隧道风险评估方案.doc

山西中南部铁路通道ZNTJ-12标工程

立家长隧道风险评估方案

中铁十八局集团中南部铁路通道项目经理部
二O一O年六月

目 录

1.风险评估原则 1
2.隧道概况 1
3.风险评估对象及目标 3
4.风险评估人员 3
5.风险评估方法及评估程序 4
6.风险评估内容 4
6.1.风险指标体系 4
6.2.风险清单表 5
6.3.风险分级及接受标准 5
6.4.初始风险等级评定 6
7.初始风险处理措施 7
8.残余风险等级评定 7
9.风险评估结论 7

立家长隧道风险评估方案
1.风险评估原则
风险评估目标是从施工源头查清风险因素，合理确定风险等级，放弃或修改残留风险高的工程方案，提出风险处理和监控措施，进行系统的风险管理，提高风险的管理水平，保障安全、保护环境、保证工期、控制投资、提高效益。
风险评估和管理在实施中应动态调整，以保证风险评估得以顺利进行。
根据立家长隧道风险评估表和对策措施，结合立家长隧道地质资料，深入研究地质调查和收集资料，资料不足时认真补充或得到相关信息后，再进行讨论。
2.隧道概况
立家长隧道位于山西省平顺县北耽车乡，隧道进口位于立家长村东南山岭村西侧，出口位于立家长东侧。洞口附近有村道通过，交通相对便利。
隧道里程DK551+960～DK556+628，中心里程DK554+294，全长4668m。进、出口线路设计路肩标高分别为819.33m、768.34m，洞身最大埋深约307m。隧道洞身纵坡为单面下坡，坡率分别为-10.6‰、-11.0‰、-10.5‰。隧道进口端设置有R=1200m的曲线，其他地段为直线。
该隧道为单洞双线，线间距4m，设计行车速度120km/h，建筑限界采用“隧线-2B”，曲线地段加宽，轨上净空面积S=63.6m2。
立家长隧道自然条件见表1。
表1 立家长隧道工程自然条件表
序号
项目
主要内容
1
自然地理概况
立家长隧道位于太行山脉主体西部区段，穿越中高山区，多为不太开阔的“V”型河谷，谷底与分水岭相对高差500m以上，山顶一般呈浑圆状。地面高程为680～830m，山坡陡峻，自然坡度变化较大，部分下缓上陡，自然坡度一般为17～35°，山体上部较陡，为直立陡崖，隧址区多为杂草，植被覆盖率约60～80%。
立家长隧道场地属太行山剥蚀中山区，地形起伏较大，地形复杂，相对高差400m。隧道呈北东南西方向展布，斜穿北东向脊岭。隧道进口山坡坡角21°左右，外侧较开阔平顺，分布民房及旱地。洞身缓坡为旱地，陡坡为荒地，生长灌木杂草。出口地形较陡，坡角43～59°，下方为旱地。隧道洞身冲沟不发育，无地表水。场区覆盖层较薄，局部多裸露，出露岩性为砾岩、灰岩、泥灰岩等。
隧址区夏季受海洋性暖湿气团影响，盛行东南季风；冬季受极地干冷气团控制，雨雪稀少。根据沿线近10～30年气象资料，按对铁路工程影响的气候分区标准，隧址区属寒冷地区。土壤最大冻结深度93cm。年平均气温9.2℃，最冷月平均气温-5.5℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-20.7℃，年平均降雨量583.1mm，年最大降雨量820mm，平均风速2.2m/s（主导风向为南西风），最大风速13.7m/s（主导风向为西风），最大积雪深度24cm。
地震动峰值加速度为0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40s。
2
工程地质特征
隧道穿越的地层主要为下古生界奥陶纪上统（0）灰色厚层状含燧石团块结核白云岩、灰岩及页岩夹灰岩，下古生界寒武纪上统（ε3）灰色厚层状含结核灰岩。
深隧道所穿越地层分别为：

