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1、岩溶隧道安全施工与管理第一章 国内岩溶隧道工程地质灾害案例 第二章 岩溶隧道风险等级划分 第三章 岩溶隧道安全的生产要素、程序和组织 第四章 岩溶隧道安全预测预报 第五章 岩溶隧道安全管理 第六章 岩溶隧道安全设计 第七章 岩溶隧道安全施工 第八章 岩溶隧道安全逃生 第九章 岩溶隧道安全抢险 第十章 中国古文化对岩溶安全的启示第一章 国内岩溶隧道工程灾害案例【案例1】某铁路一隧道灾害某隧道全长11.068km，是所在线上最长的隧道。隧 道穿越毛坝向斜、桐麻岭背斜和冷水河浅埋段，穿 过三叠系、二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系和寒 武系等多种地层。设计阶段预测水压力为4.42 4.6MPa，全隧正常
2、涌水量98000m3/d，最大涌水量 145000m3/d。（1）910灾害前的超前预测预报情况 某隧道超前地质预测预报主要采取TSP202、红外线和 超前探孔三种方式。 2002年8月26日，隧道施工到DK354+726，采用 TSP202进行超前预测预报，预报里程为DK354+726 +886，预报表明前方无明显反射信号，岩体较为完整 、均一，围岩级别为级。 2002年9月9日，正洞施工到DK354+870，采用红外线 探水超前预测预报，预报表明前方发育含水构造，但 发生突涌水的可能性较小。 2002年9月10日，正洞开挖到DK354+877.7，采用风 钻实施4个5m超前浅孔钻探，探孔中
3、无涌水、涌泥。（2）910事故发生过程 2002年9月10日，隧道正洞下导坑施工到 DK354+879，掌子面为深灰色灰岩，围岩较完整 ，无水，围岩等级为级。 10:05隧道开挖放炮后进行正常出碴。 10:40当进行第三车装碴时，掌子面底部碴堆发 生轻微移动并出现少量涌泥，于是，现场立即停 止出碴，退出所有人员与设备。12:00设计、施工和科研单位召开紧急会议，决 定施作止浆墙，以保证下一步钻孔注浆施工。 13:30地质及施工工程师到掌子面进行取样、摄 像和地质分析。当时，从掌子面右下部一大约高 1.5m岩溶管道中挤出黄色硬塑可塑状粘土，局 部可见明显擦痕，涌泥长度9m，高度接近下导坑 拱顶部
4、位，约3.5m，涌泥中无水，但在岩体内部 可听见似水流声音。14:00涌泥部位右侧有少量地下水流出，水浑浊，浓似 泥浆。 14:10施工人员到掌子面进行混凝土止浆墙施作。 14:30掌子面突然爆开，随之，大规模硬塑可塑状粘 土喷出，约30秒时间，涌泥向外喷出244m，从而塞满 下导坑4200m3空间，受洞内停放在DK354+679电瓶车、 梭矿阻挡，涌泥速度变缓。突泥过程中有4名人员逃生 ，9名遇难。之后，涌泥缓慢向洞外继续移动，最快 7m/h，最慢1m/h，到9月12日11:30，涌泥至DK354+550 处基本稳定。 10:4014:3013:30灾害全过程（3）910灾害值得思索 的几个
5、问题 超前预测预报问题： TSP一次预报距离？、红 外线可信度？、超前深孔 钻探问题？ 涌泥后该进行什么工作 ？要观察多长时间？ 安全逃生理念？是逃还 是避？ 如何处理以后所遇到的 同类地质？水声【案例2】某铁路隧道121灾害该隧道全长7879m，是所在线上长大隧道之一。隧道 为金子山复向斜中四方洞向斜南东翼的单斜地层中 ，隧道区域漏斗、落水洞、暗河系统十分普遍，岩 溶强烈发育。隧道处于岩溶水平循环带和深部渗流 带，管道岩溶水系统极为复杂。设计预测隧道正常 涌水量为170254m3/d，最大涌水量为823961m3/d。（1）121灾害前超前预测预报情况 2005年10月29日，隧道出口平导施
