某特长山岭隧道涌水突泥施工安全专项风险评估研究

马小锋，刘赟君，郝存彪

(1.贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州 贵阳 550014；2.贵州华瑜工程咨询有限责任公司，贵州 贵阳 550080)

随着我国基础建设的大规模实施，在岩溶发育地区修建的富水高压山岭隧道也越来越多。由于岩溶发育的复杂性及隧道施工工艺复杂性等多种不利因素，山岭隧道涌水突泥事故屡有发生，安全问题尤为突出。因此，在施工阶段针对山岭隧道涌水突泥进行施工安全专项风险评估，确定风险等级，有助于合理使用多种管理方法和技术手段对项目风险实行有效控制，将此类风险降到可接受水平，确保建设项目施工期间实现安全生产，严防山岭隧道涌水突泥事故发生，最大程度的减少事故和危害带来的损失。

本文以某公路特长山岭隧道为依托，根据项目勘察设计资料以及施工组织内容，针对YK9+900～YK10+100段进行涌水突泥施工安全专项风险评估，确定风险等级，提出合理可行的安全对策措施及建议。

1 工程概况

某山岭隧道地处贵州高原东北部的武陵山山脉向大娄山山脉过度的斜坡地带，为分离式特长隧道，右幅隧道起讫桩号为YK6+755～YK12+180，长5 425 m，最大埋深约534 m。

1.1 主要气象

隧道场区属长江流域之乌江水系，地表水发育，多为雨源型溪沟；场区内多年平均降水量为1 245.7 mm，最大年降雨量1 749.3 mm，最小年降雨量941.4 mm，年降水量多在1 100～1 400 mm，年内降雨量在时空上分布不均匀，雨季在4～10月，占年降雨量的86%，枯水期(11月至翌年3月)仅占年降雨量的14%，日最大降雨量为185 mm。

1.2 水文地质

(1)地质构造

隧道场区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区。受多期构造作用影响，区内地质构造较复杂多样，由一束北北东向发育、大体平行的较紧密褶皱和断裂组成。拟建隧道依次近似以正交横穿文新断层、长丰背斜及石朝向斜，向斜盆地水文地质条件复杂。隧道中部贯通段位置处于石朝向斜核部，受向斜汇水影响，贯通段存在高压涌水。

(2)工程地质条件

隧道场地主要分布地层为第四系残坡积层粉质粘土、含碎石粉质粘土及碎石土；二叠系上统吴家坪组中厚层状灰岩，中统茅口组中厚层状灰岩，岩溶强烈发育；中统栖霞组灰、灰黑色中厚层状灰岩、隧石灰岩夹薄层钙质泥岩；中统梁山组灰色砂岩。

(3)水文地质

隧道横穿文新断层、长丰背斜及石朝向斜，向斜对地下水汇聚作用明显，场区水文地质条件复杂。

①地表水

场区地表径流有以下三条：第一条位于隧道进口段右侧约200 m，为地表水及溶洞水排泄通道，流量受降雨影响大，常流量55～120 l/s，调访汛期最大洪水流量约450 l/s。第二条位于隧道中部YK9+900附近，其水源主要来自上游某水库，旱季流量受上游水库及降雨控制，测时流量约40 l/s，调访最大流量约300 l/s。第三条位于隧道出口外，为雨源型地表径流，旱季接近枯竭，雨季流量较大，测时流量约20 l/s，调访汛期流量达40 l/s。

②地下水

根据地层岩性及其组合特征、地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将区内地下水类型分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水和第四系松散层孔隙水，以碳酸盐岩岩溶水为主。隧址区内地下水主要靠大气降水垂直补给。大气降水向下补给第四系松散土层，并向下伏基岩节理、风化裂隙、溶蚀裂隙、地下岩溶管道运移，最后以散流、泉点、地下河等形式排泄。场区地势较高、起伏较大，隧道中部石朝向斜对地表水及地下水汇聚主要明显，地下水补给范围大，补给源较多，隧道开挖及防水过程中易进一步诱发涌水、突泥事故。

