浅谈高原铁路特长隧道突涌水防范及应对

浅谈高原铁路特长隧道突涌水防范及应对

张劲松

（中铁一局集团第五工程有限公司 宝鸡 721000)

【摘 要】本文结合高原铁路特长隧道断层施工，对断层突涌水防范及相应的应对措施做出阐述，从而尽可能避免断层段施工出现突涌水现象，              可供同类工程施工参考。

【关键词】高原特长隧道；断层施工；突涌水；

【中图分类号】 U455                  【文献标识码】A

1引言

隧道突泥涌水的类型，根据地质情况可分为断层类突水、大型溶洞或暗河型突水、稀性岩溶淤泥带型突水、采空区型突水。

本文以高原铁路某特长隧道断层类施工为背景，介绍了断层类突涌水防范及相关应对措施，尽可能的避免因隧道断层施工造成安全风险事故。

2工程及工程区概况

2.1 工程概况

该隧道位于川西高原，本隧地质构造复杂，隧址海拔均在3500米以上，隧区构造极其发育，呈“歹”字型分布。全长约25公里，最大埋深约一千米。隧道采用进口及洞身分修、出口合修+局部平导，并设置斜井作为隧道辅助坑道配合正洞掘进施工。

2.2地质条件

隧道岩性以硬质岩为主，隧道主要穿越花岗岩、灰岩、砂质夹砾岩、砂质板岩、细砂岩夹碳质板岩、板岩夹细砂岩。隧道洞身穿越断层37条（主干区域断层12条、遥感解译断层11条及物探解译断层14条），断层累积影响宽度达1.93km；节理密集带47条，累积影响宽度约0.83km；可溶岩-非可溶岩接触带9条。

2.3气候水文

本区属高山高原气候，气温低、空气稀薄、气候多变、霜冻期长、冬季寒冷、夏季日照强而干燥是本区气候的特点。每年11月至翌年3月为霜雪季节，除河谷地带外，大部分地区常有较长的雪封时期。

地表水主要受融化冰雪和大气降水补给，部分为基岩裂隙水补给，水源丰富。地下水主要有地表水、基岩裂隙水、构造裂隙水、风化带网状裂隙水等。隧道正洞及平导预测最大涌水量达25万方/天,各斜井合计最大涌水3.8万方/天，全隧道共计28.8万方/天。

2.4 不良地质概况

隧道主要不良地质为突泥涌水、蚀变带、软岩大变形、岩爆、高地温、岩溶、偏压及其它有害气体等。其中，突泥涌水风险最为突出:左线极高风险段落16处，长815m ,占比3.2%;高度风险段落18处，长2260m，占比8.9%。右线极高风险段落16处长815m，占比3.2%,高度风险段落18处，长2110m ,占比8.3%。平导极高风险段落15处，长765m ，占比3.5%;高度风险段落13处,长1510m，占比7.0%。

3施工原则

穿越断层破碎带易突涌段施工应遵循“物探先行、有异必钻、有水必查、有突必取”的总体原则。

同时利用超前水平钻，根据钻孔涌水喷距判断涌水级别，制定原则如下：

喷距小于5m，相当于涌水量小于100m³/h，为小、中、大股涌水级。在探放水后，可以掘进。

喷距5～9m，相当于涌水量小于100～300m³/h，为小型突水级。在探放水后，可以放小炮，试探掘进。

喷距9～12m，相当于涌水量小于300～400m³/h，为中型突水。应停止施工，待查明情况后，再试探掘进。

喷距大于12m，相当于涌水量大于400m³/h，为大型突水。应立刻停止施工，待查明情况后，尽快采取应急处理措施。

4突涌水风险预兆

断层破碎带的蓄水能力，犹如一个大水箱，前方是否会遭遇突涌水，除通过超前地质预报手段探测以为，往往也伴随着一些预兆，如：

1）钻孔中涌水量剧增，并夹带大量地表土壤、碎石、及浑浊泥浆。而掌子面前方，也常常堆积大量的泥沙、碎石及淤泥。

2）掌子面节理发育，节理间的裂隙张开的程度达0.5~2.5mm，即意味着强透水；若裂隙张开度超过2.5mm ,则意味着极强透水。

3）钻孔过程中发生卡钻，可能碰到了断层破碎带，若孔内有浊水污泥流出，则意味着碰到了富水断层带。

5突涌水风险防控主要措施

该隧断层构造极其发育,花岗岩段围岩砂化显著，性状变化频繁﹐突泥涌水(砂）风险位置主要集中在花岗岩段的构造发育段（含断层破碎带、蚀变带及节理密集带）,防突涌处治应采取针对性措施,其基本原则为:重预报、预加固、降水压、管超前、强支护、早二衬。