6、工到PDK256+011， 采用TSP、地质雷达及2个超前深孔钻探对前方进行超 前地质预测预报，预测预报表明：前方30m左右存在异 常，存在溶隙带，溶隙内富水，超前探孔水量为30 35m3/h，水量稳定4天无任何变化。 11月30日，平导施工到PDK255+992又采用深孔钻探对 前方地质进行预测预报，预报表明：前方存在一沿线 路方向长28m溶腔，溶腔内少量充填黄泥、河砂、砾 块石及木屑等，大部分被水充填，水压力为0.8 1.2MPa。初步测算钻孔出水量为4000m3/d，动水量为 2000m3/d。（2）处理措施 平导遭遇该溶腔后，随开设 横通道对正洞进行钻探，并 对平导右侧进行探测，探测
7、表明左、右侧均发育溶腔， 迂回施工难度较大，于是决 定对溶腔采取超前帷幕注浆 ，加固范围为按正洞断面开 挖轮廓线外58m。注浆后 经钻孔检查，检查孔均为线 状流水，流水量为 0.1L/mmin，水压力为 0.1MPa。（3）121事故发生过程 注浆后进行隧道开挖。2006年1月21日，平导开 挖至PDK255+978，已进入溶洞4m，经观察，溶洞 破碎裂隙被浆液充填，注浆效果较好。 6:30开始进行钻孔，钻孔过程中掌子面很稳定， 无任何异常情况。在钻孔过程中进行了4个4.5m 的超前浅孔钻探，钻孔无水。 9:40钻孔完毕进行装药。 10:08开始放炮。 10:1510:30安全员对掌子面进行排
8、险。10:50正准备进行出碴时，出碴人员听到掌子面有 掉块、坍方响声，并伴随少量流水，于是立即停止 出碴，乘电瓶车逃离。由于涌水，洞内照明因漏电 保护跳闸中断。平导掌子面突水约5分钟后（据推 测） ，水通过平导和正洞之间的横通道涌入正洞 ，致使正洞作业人员13人被困。（反坡施工） 11:00平导逃生人员出洞后立即报告，施工单位随 即组织进正洞营救。梭矿车行至DK257600处左右 ，洞内已被水淹没无法前进，随即出洞。11:05水相继从平导、正洞涌出，大水封闭整个平 导、正洞，洞口水面高3.5m，涌水将洞外施工场地 部分冲毁，突水持续约40分钟后涌水量减弱至 300m3/h。经事后推算，高峰期最
9、大涌水量72万m3/h ，突水总量约18万方。突水期间有2个随突水由正 洞冲出获救，其余11人遇难。10:5011:05（4）121灾害值得思索的几个问题 超前预测预报到有岩溶存在时该怎么办 ？是堵还是排？ 如何评价该岩溶所采取的注浆措施？如 何评价超前支护措施？ 不同掌子面的同步逃生预警问题？ 逃生应急照明？如何组织逃生？两起工程灾害是否有共性特点？1、施工单位能力水平？ 2、进洞人数？ 3、平导均只有不到两公里？对隧道进行风险等级划分是十分必要的。对隧道 风险等级划分是依据勘察阶段对隧道工程地质及 水文地质的评价，从宏观上对隧道风险进行评估 ，从而引起各方充分重视（意识形态的提高、费 用的
10、增加、工期的合理安排），继而制定出合理 有效的超前预测预报方法、处理方案、应急处理 对策，以达到规避施工风险，避免或最大程度地 减少地质灾害所引起人员伤亡和财产损失。 第二章 岩溶隧道风险等级划分风险风险 等级级评评价标标准 级风险级风险 隧 道长长大隧道、隧道穿越可溶岩、地表岩溶 强烈发发育、隧道处处于水平岩溶循环带环带 、 隧道周围围存在暗河系统统、隧道穿越背斜 或向斜构造、隧道穿越规规模宏大的断层层 、隧道反坡施工 级风险级风险 隧 道长长大隧道、隧道穿越碳酸盐盐岩地层层、地 表岩溶强烈发发育、隧道处处于水平岩溶循 环带环带 附近、隧道穿越规规模较较大的断层层 一般岩溶隧 道中短隧道、隧
11、道穿越碳酸盐盐岩地层层、地 表岩溶发发育、隧道穿越规规模较较小的断层层 、隧道穿越垂直岩溶循环带环带第三章 岩溶隧道安全生产要素、程序和组织1 安全生产六要素 岩溶隧道安全生产是建设单位、设计单位、施工单 位、监理单位四方共同的责任，其中任何一个环节出 现差错，对于岩溶隧道，特别是级风险隧道，都有 可能造成重大的经济损失和人员伤亡，因此，各方应 各司其职、各负其责。 根据以往岩溶隧道施工的经验与教训，岩溶隧道安 全生产有六个要素：安全预报、安全管理、安全设计 、安全施工、安全逃生、安全抢险。 2 安全生产程序第四章 岩溶隧道安全预测预报（1）预测预报方法：地质素描、 TSP203、地质雷达、红