①新黄土（Q3pl+dl）：棕褐色，稍湿，稍密，组份以黄土为主，含碎石约占20%，粒径10～40mm，次棱角状，母岩成分为灰岩，表层含植物根系。
①1粉质粘土（Q3pl+dl）：褐黄色，稍湿，硬塑，土质不均匀，表层含有植物根系，本层主要分布于隧道进口上部、出口附近及缓坡。
①2粗圆砾土（Q3pl+dl）：褐黄色，稍密～中密，稍湿，土质不均匀，表层含有植物根系，卵石含量约60%，主要成分为灰岩、石英砂岩，厚度约0.5～1.5m，主要分布于隧道进口及缓坡。
①3粗角砾土（Q3pl+dl）：杂色，中密，稍湿，主要成分为灰岩，分选性一般，级配较好，一般粒径60～100mm，含量约75%，多呈尖棱状，充填粉质粘土，主要分布于隧道进口。
②泥灰岩：灰色，中厚层状构造，主要成分为方解石。表层风化呈灰白色，节理裂隙较发育。
③石膏岩：黄-灰黄色，岩石破碎，多呈碎块状、角砾状及土状，裂隙充填粘土，蜂窝状溶蚀现象发育。
④膏溶角砾岩：灰色，弱风化，岩质较硬，微晶结构，厚层状构造，闭合状裂隙发育呈网纹状，方解石脉呈网状发育，见蜂窝状溶蚀现象，岩芯多呈碎块状，部分呈短柱状。
⑤含燧石结合灰岩：灰色，微晶结构，厚层状构造，岩质较硬，节理裂隙较发育，裂隙面可见铁质浸染，局部裂隙见蜂窝状溶蚀面。岩芯多呈碎块状。
⑥白云质灰岩：灰色、紫红色，微晶结构，厚层状构造，铁质胶结，岩质较硬，方解石脉发育，岩芯以块状为主。
⑦白云岩：灰白色，微晶结构，厚层状构造，节理裂隙发育，表面具有刀砍纹，主要矿物成分为白云岩，局部与泥灰岩互层。
⑧竹叶状灰岩：灰-灰白色，岩石具竹叶状结构，厚层状构造，矿物成分以方解石、白云石为主，裂隙局部发育，产状多为近水平，裂隙面见铁质浸染，局部夹薄层页岩。
隧道场区位于新华夏系第二隆起带太行山块隆，太行山复式背斜北西翼，场区总体上为一个向斜构造，岩层产状总体上较为平缓，但稍有起伏，总体倾向为北西。DK554+250处有一条NNE走向的正断层，倾西，倾角约50°，走向长度2.5km，北东部被第四系覆盖，未见其他褶皱和断层。场区地表岩石有溶蚀现象，浅部岩石风化，节理裂隙发育，将表层岩体切割成碎块状、大块状，层理：330°∠5°、110°∠21°、275°∠11°、307°∠10°、340°∠19°。主要发育三组节理：282°∠70°、173°～190°∠76°、90°∠80°。
3
水文地质特征
隧道左侧距隧道2km为漳河，场区地表水均向漳河排泄。隧址地表水不发育，无常年性地表水体，调查期间均未见地表水。地表水主要为大气降水形成的地表面流，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通；隧道进出口位于山体东、西两侧斜坡位置，分布标高相对较高，地表水对隧道施工影响较小，但应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采取截流、疏排措施。
场区地下水可分为松散岩类孔隙水、碳酸盐类裂隙岩溶水、碎屑岩类裂隙水等三类。
①松散岩类孔隙水：分布于第四系覆盖层中，以渗流、蒸发形式排泄，其动态变化从属补给形成，大气降水直接补给者，动态变化大，有雨即有水，无雨则干涸；接受基岩补给者，一般动态变化不大，为长流水（附近居民生活水源，水量很小）。场区内较小冲沟一般属于前一类，雨后1～3天内流水即缓慢干涸，即过路水。场区第四系厚度小，孔隙水水量贫乏。
②碳酸盐类裂隙岩溶水：赋存于奥陶系、寒武系灰岩、白云岩等岩石中，场区岩溶不甚发育，该类地下水主要补给来源为大气降水。

