富水區隧道穿越斷層破碎帶施工應急預案研究

摘" 要：為降低富水區公路隧道穿越斷層破碎帶施工中涌水、塌方等突發事件的危害，保證施工人員的安全，該文依托古兜山隧道實體工程，建立富水區隧道施工中突發事件應急預案體系。對富水區公路隧道穿越斷層破碎帶施工過程中可能的突發事件進行分類，建立富水區隧道突發事件應急預案。研究表明，富水區隧道施工過程中發生涌水事故時，應及時疏通橫通道，布設抽水泵將涌水抽出洞外，減少洞內水流量；出現坍塌事件時，應當及時處理傷亡人員，并及時運走廢土；發生爆炸事故時，應迅速滅火及時疏散工作人員，救治傷員，清理現場，避免造成二次傷害；發生大型機械設備故障情況后，要及時處理傷亡人員，并盡快判斷其位置和損傷范圍，及時開展救援，轉移機械設備，搶修故障機械。

關鍵詞：富水區隧道；斷層破碎帶；涌水；坍塌；應急預案

中圖分類號：U445" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）11-0151-05

Abstract： In order to reduce the harm of water gushing， collapse and other unexpected events in the construction of highway tunnel passing through fault fracture zone in water-rich area， and to ensure the safety of construction personnel， this paper relies on the physical process of Gudoushan water-rich tunnel， the emergency plan system for emergencies in the construction of tunnel in rich water area is established. In this paper， the possible sudden events in the construction process of highway tunnel passing through fault fracture zone in rich water area are classified， and the emergency plan of tunnel emergency in rich water area is established. The study shows that， when a water gushing accident occurs during the construction of a tunnel in a rich water area， the transverse passage should be dredged in time， and a pump should be set up to pump the gushing water out of the tunnel so as to reduce the water flow in the tunnel; when a collapse occurs， the casualties should be dealt with in time， and the waste soil should be removed in time; when an explosion accident occurs， the fire should be quickly extinguished and evacuated in time， the wounded should be treated， the scene should be cleaned up， and secondary injuries should be avoided; and after the failure of large-scale machinery and equipment， the casualties should be dealt with in time， and their location and damage scope should be judged as soon as possible， rescue should be carried out in time， mechanical equipment should be transferred， and faulty machinery should be repaired in a rush.

Keywords： tunnel in rich water area; fault fracture zone; water gushing; collapse; emergency plan

隨著我國經濟快速發展，公路隧道增多，在南方山區施工常遇到富水區和斷層破碎帶，隧道施工的造價與風險大幅增加[1-3]。當隧道穿越富水區時，滲水量大，且斷層破碎帶巖體強度低，導致富水區公路隧道穿越斷層破碎帶在施工過程中突發事件頻發[4]。如貴州某隧道施工時發生突泥突水、2020年廣西某隧道施工突發洞頂巖石塌方、2022年云南某隧道施工發生突泥涌水等，都造成嚴重的經濟損失，甚至造成人員傷亡。因此，規劃制訂隧道施工期間突發事件的應急預案至關重要。

目前，對于公路隧道施工期間突發事件的應急預案已有一定研究。劉輝等[5]通過對公路隧道施工過程中危險源辨識特點的研究分析，得到了在公路隧道施工過程中可能發生的突發事件主要為坍塌、透水、火災、爆炸等，并且在此基礎上提出了公路隧道施工過程中可能發生事故的分析內容。王少飛等[6]總結了國內外公路隧道的安全管理經驗，并結合工程實例，制定了隧道施工過程中發生火災時的應急預案及措施。曾磊等[7-8]結合國內公路隧道火災事故，分析了公路隧道火災事故的原因和特點，并提出應急預案應該按照防災→減災→救災思路展開。李澤平[9]結合隧道發生火災的特點，利用隧道內原有的機電系統，制定了合理的火災預案措施；曾桅棟等[10]結合工程實例，對其發生涌水突泥的原因加以分析，提出應對涌水突泥可通過排水、預注漿及排水與注漿相結合等方案。陳勝博等[11]通過對某地質復雜隧道的研究，分析了隧道發生涌水的原因和應對方案，并指出隧道施工過程中要加強超前地質預報，對于可能產生涌水的區段，要及時擬定方案。徐鐘等[12]結合工程實例，并且通過研究工程實例的資料收集、地質調查、洞內觀察、儀器探測等基本特征，提出了研究隧道施工過程中巖溶段發生涌水突泥地質事故的風險評估體系。葛顏慧等[13]針對巖溶隧道的地質災害，從預警機制、應急救援預案、應急救援演習3個角度，建立了巖溶隧洞突水四色預警機制、完善了巖溶隧道突水應急救援預案和演練機制。胡子平[14]從工程地質、水文地質、隧道工程特點出發，進行了隧道工程危險分級，研發了隧道突水突泥預警系統。徐斌等[15]對某隧道實際救援經驗進行分析，總結了救援搶險過程中可能出現的問題和預案措施。