12、外线探水、超前 水平深孔钻探和风钻加深5m浅孔钻探为 必测方法，选定HSP、负视速度法、孔 内CT和成像为选测项目，在必要时进行 。等级级工程地质质特征预测预报项预测预报项 目 A 级级A+(1)极有可能存在重大地质质灾害的地 段，如极有可能遭遇大的暗河体系， 发发育重大软软弱、富水、导导水性良好 的断层层。(2)存在重大物探异常，极 有可能发发生大于10000m3/h以上的特 大型突水突泥，并极有可能诱发诱发 重 大环环境地质质灾害的地段。(3)高地应应 力、瓦斯等灾害极其严严重地段。地质质素描、TSP203(100m)、地 质质雷达(1530m)、红红外线线探 水(20m)、超前水平探孔(
13、30 60m)13孔、超前水平探孔 (30m)6孔、超前浅孔钻钻探 (5m)5孔、HSP或负视负视 速度法 (50m)、孔中CT成像A(1)可能存在重大地质质灾害的地段， 如可能遭遇大的暗河体系，发发育重大 软软弱、富水、导导水性良好的断层层。 (2)存在重大物探异常，极有可能发发 生大于1000m3/h以上的大型突水突泥 ，并可能诱发诱发 重大环环境地质质灾害的 地段。(3)高地应应力、瓦斯等灾害严严 重地段。地质质素描、TSP203(100m)、地 质质雷达(1530m)、红红外线线探 水(20m)、超前水平探孔 (30m)13孔、超前浅孔钻钻探 (5m) 35孔等级级工程地质质特征预测预
14、报项预测预报项 目B级级可能发发生1001000m3/h的中小型 突水突泥地段，存在较较大物探异常 、断裂带带等地段。地质质素描、TSP203(150m)、 地质质雷达(1530m)、红红外线线 探水(20m)、超前水平探孔 (30m)13孔、超前浅孔钻钻探 (5m) 3孔C级级岩溶水文地质质条件较较好的碳酸盐盐岩 和碎屑岩地段，发发生突水涌泥的可 能性不大或规规模不会大于100m3/h的 突水突泥。地质质素描、TSP203(150m)、 超前浅孔钻钻探(5m) 3孔，必 要时时地质质雷达(30m)、超前水 平探孔(30m)1孔。（2）组织与管理 制度化管理：制定了施工地质勘察与 超前预测预报
15、专项机制，编写了复杂 隧道施工地质实施细则。 职能化管理：设计单位为主体，建设、 施工、监理单位明确职责、分工合理、相 互协调、系统管理。 专项性管理：施工单位要有专业人员和 设备。 纳入工序管理：纳入施工工序中，施工 中做到“有疑必探、不探不挖”的原则。 （3）现场应用效果： 到目前为止，只要是按规定的项目进行超前预 测预报，所遇到的规模较大的岩溶均探测到。 钻机选型：全线共有钻机16种（GY-2PC、 HGY-300D、JD-30、LF-100、MGY-60B、MK- 3、MK-5、MK-5S、RDP-150C、XY-2、XY-2P 、XY-2PC、XY-150、YQ-100、ZD-60、
16、ZYG- 150B），使用效果相差很大。其中大部分钻机 钻进行能力小，这对将钻孔纳入工序管理造成很 大影响（约有17%的时间用于钻孔）。推荐使用 MKD-5S（煤科院西安分院产）、 ZYG-150B（煤 科院重庆分院产）、 RDP-150C（日本进口）地 质钻机 。超前深孔钻探基本上探到了所有的大型岩溶， 5m浅孔风钻钻探基本上探到了所有的涌水。超前 钻探仍是超前地质预测预报的主体。 TSP预报率不高，应进一步研究，提高预报率 。去年上半年为35%，目前为52%。 地质雷达对基底岩溶探测效果很好。对较大规 模的岩溶反映十分敏感。 红外探水结论模糊，难以起到应有的作用。（4）不认真进行预测预报的教训 2004年9月11日，别岩槽隧道出口 上半断面开挖到DK406+422，掌子 面炮眼孔射水，施工人员迅速撤 离。12:30分，掌子面爆开，突发 大规模涌水，突水洪峰流量 36000m3/h，洞口涌水高度1.8m， 涌水持续时间40min后稳定为
