岩溶地区隧道施工突泥涌水风险及应对措施

以道通天下为己任的工程人，大概率需要这篇文章，因本文讲述的岩溶地区隧道施工可能遇到的突泥涌水风险。

而喀斯特地貌遍及全国各省，出露面积达130万平方公里，占国土的13.5%，而地下面积更是广阔。

因此，工程人在隧贯山河的人生征程中，或有可能遇上突泥涌水事件，如何提预判、应急逃生，有必要了解。

本文以国内顶级的隧道专家关宝树、洪开荣、肖广智的专著中一些关于隧道涌水的论述及部分工程案例。

并结合超前地预报、水文工程与地质工程、地球物探概论三本专业书籍中的相关知识，为您讲述隧道突泥涌水特点、类型、前兆、预报，及应急处置。

参考书目

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文末为您奉献一套有关隧道突泥涌水的培训资料，全是干货，此间精彩及物有所值，必不负此行！

惨痛的教训

隧道一旦发生大型的突泥涌水，其威力惊人，足令人胆颤惊魂！

且隧道突泥涌水之害防不胜防，以至在发生突泥涌水后，并在停工状态中，会误以为安全而被涌水突袭。

最终造成重大人员伤亡！

如2018年贵南高铁朝阳隧道，在5月30日凌晨出现涌水停工后，并在6月1日中雨，6月4日暴雨后，又经历了6天的风平浪静。

但在10天的谨慎处置下，一场大的突水事故还是发生了，3人死亡！

又如2019年云南临沧云凤隧道，第一次涌水突泥造成5人死亡后，在现场工人回身施救时，隧道涌水来了个回马枪，又7人死亡。

前后共计12人死亡、10人受伤，震动天下。

再如2022年大理鹤剑兰高速隧道，在处于停工状态中，在管理人员检查巡视时，突发涌水来袭，3人死亡1人失联。

安全意识不强吗？

安全意识不强吗？主观上非也！

因为信誉评价受损、社会影响巨大，经济损失巨大、付出生命的代价，哪一条对于企业与个人而言，都是不可承受之重。

然安全意识不强，客观上是！

因为意识建立在认知的基础上，对于隧道突泥涌水的特点、类型、前兆、预报，及应急处置并不了解。

为什么防不胜防

为什么突泥涌水常常出人意料，防不胜防？

原因在于岩溶分布发育复杂，常常大岩溶伴生一群小岩溶，最终形成地下洞穴系统，甚至与大型暗河相通。

这意味着岩溶强烈发育。

如下图宜万铁路的鲁竹坝隧道

这样打穿一个溶洞，就有可能惊动一个溶洞群，会引起多骨诺米牌效应。最糟糕的是，这种多骨诺米牌效应有滞后性，给人以安全的错觉。

如朝阳隧道在发生初次涌水时，即打破相对封闭的溶洞间腔壁积累万年的平衡，引起一个新的溶洞的穿孔乃至坍塌。

于是涌水由浊变清，又由清变浊，周而复始，最终轰然坍塌的是远处与之相能的大溶洞。

于是，一场声势浩大的涌水出现了！

看似防不防，但隧道涌水还是有规律可循的，这可以在专业书籍及工程案例中得到提醒和警示。

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突泥涌水的类型

隧道突泥涌水的类型，按不良地质成因为类，可分断层型突水、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。