1.3 YK9+900～YK10+100区段情况

该区段位于隧道中部，处于石朝向斜核部，受向斜汇水影响，地层主要是中厚层状灰岩，局部夹有钙质泥岩，岩溶强烈发育，隧道上部存在一地下河，地表有河流，该段为V级围岩。

2 山岭隧道岩溶富水段涌水突泥施工安全专项风险评估

2.1 同类山岭隧道施工涌水突泥安全事故调查

山岭隧道穿越岩溶发育、富水性强地层，而发生的涌水突泥事故比比皆是，如京广铁路的6 km长的南岭隧道，该隧道处于著名的南岭构造带，构造运动强烈，岩溶极为发育，地下水富集，地质条件十分复杂；沪昆高铁的雪峰山1#隧道，该隧道地表岩溶形态除了普遍发育有溶沟、溶槽、石牙等外，还有少量的峰丛、洼地及溶蚀沟谷等，地下岩溶形态则有地下河、溶洞等；京昆高速的泥巴山隧道，该隧道处于龙门山活动断裂带边缘，自然地理条件恶劣，地下水丰富，除瓦斯外，集高压涌突水、大变形、断层、岩爆等地质灾害于一身；还有近期云南云凤高速安石隧道……此类隧道与本论文所列举具有较大相似性。从单个事故来看，事故的发生存在偶然性，但从大量事故统计来看，其发生是有规律可循的，对同类山岭隧道施工阶段出现较大涌水突泥安全事故进行统计分析，可以看出发生此类事故的原因主要是如下三个方面：岩溶发育、断层破碎带等不良地质条件，其次水的影响，再次就是人为因素(包括设计、施工等参建方技术实力、管理水平及安全意识等等)。

2.2 隧道施工涌水突泥施工安全专项风险可能性分析

在设计文件基础上，结合地质超前预报结果以及现场调查，根据《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》对隧道YK9+900～YK10+000区段进行涌水突泥施工安全专项风险事故可能性评估指标体系进行评分如下。

表1 隧道施工涌水突泥安全事故可能性评分表

根据《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》隧道施工区段涌水突泥事故可能性分值计算P=γ×B×(A+C))，其中γ是与人的因素及施工管理相关的折减系数，根据《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》进行分析计算，取0.9，计算得P=14.4，由《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》可知该区段施工过程中发生涌水突泥事故可能性等级为4级(很可能)。

2.3 隧道施工涌水突泥施工安全专项风险等级

根据《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》，考虑隧道施工区段涌水突泥事故人员伤亡和直接经济损失，确定事故严重程度等级为Ⅲ。

因此根据发生的可能性和严重程度等级采用风险矩阵法可以确定钢围堰发生事故的风险等级为Ⅳ级(极高)。

2.4 建议

(1)该区段加强隧道超前地质预报工作，采用多种地质预报方法相结合的方法，探明前方地质情况，提前采取相应措施，为开挖爆破及初期支护设计参数提供设计依据；

(2)针对该段进行涌水突泥专项方案设计，调整及完善施工组织设计；

(3)该区段加强监控量测，实行动态管理；

(4)制定应急方案。

3 结 论

本文以某公路特长山岭隧道为工程背景，对山岭隧道岩溶富水段涌水突泥施工安全进行了专项风险评估，得到如下结论。

(1)结合隧道地域特性，对隧道YK9+900～YK10+000区段进行涌水突泥施工安全专项风险评估，为该隧道涌水突泥施工安全风险分级预控管理提供了依据。

(2)本隧道在后期的施工过程中，YK9+932-935段发生大规模涌水，经测算，高峰期涌水量达到14 900 m3/h，好在提前做好了预案，损失降至了最低。该段涌水突泥事故的发生较好地印证了初期进行的该段涌水突泥施工安全专项风险评估的结论。

(3)此类隧道在岩溶发育程度、断层破碎带和周围水体情况三项指标体系下，即可取得较好的涌水突泥施工安全专项风险评估结果，进而指导施工，为同类隧道施工风险评估提供参考。