綜上所述，學者對于隧道施工過程中突發事故的應急預案都有一定的研究，但是還未形成一種多事故預警體系，而且富水區的隧道在斷裂地段應急方案方面的工作研究較少。富水區隧道在斷裂段區域的開挖過程中，施工困難，不確定因素多，極易發生事故。因此，本文依托古兜山隧道實體工程，通過對水文地質等施工條件進行分析，總結了施工過程中可能出現突發事件的誘因，建立了施工過程中多事故預警體系，為此類工程提供參考。

1" 工程概況

古兜山隧道左線ZK50+132～ZK53+425，長3 293 m，最大埋深224.64 m；右線K50+150～K53+440，長3 290 m，最大埋深222.34 m，圍巖等級為Ⅲ～Ⅴ級，均采用端墻式洞門。

1.1" 地形地貌

項目區地形、地貌總體呈西高東低，中部高、進出口兩端低的特征，部分地區為北西走向丘陵夾溝谷地貌。古兜山區境內多為北東、近東西兩個方向的低矮山崗、山地和山谷地形。隧址區最高標高為288.30 m，入口洞口附近的沖槽最小標高為43.00 m，而在出口部的入口處則為33.00 m。

1.2" 地質條件

隧道勘察區上覆層為第四系覆蓋層，下層為燕山三期花崗巖，地表斷層特征明顯，根據控制等級依次編號為F1、F2、F3、F4、F5、F6及其他小規模斷層，其中F1斷層發育于隧道進口東側，由2個地質點控制，斷層沿侵入巖脈邊部延伸，走向北東，產狀313°，傾角75°，寬約14 m；F2斷層近于直立，走向長約800 m；F3斷層發育于油柑坑水庫南岸，由2個地質點控制，斷層走向98°，傾角80～85°，傾向北；F4斷層發育于松仔坑水庫北西向440 m處路邊，由2條剖面控制，斷層主要沿巖脈邊部發育，走向315°，地表延伸約400 m；F5斷層發育于松仔坑水庫，斷層走向北東60～65°，地表延伸大于1 200 m；F6斷層發育于隧道出口端西側200 m處溝中，走向北西340°，延伸大于600 m，傾角近于直立。

隧址區受不同方向斷層構造作用及晚期巖脈侵入作用影響，發育多處節理裂隙密集發育區。根據地表調查、實測地質剖面以及鉆孔巖芯資料，初步認為古兜山隧道隧址區節理裂隙密集發育區主要分布在油柑坑水庫-松仔坑水庫一帶，其中右線K51+050～K52+500，左線ZK51+050～ZK52+500最為破碎。深部巖石節理裂隙的發育可造成隧道洞頂局部坍塌，洞口巖石節理裂隙發育，可造成開挖狀態下巖塊失穩、滑坡及泥石流發生，危害施工人員安全及設備。

1.3" 水文條件

1.3.1" 地表水

北部以油柑坑水庫排洪溝（K51+200）為界，北岸及排洪溝以北溪流較少，溝中基本無溪流，進口端僅見個別溝谷有少量溪流。油柑坑水庫南岸水系發育，流量較大。南部以松仔坑水庫上游分水嶺為界，界線以北，水系發育，溪流流量大。界線以南，則主要為隧道出口一帶，調查中未見有明顯的溝系、水系分布。

