２０１３年１月　第１期（总１７２）　铁道工程学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＳＯＣＩＥＴＹ　Ｊａｎ　２０１３　ＮＯ．１（Ｓｅｒ．１７２）　

文章编号：１００６—２１０６（２０１３）０１—００４５—０４　

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策　

黄雄军　

（铁道部工程管理中心，北京１０００３８）　

摘要：研究目的：突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象，给工程施工造成的危害性极大。马鹿箐隧道是宜万　铁路八座一级风险隧道之一，地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布，施工中多次遭遇特大型突泥　突水。本文通过对该隧道突水突泥现象研究，分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素，探讨隧道突涌水整治问　题。　研究结论：通过分析得出：（１）岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔（溶腔、溶隙等）的静水储量大小　密切相关，与溶腔内的水压高低有关，与地表及地下水系的连通性有关；（２）隧道穿越高压、富水、岩溶地层　时，应重视超前地质预测预报工作，特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法，探明开挖前方的工程地　质、水文地质特征、溶腔的边界情况，提前采取可靠的工程措施，以达到”保证施工安全、确保结构稳定、保障　安全运营”的目的。　关键词：隧道；突水突泥；影响因素；治理；对策　中图分类号：Ｕ４５９．１　文献标识码：Ａ　

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｕｄ　Ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　

Ｉｔｓ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　

ＨＵＡＮＧ　Ｘｉｏｎｇ——Ｊｕｎ　（Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ａｐｐｅａｒａｎｃｅｓ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ｃａｎ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｂｉｇ　ｈａｒｍ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　Ｍａｌｕｑｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｅｉｇｈｔ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｗｉｔｈ　

Ｇｒａｄｅ　１　Ｒｉｓｋ．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｌｏｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｈｉｄｄｅｎ　ｆｉｖｅｒ，ｋａｒｓｔ，ｈｉｇｈ　

ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｉｃｈ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｋａｒｓｔ　ｃａｖｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ｈａｐｐｅｎｅｄ　ｍａｎｙ　ｔｉｍｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ｈａｐｐｅｎｅｄ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　

ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅ１．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ：（１）Ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋａｒｓｔ　ｔｕｎｎｅｌ　ｒｅｌａｔｅｓ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｋａｒｓｔ　ｃａｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　

ｗａｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．（２）Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｐａｓｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｒｉｃｈ—ｗａｔｅｒ　ｋａｒｓｔ　ｓｔｒａｔｕｍ，ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｗｏｒｋ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｗｅｌｌ　ｄｏｎｅ．Ｉｔ　ｉｓ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｔｏ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　

ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃｌｅａｒｌｙ　ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　

ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋａｒｓｔ　ｃａｖｉｔｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ｉｎ　ａｄｖａｎｃｅ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　

ｓａｆｅｔｙ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｗａｔｅｒ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｂｕｒｓｔｉｎｇ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ　