重预报:根据大量的预报实践以及该隧地质情况证明，通过地震波反射法（TSP）预报断层位置、破碎带宽度以及规模的精度可达80%以上，并且可预测前方是否存在富水带。

由于该隧道围岩地质情况复杂多变，因此虽然TSP作为宏观地质预报手段，每次预报长度可达120m，但对于掌子面前方30米范围内具体地质情况，则需采用准确率可达100%的超前水平钻。面对较大断层破碎带，只需布置1孔即可，至多2~3孔即达到目的，同时辅以加深炮孔进行印证。通过这种长短结合、宏观与细部相验证的方式，便可以做到对掌子面前方施工地质有据可依、有的放矢。

2）预加固:按岩石粒径大小和富水程度对V级围岩的性状进行分类,并针对不同类别V级围岩及突涌水风险等级和VI级围岩采用不同预加固措施。预加固措施可根据断层位置及规模，采取超前管棚、加密钢架间距、帷幕注浆、浆液采取双液浆等方式。

3）降水泄压:超前钻孔，增加反坡排水的抽排水能力，实时监测水压、水量。及时进行抽排水泄压。

4）管超前﹔超前管棚及时施做，加强超前支护及管棚注浆。工序进行全程旁站和记录。

5）强支护:增大初期支护和二衬强度。

6)早二衬:二次衬砌及时施做,降低隧道塌方风险。

6 突涌水应对措施

然后，有时会遇到避无可避的状况。因此，为防不测，应事先在逃生的路上，预备以下紧急物资做援兵。

首先，突发涌水，外部应立即停电，此时本就恐惶的隧道顿时陷入黑暗，逃生路上应每隔40~50米设置应急照明灯。以便照亮逃生路上安全回家的路。

为防慌不择路，应在复杂长大隧道斜井、横洞丛生，逃生路上应设置指路标识牌，并涂上反光漆，如下图所示。

然而，突涌水有时来的太快，根本来不急跑出隧道逃生，这时需要爬上相对一个高地（如防撞墩、防水板台车、衬砌台车、养护台车等等），等待洪水过后再行逃生。

此外，在凶险异常存在高度涌水风险的隧道，应沿隧道两侧配通长的直径50mm的逃生棕绳，以便逃生路上能死死抓住，不被冲走。同时，隧道两侧隔一定距离，配备救生衣、救生圈、甚至在横通道错车道放置5~10块竹筏。逃生路上还要防备因受泥水的冲刷而窒息，还要配备呼吸用保护器具。出了隧道后，洪水可能依旧涛天仍不安全，因此隧道一旦发生突涌水，洞口要紧急疏散，不可逗留观望。

此外，首次突涌水暂停后，仍应提高警惕，以防发生二次突涌。即便等待良久，在不确定情况下要进洞排查以便复工，此时仍需带上救生衣、救生圈，以防不测。经反复确认无误后，方可复工。

针对以上应对措施需提前编制针对性强且具备实施性的应急预案，同时加强日常安全教育宣贯培训，在存在突涌风险的隧道口举行应急救援预案。确保准备充分，从而应对从容、有条不紊。

7 综述

总而言之，在高原铁路突涌水高风险隧道施工过程中，做到预报在前、加固在先，便可以从容应对大部分断层突涌水段落施工。同时本着对大自然的敬畏之心，严谨、科学、充分准备的施工态度，相信可以安全平稳渡过每一次突涌风险。

参考文献

[1]《铁路工程物理勘探规范》（TB 10013-2010）

[2]《铁路工程地质钻探规范》（TB 10013-2010）

[3]《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR 9217-2015）

[4]《铁路工程不良地质勘察规程》（TB 10027-2012）

[5]王锦山，隧道施工超前地质预报理论基础与方法.中国地质大学出版社,2012,06.