1.3.2" 地下水

地下水主要分為松散層孔隙水和基巖裂隙水，其中基巖裂隙水又可分為風化裂隙水和構造裂隙水。松散層孔隙水賦存于斜坡上第四系各種成因的松散堆積體中，多屬上層滯水，主要受大氣降水補給，但多分布在較高位置，徑排條件好，且零星分布，厚度較小，水量貧乏。風化裂隙水一般分布于基巖表部的節理、裂隙中，含水層厚度較小，水位變化大，多為潛水。構造裂隙水賦存于構造裂隙中，斷裂帶巖石破碎，節理裂隙極為發育，有利于地表水的滲入，部分地段水量較大，且具承壓性。

2" 富水區隧道可能突發事件誘因分析

結合實際工程，對古兜山隧道穿越斷層破碎帶地質及水文條件進行分析，隧道可能出現涌水事故、塌方事故、爆炸事故和重大設備事故，故對涌水事故、塌方事故、爆炸事故和重大設備事故具體誘因分析如下。

2.1" 涌水事故誘因

隧道涌水的本質上是由于外部環境的作用，使其原本的管網或貯存狀況發生失衡，從而引起不穩定[16]。其主要影響因素一是水體分布廣，且有較多的水源補給；二是襯砌水壓力較大，即富水區域在隧道開挖上方。結合古兜山隧道水文地質條件，可能誘發涌水事故的原因主要是富水區隧道水量大、水壓大，施工過程中未探明水體分布貿然施工可能引發涌水；施工過程中穿越斷層破碎帶巖體強度低，裂隙發育，有流水通道、施工過程中穿越斷層破碎帶未加強支護，不按要求完善排水措施等會引發涌水。

2.2" 塌方事故誘因

塌方是在內力、外力或兩種力結合作用下，使圍巖產生位移、變形甚至破壞而發生失穩[17]。主要誘因有地質條件因素、設計條件因素、施工條件因素等。古兜山隧道區有3條破碎帶通過，如圖1所示，圍巖以壓碎巖、碎塊巖為主，圍巖穩定性差，易坍塌，且有漏水甚至涌水可能。地下水位高，軟化、浸泡、沖蝕和溶蝕等因素使巖石發生不穩定和塌陷。另外，由于軟弱夾雜或有軟弱夾心的巖石，由于受地下水影響，軟弱表面的抗壓能力大幅下降，容易發生塌方事故。

2.3" 爆炸事故誘因

鉆爆法廣泛用于山嶺隧道施工，在鉆爆過程中施工人員的不規范作業以及不規范用藥量，會造成嚴重的爆炸事故。如2012年12月山西省蒲縣曹村中南鐵路南呂梁山隧道一號斜井由于施工人員不規范用藥量發生了一起8人死亡、5人受傷的爆炸事故[18]。2021年1月，山東五彩龍投資有限公司棲霞市笏山金礦因違規混存炸藥、雷管原因發生爆炸事故，造成11人死亡[19]。古兜山隧道在施工過程中，若不規范用藥、不按施工要求打孔，極有可能突發爆炸事故，且施工過程中所需設備用電多為高壓電，高壓電線發生短路易引發爆炸事故。

2.4" 重大設備事故誘因

影響大型設備是否能夠正常使用的因素主要有人員因素和設備因素。古兜山隧道采用雙液注漿機、電動鉆機、空壓機、雙液注漿機和襯砌模板臺車等大型施工設備。對施工人員的技術素養要求較高，若不按規范操作設備，設備容易產生故障，且工期較緊，各大型設備的維修保養若得不到保障，也易引發設備故障。

3" 富水區隧道突發事件應急預案

3.1" 搶險應急組織安排及工作流程

根據隧道洞口的工程特點和施工方法的實際情況，制訂本工程遇到緊急狀況或意外時的應變對策，提升全體職工的應急意識和應變能力，以降低其損失和負面后果。應急準備和響應工作程序如圖2所示。