③碎屑岩类裂隙水：主要分布于浅部基岩裂隙中，主要补给来源为大气降水，以裂隙下降泉的形式排泄，泉流量小，属水量贫乏级。
相对隔水层：隧道工程区内隔水层主要为页岩。
勘察期间未发现地下水。地下水对砼结构无侵蚀性。
预测隧道最大涌水量为1541m3/d。
4
不良
地质
（1）隧道穿行于可溶岩地层内，路肩高于地下水系统水位100～160m；950～1100m、700～800m溶洞系统为古岩溶系统，基本位于路肩以上，隧道开挖会遇到古溶洞、局部会产生涌水或高压涌水；630～660m溶洞系统，岩溶发育低于路肩近百米，对工程影响不大。
（2）DK552+838～DK553+037段为浅埋段，且为可溶岩，岩溶较发育，可能发生突水。
（3）DK553+921～+953段为断层破碎带，可能存在高水头的地下水，应加强预报，加强防范。
（4）隧道出口自然坡度较陡，坡度约为47°，坡面基岩出露，上层覆盖第四系坡洪积角砾土，土质密实程度呈中密，危岩体主要为施工期间边坡开挖形成崩塌落实，规模较小，稳定性一般。
（5）隧道场区特殊岩土为膏溶角砾岩夹薄层石膏岩，成分主要为石灰岩、白云岩及泥灰岩，主要分布于奥陶系中统地层中，地表及浅层部位的石膏已经很少见，本隧道DK552+375～DK553+800段可见于大量层次不能明显的膏溶角砾岩，含石膏层。根据钻孔岩性显示，其胶结形式多呈泥质特征、钙质胶结、少则无胶结，膏溶角砾岩物质成分多有变化，强度差异大，胶结程度极差，暴露易酥裂，遇水易崩解，饱和单轴抗压强度极低，呈弱至中等程度膨胀性及腐蚀性。
3.风险评估对象及目标
评估对象：立家长隧道。
评估目标：通过风险评估工作，识别所有潜在的风险因素，确定风险等级，提出风险处理措施，将各类风险降到可接受水平，以达到保障安全、保护环境、保证建设工期、控制投资、提高效益的目的。
后果或损失与评估目标关系：见表2。
表2 后果或损失与评估目标关系表
评估目标
后果或损失
安全风险
人员伤亡、经济损失、第三方人员伤亡、第三方经济损失、工期延误
工期风险
工期延误、经济损失
投资风险
经济损失、第三方经济损失
环境风险
环境破坏、经济损失、第三方经济损失
4.风险评估人员
参与风险识别人员由具备隧道或地质专业3年以上工作或科研经验，对工程风险有足够认识程度。参与风险评价人员技术职称为工程师及以上，5年以上隧道工程或地质工程工作经验，评估组成员中应包括隧道、地质、线路专业各一名。风险评估小组成员见表3。

表3 风险评估小组成员表

序号
姓名
专业
职务职称
备注
1
陈德中
隧道
高工

2
周凯
隧道
高工

3
马艳春
地质
高工

4
王利莹
隧道
高工

5
王飙
线路
高工

6
袁帅
地质
高工

7
王明华
隧道
工程师

8
龚敏
隧道
工程师

5.风险评估方法及评估程序
以头脑风暴法和专家调查法为主进行本次风险评估。
风险评估基本程序：
（1）对初始风险进行识别，形成风险清单表；
（2）对初始风险进行评价，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级，并最终确定初始风险的等级；
（3）依据风险评价结果和风险接受准则，制定相应的方案和措施；
（4）对风险进行再评估，提出残留风险等级。
（5）风险评估流程图，风险评估流程图见图1。
可以接受
不能接受
风险接受准则
开始预设计
检查勘察资料
对初始风险因素进行识别
对初始风险因素进行评估
确定降低初始风险水平的主要措施
评估设计措施对风险的减轻程度