收稿日期：２０１２—０７—３０　作者简介：黄雄军，１９７５年出生，男，高级工程师。

　铁道工程学报　２０１３年１月　

１　工程概况　

马鹿箐隧道为双线隧道，Ｉ线隧道全长７　８７９　ｍ，　

Ｉ线左侧３０　ｍ设置全长为７　８５０　ｍ的平行导坑，增建　

的Ⅱ线为平导扩挖而成，全长７　８３６　ｒｎ，Ｉ、Ⅱ线自进口　至出口纵坡均为１５．３％０的连续上坡，后在隧道进口位　

于Ⅱ线左侧２０　ｍ增设４　７０１　ｒｎ长的泄水洞一座，泄水　

洞与平导间增设泄水支洞、泄水分支洞。马鹿箐隧道　

是宜万铁路八座一级风险隧道之一，地下暗河、岩溶高　

压富水溶腔等不良地质广布，施工中多次遭遇特大型　突泥突水，为目前世界铁路建设史上瞬间突涌水量最　

大的隧道，其工程艰难程度和安全风险之大实属罕见，　堪称世界级难题，受到国内外工程界的高度关注。　

２施工中的突水突泥　

该隧道施工中先后发生了“１・２１”、“４・ｌ９”、　

“５・１０”、“８・２８”等共ｌ９次突（涌）水，其中特大型　１２次。　出口平导掘进至ＰＤＫ　２５５＋９７８时，发生了５次突　

（涌）水。２００６年１月２１日马鹿箐隧道遭遇了中国铁　

路建设史上前所未有的特大突水地质灾害，淹没了出　口全部平导和正洞，隧道瞬间涌水量达到２００　ｍ。／ｓ，持　

续时间约２　ｈ，共计突水１１０万ｒｎ　。２００６年８月１８日　

出口平导出现第５次涌水（正洞洞口一直在抽水抢险），　持续保持８　０００　ｒｎ。／ｈ左右的流量约７３　ｈ，至２１日水量　

减小到４００　ｍ　／ｈ左右，本次最大涌水量８　６８０．８　ｍ　／ｈ，　

总计涌水约６２万ｍ　。　泄水洞揭开前方主溶腔后，进口相继发生了１４次　

突（涌）水。２００８年４月１０～１１日降雨６０．１　Ｉ／ＵＴＩ，１１日　

ｌ７时２５分隧道进口泄水洞掌子面ＸＤＫ　２５５＋９８５溶洞　充填物瞬间被溶洞水击溃（第１次突水），水量猛增，随　

即泄水洞内大量突水、突泥，持续时间２０　ｍｉｎ，瞬间突水　达１４３　ｍ　／ｓ。２００８年４月１８—１９日降雨６４．７　ｍｍ，４月　

１９　Ｈ泄水洞出现了涌水（第２次突水），随后水位猛　

涨，隧道Ｉ、Ⅱ线同时出水，高水位持续０．５　ｈ左右，随　

后泄水洞水深降至０．６　１ＴＩ，Ｉ、Ⅱ线洞口停止出水，　５０　ｍｉｎ后Ｉ、Ⅱ线再次发生突水，突水持续１　ｈ，突水总量约　

３６万ｍ　。２００８年５月８＿９日降雨７５．１　ｍｍ，１０日　

１１时３５分泄水洞口水位出现突水（第３次突水），且　

Ｉ、Ⅱ线均有水流出，瞬时涌水流量约２５．７万ｍ　／ｈ，　持续时间１７　ｍｉｎ，突水约ｌ２．３万ｍ　。高水位持续时　

间１２５　ｍｉｎ，衰减持续时间１０８　ｒａｉｎ。５月９—１０　Ｈ　

（１　ｄ）的涌水总量约２３万１ＴＩ　。８月２７—３０日降雨　１４９．８　ｍｍ，８月２８　Ｈ泄水洞洞口流量开始响应（第１４次　

涌水），随后水位逐渐上升，至２９日升至最高的８０　ｅｍ，　Ⅱ线水位升至３５　ｏｍ，此时峰值流量为２１　８７５．５　ｍ　／ｈ，　

至３０日结束。整个涌水过程持续约４３　ｈ，涌水总量约　

３７万ｍ　。　

３　突水突泥的主要影响因素　

岩溶水规模的探测是为了识别导致突水突泥发生　

的客观条件，而针对岩溶风险采取的工程措施，同样会　

导致突水突泥风险的概率升高和降低。　

下面从地质构造、气候条件、施工影响三方面着手　分析突水突泥主要因素。　

３．１地质构造　岩对岩溶突水突泥的风险客观存在的未知。如隐　伏溶洞的体量、水压、填充情况、相对隧道开挖坑道的　

开口大小、与地表水系的连通性、地下水的补给等。　溶发育条件具备时，岩溶作用即可产生并逐步发　

展，侵蚀性的水流在构造裂隙中流动使构造裂隙不断　

扩大形成溶蚀裂隙，宽大的溶蚀裂隙继续发展成岩溶　

管道，岩溶管道继续溶蚀逐渐形成大的溶｝同，岩溶水具　有水量大而分布不均、流动迅速和集中排泄的特点。　

马鹿箐隧道地处鄂西南喀斯特高原，位于鄂西长　

江与清江分水岭的低山和中高山的半坡地区，地表岩　溶强烈发育，断层、漏斗、落水洞、地下暗河、溶洞、溶　

槽、溶管星罗棋布。隧道所处地层主要有二叠系　（Ｐ　ｑ、Ｐ。ｍ、Ｐ：Ｗ、Ｐ：ｃ）、三叠系（Ｔ　ｄ、Ｔ　ｊ）的碳酸盐岩地　

层，其中三叠系嘉陵江组、大冶组岩溶强烈发育。隧道　

区未见明显断裂构造，仅有纵张节理和横张节理各一　

组，这两组节理对区内岩溶发育有较明显的控制。马　鹿箐隧道穿越油竹一垮岩湾暗河及小溪岩地下河箐口　

子系统中的多个分支暗河，岩溶管道、溶隙与上部暗河　

构成复杂的网络系统，岩溶水文地质条件极为复杂。　隧道在区域上属于小溪岩溶水系统的补给区，该系统　

是我国大型岩溶水系统之一，汇水面积约２７０　ｋｍ　。　隧道附近共发育５条暗河系统，对隧道有直接影响的　

暗河系统有２条，如图１所示。一条为进口附近隧道　

上方约３２　１ＴＩ的油竹一跨岩湾暗河系统；另一条为小马　滩暗河系统，高于隧道上方１４８　１ＴＩ。ＤＫ　２５５＋９７８特大　

型富水溶腔处于凉风洞一小马滩暗河系统。隧道从＋　

９７８溶腔管道底部的溶腔充填物中穿越。　

３．２气候条件　可溶岩被溶蚀作用的强弱和突涌水，还受气温的　

高低、降雨的多少与强度等气象因素影响。气候的变　

化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季　

节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之问的比例　关系等。在低温条件下，水的溶蚀力、流动交替和岩溶　

作用反应速度都较小，岩溶发育过程缓慢；随着温度的