这些都是蓄水或通水脉的溶腔。

如断层突水

其断层破碎带的蓄水能力 ，犹如一个大水管，或与地表水体如水库及河流相通，或与地下暗河、大型溶洞沟连。

如2018年的朝阳隧道突水，断层破碎带即如同一个蓄水的大水管，一端连通着洞内复杂的溶洞群系统，一端连能着1公里以外12.5万方的水库。

但是，一场突水，水库的五分之一不见了！

又如溶洞与暗河型突水

渝怀铁路彭水隧道施工中，施工平导恰与暗河相通，一旦揭开便是一场大型突水，涌水量达400方/小时。

再如稀性岩溶淤泥带型突泥突水

稀性岩溶淤泥带型，一般都是中~大型突水。

且该型涌水 一般发生在浅埋隧道 ，以大型漏斗形态与地表的淤泥带相通，而隧道内 揭示的表象可能会有大量的黄泥和碎石出现。

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危险的前兆

事情的发生多有前兆，隧道突泥涌水也一样。 如遇到大型溶洞突水前，会频频有小型溶洞及其它一些迹像蹦出来报警。

如钻孔中涌水量剧增，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。

如掌子面节理发育，而节理间的裂隙是透水通道，而这种裂隙张开的程度一旦达0.5~2.5mm，即意味着强透水； 若是裂隙张开度超过2.5mm ,则意味着极强透水。

那么透水到什么程度才算得上涌水呢？

当每延米隧道每分钟透水小于2.5升，约5瓶纯净水的水量，只意味着滴水。 若水量上升到每分钟每米12.5升 ，即意味着涌水。若以10米段计，则相当于8桶桶装水/分钟。

