水事故的几率就非常大。 然而从很多工程实例中可以看出，原始的地质条件非导水断裂，还是会发生突水问题。因此，可以看出，就算在开挖之前运用超前探水的策略，已经明确断裂的导水性，还是不能够对突 水事故的不发生进行保障。因为在该突水灾害当中，断裂富水和导水，并不是原始地质背景 下所具有的，是开挖扰动所造成的断裂变形。导致突水的断裂被称为“人工活化断裂”。 3.断裂的两盘岩性 断层的两盘岩石性质对断层充填物本身的岩性和结构造成影响，同时，还对断层带宽
目录 一、编制说明 (3) 1.1编制依据 (3) 1.2编制原则 (3) 二、工程概况 (4) 2.1工程简介 (4) 2.2地形地貌 (6) 2.3 水文地质条件 (7) 2.4气候情况 (7) 2.5工程地质 (8) 三、施工计划 (8) 3.1 施工进度计划 (8) 3.2设备计划 (8) 3.3材料计划 (9) 3.4劳动力配置 (10) 四、施工工艺技术 (11) 4.1总体原则 (11) 4.2工艺流程 (12) 4.3突水的监测、警报与工程措施 (12) 4.4突泥的监测、警报与工程措施 (20) 4.5高压富水地段施工难点以及施工方法 (22) 4.6突水突泥地段施工注意事项24
五、施工安全保证措施 (25) 5.1安全目标 (25) 5.2 安全生产组织机构 (26) 5.3 施工安全保证体系 (26) 5.4 安全生产制度 (26) 5.5 安全生产技术措施 (30) 5.6 其它安全措施 (34) 六、应急救援预案 (35) 6.1 可能发生的场所及部位 (36) 6.2应急目的 (36) 6.3 应急组织机构及职责 (37) 6.4具体抢险救援工作安排及纪律 (37) 6.5 应急物资准备 (38) 6.6工作程序 (40) 6.7后续处理 (41)
缙云山隧道突水突泥专项施工方案 、编制说明 1.1编制依据 （1）《中华人民共和国安全生产法》； （2）《中华人民共和国环境保护法》； （3）《生产安全事故报告与调查处理条例》； （4）《公路地质勘察规范》（JTJ C20-2012 ）； （5）《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）； （6）《公路工程质量检验标准》（JTG F80/1- 2012 ）； （7）《地下工程防水技术规范》（GB50108- 2008 ）； （8）《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009 ）； （9）重庆市地方标准《地下工程地质环境保护技术规范》（DBJ50/T-189 -2014 ）。 （10）《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求》（渝交委〔2015〕81 号）； （11）重庆九龙坡至永川高速公路缙云山隧道两阶段施工图设计。 1.2编制原则 （1）确保隧道安全施工的原则； （2）根据工程特点，合理配置生产资源，运用先进的技术装备，做好机具选型配套，提高机械化作业水平，实施标准化作业原则； （3）满足重庆市高速公路施工标准化技术指南的相关要求的原则； （4）在确保安全的前提下，施工中积极推广“新设备、新技术、新材料、 新工艺”的原则二、工程概况
第42卷第14期 ? 176 ? 2 0 1 6 年 5 月 山西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol . 42 No . 14May . 2016 文章编号：1009-6825 (2016) 14-0176-02 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 中图分类号:U 458 文献标识码:A 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 围突水突泥清派过程中。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1〇〇 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 收稿日期=2016-03-05 作者简介:祝立栋（1987-)，男，助理工程师