预设计结束
残留风险

风险水平是否可接受

图1 风险评估流程图

6.风险评估内容
6.1.风险指标体系
立家长隧道风险指标体系见表4。
表4 隧道风险评估指标体系
项目阶段
施工方法
目标风险
风险因素或风险事件
施工阶段
新奥法
安全
塌方
突水（泥、石）
进出洞风险
6.2.风险清单表
分析隧道存在的风险因素、风险事件和风险后果，对整座隧道的风险进行说明，见表5。
表5 立家长隧道风险清单表
序号
风险事件
风险产生的原因
险源类别
后果
1
边坡垮塌
1、洞口浅埋
2、岩层为强风化，边坡岩体破碎
G
人员伤亡
工期延误
投资增加
2
坍塌
1、膏溶角砾岩
2、岩溶较发育
3、岩体破碎
G
人员伤亡
工期延误
投资增加
3
突水（泥、石）
1、岩溶较发育
2、断层带富水
3、岩体破碎，全风化
G
人员伤亡
工期延误
投资增加
注：G－地质因素
6.3.风险分级及接受标准
铁路隧道风险分级包括事故发生概率的等级标准、事故发生后果的等级标准和风险的等级标准，分级标准与风险接受准则参照《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》，见表6～12。
表6 事故发生概率等级标准
概率范围
中心值
概率等级描述
概率等级
>0.3
1
很可能
5
0.03～0.3
0.1
可能
4
0.003～0.03
0.01
偶然
3
0.0003～0.003
0.001
不可能
2
<0.0003
0.0001
很不可能
1
注：（1）当概率值难以取得时，可用频率代替概率。
（2）中心值代表所给区间的对数平均值。
表7 经济损失等级标准
后果定性描述
灾难性的
很严重的
严重的
较大的
轻微的
后果等级
5
4
3
2
1
经济损失(万元)
>1000
300～1000
100～300
30～100
<30
注： “～”含义为包括上限值而不包括下限值，以下各表均同。

表8 工期延误等级标准
后果定性描述
灾难性的
很严重的
严重的
较大的
轻微的
后果等级
5
4
3
2
1
延误时间1（控制工期工程）
（月/单一事故）
>10
1～10
0.1～1
0.01～0.1
<0.01
延误时间2（非控制工期工程）
（月/单一事故）
>24
6～24
2～6
0.5～2
<0.5
表9 相对等级标准
后果定性描述
灾难性的
很严重的
严重的
较大的
轻微的
相对工期延误时间（%）
>10
4～10
1.5～4
0.3～1.5
<0.3
第三方相对经济损失(%)
>10
3～10
1～3
0.5～1
<0.5
表10 环境影响等级标准
后果定性描述
灾难性的
很严重的
严重的
较大的
轻微的
后果等级
5
4
3
2
1
环境影响描述
永久的且严重的
永久的但轻微的
长期的
临时的但严重的
临时的且轻微的
表11 风险等级标准
后果等级
概率等级
轻微的
较大的
严重的
很严重的
灾难性的
1
2
3
4
5
很可能
5
高度
高度
极高
极高
极高
可能
4
中度
高度
高度
极高
极高
偶然
3
中度
中度
高度
高度
极高
不可能
2
低度
中度
中度
高度
高度
很不可能
1
低度
低度
中度
中度
高度
表12 风险接受准则
风险等级
接受准则
处理措施
低度
可忽略
此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测。
中度
可接受
此类风险次之，一般不需采取风险处理措施，但需予以监测。
高度
不期望
此类风险较大，必须采取风险处理措施降低风险并加强监测，且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失。
极高
不可接受
此类风险最大，必须高度重视并规避，否则要不惜代价将风险至少降低到不期望的程度。
6.4.初始风险等级评定
施工阶段风险较大，尤其是安全风险，在条件允许时应尽量进行较为全面的风险评估。由于施工阶段最主要目标就是顺利施工和保证安全，因此评估重点应放在安全上，以按安全风险事故为主要评估目标。
通过对立家长隧道的地层岩性、工程性质、地质构造、水文地质及特殊地质进行详细分析后，统计出立家长隧道在不采取任何措施情况下的目标风险等级（初始风险等级），见表14。
表14 立家长隧道初始风险等级表
序号
段落
长度(m)
风险
事件
成因
初始风险
概率等级
后果等级
风险等级