这种地层是可以预测的。

如钻孔过程中发生卡钻，说明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。

若掌子面出现了 黄色的石锈 ，说明因靠近溶洞，风化的痕迹已经随着岁月渗透了过来；

若孔内某个时间出现雾化，暗示钻孔穿过掌子面后，正处在暗河或暗湖的上方，湖上的凝结的雾气，已能通过钻孔传了过来。

若隧道的拱顶边墙出现砂土淤泥、卵石、甚至可以听到隐隐的水流声，说明可能遇到暗河了。

此外，突水的规模也可能得到预测，如钻孔中喷水的距离。

据一些实践研究表明，当喷距小于5米时，可放心掘进；当喷距5~9米，需放小炮试探着掘进；

当喷距处在9~12米位，需停工查明情况后试探着掘进，且行且小心； 当大于12米时，则要果断停工，并马上进入应急处置状态。

06

“左”“右”两种病

前兆是风险迫在眉睫的危险迹象，若是能提前预报并未雨绸缪就好了！这即是隧道超前地质预报。

而超前地质预报，易犯“左”和“右”两种病，要么“盲从”，要么选择“不信”而怠于施作。

因此，超前地质预报要有“要相信，不盲从”的理念。

先说“不盲从”。

“不盲从”即在未综合分析的情况下，不要盲目信从一些良好地层信息，为了一时的进度小利，而放弃了警惕。

如在物探揭示前方无异常情况下，即放弃超前水平钻及外插角加深炮孔的探测，而选择照常掘进，结果掉进不良地质的“泥沼”。

“要相信”是指超前地质预报是建立在科学基础上，有众多案例可循，需重视并认真贯彻落实。

如株六复线新倮纳隧道，全长2080米，是典型的烂洞子，溶洞、暗河、煤系、软岩一应俱全。且断层十分发育，最大涌水量近2万方每天。

施工难度可想而知！

但因在施工过程中全面、正规、全过程、系统地实施超前地质预报工作，并以此指导施工。

结果从开挖到贯通，没有发生一起塌方事故，也没有发生任何其它地质灾害。

且据大量的预报实践证明， 预报断层位置的精度、破碎带宽度可达90% 以上。

预报不良地质体的规模， 精度可达85%以上 。

但对于富水情况而言，可以预报富水带的存在，却不能预报地下水体的性质，但已足够说明预报能力的强大了！

凭什么取信？

超前地质预报为什么可信？

这与岩石的软硬、完整、破碎、富水，在震动波与导电性等物理“秉性”上的迥异有关。

如震动波在完整的岩石中，传播速度在1500~6500米每秒之间，而在砾岩、碎石、黏土、湿砂的传播速度则迅速降至200~800米每秒。

这种物理特性的上迥异，被人类开发出来用作超前地质预报的手段，即TSP。

在隧道两侧钻孔填药爆破，震动波在完整的坚硬岩层一路飞奔，当遇到软弱破碎带时，即迅速进入低速带行驶。

并在影像上以“黑洞”的形式呈现出来，即隧道纵剖面图中所标识的物探异常区。

地下探水，则利用了另一个性格迥异的“秉性”。

我们知道水是导电的， 若岩隙中富水则其电阻极低 ，因岩隙水的电阻值通常低到1~10欧米之间；

但若裂隙少而完整的岩石，因失去了赋水的条件电阻值极高，一般大于100000欧米。

这一差异被开发民地质雷达，来探测前方富水情况，但雷达波遇到溶腔富水区，或断层破碎带富水区时，

犹如闯入“低阻异常”空洞区，即隧道地质纵剖面图中所标识的“低阻异常区”，意味着此处可能软弱破碎富水，需警惕！

08

钻探的牛逼

但，异常并不意味着确定。因为物探起到的仍是宏观预报作用，对软弱、断层、破碎、富水难以起到定量作用。

这需要请超前水平钻出山，其准确率可达100%，所以在超前地质预报体系中，占有重要地位。

如对此有异议，则需反思超前水平布设的水平了，打设布孔的位置很可能出了问题。

或没有往物探的异常区，或没有往掌子面明显夹泥或有石锈带的方向布孔。如下图，左上角出现风化泥层，宜向此方向布孔打钻。

此外， 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，因为大断层带往往覆盖了前方整个开挖面，且表现雷同单一。

但，面对复杂溶洞、暗河、岩溶淤泥带，就要小心谨慎了，以布置5孔为宜，因其复杂啊！

而布孔的位置要依据TSP、地质雷达，地质素描的超前地质预报的结论来确定，将位置打在有迹象、有预兆的地方。

如掌子面围岩一大半完整岩石，而右上角出现石锈和泥土，那么超前水平钻宜布置在该位置。

但要值得注意的是， 超前水平钻须预留5米衔接段，这5米并非怕不及时衔接，而是预作止浆墙用 ，以免背后是大的溶腔溶洞有突水突泥坍塌的危险。

但比超前水平钻更接近真相、更准确、更有效的，却是最显无技术含量的外插角加深炮孔。

据统计， 宜万线60%以上的溶腔和突水突泥事件 ，都是外插角加深炮孔提前发现的。

这就是“朴素”的力量！

之所以如此给力，是因为外插角加深炮的妙处，在于 30~45度外插角 ，其目的是探测 隧道周边3米范围内是否存在溶腔溶洞 。

而此处要注意的是

必须全程短距离，每班超前地质预报，且钻眼深度不得小于2倍循环进尺，并不得小于3.5米。

总的来说，超前地质预报分宏观、长距离、短距离、各取所长 物探结合，相互验证，综合预报 ，一步步接近真相。

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逃生、逃生

然，面对岩溶突水，终无万全之策，有时避无可避！

而一旦出现突泥涌水事故，即会面临问责，应急预案针对性不强、安全培训不到位、缺乏应急演练等灵魂拷问悉数登场，且无辩驳！

因此，上述方案、培训、演练，需认真对待，此处不赘述！此处更关心的是遇到风险隐患地质，不同时期该如何处置应对。

打钻时 要注意是否卡钻，突进、顶钻、流泥等现象，分别说明遇到断层破碎带、溶腔溶洞、暗河水压、淤泥填充带。

发现异常需及时上报。

爆破时 提前通知撤离至安全场地，密切关察动静及周围的变化。

当遇到大断层破碎带、节理密集带、断层中夹泥、地下水发育，存突水、突泥、坍塌等严重威胁时 。

要采用双液浆，并配以加密间距的钢架，加强初支喷射混凝土厚度。

然避无可避终发突水时 ，在紧急逃生的路上，应紧张易慌不择路，先看一段视频，突泥涌水时逃生的路上有多紧张。