3.2" 突發事件應急準備

由于隧道中突發事件頻發，做好應急準備至關重要，綜合考慮應從以下步驟做好應急準備。

1）成立搶險救災部門，明確責任分工。

2）對施工人員進行應急知識教育培訓，組建搶險救災小組。

3）應急物資裝備保障。

4）緊急情況發生上報程序。

3.3" 隧道突發事件應急措施

位于富水區的隧道在施工過程中發生的事故主要有涌水事故、塌方事故、爆炸事故、重大設備事故，不同突發事件所采取的應急措施如下。

3.3.1" 涌水事故

當富水區隧道施工過程中發生涌水事故時，所采取的應急措施如下：

1）在穿越易涌水區的隧道中施工時，必須加強地質預測。依據設計文件中有關隧道防排水結構設計的數據，詳細調查涌水量、補給方式、變化規律和水質組成，提出相應的防范措施，并發布相應的風險預警。在預知有涌水區實施預注漿后，必須對灌漿效果和涌（突）水進行封堵。

2）當隧道出現涌水時，必須在隧道內設置抽水泵，將涌水排出，以減小單孔的水量。同時，根據工程的具體情況，選取了一種既能保證圍巖穩定性，又能保證生態環境的治水方案。

3.3.2" 塌方事故

當富水區隧道施工過程中發生塌方事故時，所采取的應急措施如下：

1）盡量使用人工挖掘，被掩埋傷員及時脫離危險區。

2）事故發生后，應及時向項目部緊急救援領導小組匯報。緊急情況處置小組到達現場后，立即組織搶險隊伍對現場的傷者進行搶救，對塌方進行清理，并采取警戒措施，防止不相干的人員進入事故現場，避免再次受傷。

3）組織工作人員，盡可能地減輕傷員的壓力，降低傷員的擠壓癥狀。然后將其轉移至安全的地方。

4）加強基坑排水和降水措施；快速搬運邊坡上的棄土，物料機械設備等重型物品；加強基坑的支護，加固邊坡的薄弱部位；通過對坡體的切割，可以降低斜坡的坡度。

5）技術負責人和現場安全員要對崩塌事故進行原因分析，制定整改方案，認真填寫事故報告表、事故調查報告等，并向公司及上級主管部門報告。

3.3.3" 爆炸事故

當富水區隧道施工過程中發生爆炸事故時，所采取的應急措施如下：

1）一旦發生火災或爆炸，應立即滅火、報警、疏散受傷人員、搶救傷員。

2）在現場的消防安全主管，應立即組織工作人員疏散易燃物品，防止火勢蔓延。

3）發生爆炸的單位，應當及時向當地的政府、公安機關和上級主管部門匯報。

4）將有可能引發爆炸和起火的物件轉移到安全地帶，并由專門人員看守。在無法進行的情況下，應采取相應的保護措施，以防止進一步的破壞。

5）加強對爆炸地點的防護，禁止任何人接近爆炸中心。如因救援、避免事故擴大、交通疏導等原因，必須將現場物品進行搬運，并做好標志。

3.3.4" 重大設備事故

當富水區隧道施工過程中發生重大設備事故時，所采取的應急措施如下：

1）在現場發現人員后，立即向現場事故緊急處理組匯報，明確事故發生地點、時間、設備損壞程度、人員受傷程度及人員數量。

2）設備事故處理小組在收到報告后，立即組織相關單位和車輛前往事故現場，并立即關閉事故現場，設立警示牌，嚴禁閑雜人等進入。依據傷者的傷情情況，制定相應的急救措施。呼叫120急救中心，在醫護人員沒有到達之前，立即組織急救。

3）組織人員，調動設備，對設備進行緊急救援，盡量減少設備事故造成的損害。

4）當傷者得到可靠的救治，設備事故得到控制，設備的搶救計劃和后續設備的準備就緒后，緊急救援工作就會結束。

4" 結論及建議

古兜山公路隧道穿越斷層破碎帶地質條件差，水體分布廣泛，且有充分水源補給。在施工過程中可能發生涌水、塌方等突發事件，本文通過分析各類突發事件誘因提出了富水區隧道穿越斷層破碎帶的應急預案，主要結論如下：

1）對于涌水事故，應及時疏通橫通道，布設抽水泵將涌水抽出，以減少單洞水流量。

2）對于塌方事故，應及時處理受傷人員，盡快運走廢土，加強支護。

3）對于爆炸事故，應迅速滅火及時疏散工作人員，救治傷員，清理現場，避免造成二次傷害。

4）對于重大設備事故，應及時處理受傷人員，迅速確定設備地點，設備損壞程度，組織人員，調動設備，搶救發生事故設備。

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