1
DK551+960～
DK552+374
414
塌方
冒顶
洞口浅埋，强风化边坡，岩体破碎，围岩自稳能力差
4
2
高度
2
DK552+374～
DK553+908
1534
塌方
涌水
存在膏溶角砾岩，围岩较破碎，裂隙水相对集中，断层破碎带，岩溶较发育，围岩稳定性差
4
3
高度
3
DK553+908～
DK555+084
1176
涌水
突泥
古岩溶系统中可能存在积水溶腔
4
3
高度
4
DK555+084～
DK555+332
248
塌方
突水
断层破碎带，岩体破碎，岩溶较发育，地下水富集
4
3
高度
5
DK555+332～
DK556+266
934
涌水
突泥
古岩溶系统中可能存在积水溶腔
4
3
高度
6
DK556+266～
DK556+628
362
塌方
冒顶
洞口浅埋，强风化边坡，岩体破碎，围岩自稳能力差
4
2
高度
7.初始风险处理措施
7.1.落实超前地质预测预报工作
隧道施工时，通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便相应采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。
7.2.实施监控量测工作，及时反馈施工情况，验证设计和预防风险事件
在施工过程中，按照设计文件中的监控量测要求对洞内围岩和支护结构的位移、变形、受力情况以及地表水、地表建筑等进行施工过程的完整监测，提供及时、可靠的信息、评定施工期间围岩和支护结构的稳定性及对周边环境的影响，避免施工安全事故、支护结构破坏等风险的发生。
7.3.风险减缓措施
进出口段和断层带采用三台阶临时仰拱法开挖，其他风险地段加强支护和防排水措施，具体施工方法见立家长隧道施组。
8.残余风险等级评定
通过对立家长隧道初始风险等级评定，对安全风险等级为“高度”、“极高”的风险事件必须采取有效的措施，使风险降低到可以接受的范围。对初始风险采用相应的工程措施处理以后，进行残余风险评估，残余风险等级见表15。
表15 立家长隧道洞内残余风险等级表
序号
段落
长度(m)
风险
事件
处理措施
残余风险
概率等级
后果等级
风险等级
1
DK551+960～
DK552+374
414
塌方
冒顶
加强超前预支护，加强监控量测，并做好边仰坡防护及截排水措施
2
1
低度
2
DK552+374～
DK553+908
1534
塌方
涌水
做好超前地质预测预报，加强超前支护及防排水措施，及时施做二衬
2
2
中度
3
DK553+908～
DK555+084
1176
涌水
突泥
加强超前地质预报，加强防护
2
1
低度
4
DK555+084～
DK555+332
248
塌方
突水
做好超前地质预测预报，加强超前支护及防排水措施，及时施做二衬
2
2
中度
5
DK555+332～
DK556+266
934
涌水
突泥
加强超前地质预报，加强防护
2
1
低度
6
DK556+266～
DK556+628
362
塌方
冒顶
加强超前预支护，加强监控量测，并做好边仰坡防护及截排水措施
2
1
低度

9.风险评估结论
通过风险评估，识别立家长隧道存在涌水突泥、塌方冒顶及塌方突水风险。需通过采取相应措施降低以上风险，但仍有残留风险。施工中应做好相关风险防范工作。

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）