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隧道施工安全风险评估报告定稿

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2020年4月19日
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目 录
第一章 工程概况 3
1.1项目背景 3
1.2隧道概况 3
1.3 工程地质与自然条件 4
1.4隧道围岩分布情况 9
1.5 隧道主体工程设计 10
1.6 主要施工方法 11
1.7 施工监控量测与超前地质预报 12
第二章 评估程序与方法 13
2.1评估目的 13
2.2评估原则 13
2.3评估依据 14
2.4评估程序 15
2.5 评估方法 17
第三章 总体风险评估 21
3.1总体风险评估路线 21
3.2银山隧道工程总体风险评估 25
3.3总体风险评估结果 26
第四章 专项风险评估 27
4.1专项风险评估思路 27
4.2施工过程风险评估 27
第五章 重大风险源估测 46
5.1风险矩阵的建立 46
5.2安全管理评估指标 48
5.3坍塌事故风险估测 50
5.4洞口失稳风险评估 52
5.5风险分布图 54
5.6专项风险评估结果 55
第六章 风险控制措施 56
6.1风险接受准则 56
6.2一般风险源控制措施 56
6.3重大风险源控制措施 59
第七章 评估结论及建议 68
7.1 评估结论 68
7.2 重大风险源控制及建议 70

第一章 工程概况
1.1项目背景
广东省潮州至惠州高速公路是<广东省高速公路网规划( ~2030年)>”九纵五横两环”中”五横”的重要组成部分。位于广东省的东翼地区。路线起于潮州市古巷镇与规划的漳州至玉林高速公路潮州段对接,终于惠东县大岭镇与惠莞高速公路惠州段相接。行政区划隶属广东省的潮州、汕头、揭阳、汕尾、惠州五个地级市,以及五个地级市下辖的潮安县、朝阳区、揭东县、揭西县、普宁市、陆河县、陆丰市、海丰县、惠东县共10个区、县级县级市,本项目的建设将促进珠三角向粤东地区的经济辐射、加强珠三角与福建等”泛珠三角地区的联系,是珠三角与粤东地区、福建东南沿海的有一条高速通道,本项目的如期建成对缓解沈海高速公路的交通压力具有重要的作用。
1.2隧道概况
潮惠高速公路位于广东省的东翼地区。线路起于潮州市古巷镇与规划的漳州至玉林高速公路潮州段对接,终于惠东县大岭镇与惠莞高速公路惠州段相接。其中TJ7合同段位于揭西县坪上、河婆、五云镇境内,起讫桩号为K91+200～K102+000,全长10.803Km。设计车速为100km/h,双向六车道。
银山隧道位于揭西河婆镇南部银山一带,穿越银山山脉,为中低山地貌,起伏较大,山顶最大地面高程182m,进口最低高程98m,出口最低高程102m,最大高差约84m。隧道进口位于一冲沟及侧壁中,出口位于冲沟和斜坡上,隧道正上方山间植被茂密,基本为松树、灌木和竹子,洞口山坡上坟地较多。
隧道布置形式为分离式隧道,隧道起讫桩号左线ZK98+062~ZK98+655,长593m,右线K98+045~K98+575,长530m,设计线间距27.0~32m。
隧道进口位于曲线上,左右线进口位于R=6000的右转圆曲线上,左右线出口位于R=6000的左转圆曲线上。
隧道左线、右线纵坡均为+2.2%(沿路线前进方向上坡为正)。

银山隧道结构设计图

1.3 工程地质与自然条件
1.3.1地形、地貌
银山隧道隧址区在地貌上属于丘陵地貌类型,隧道由银山北麓进入,地形起伏较大。隧道进口处,地形较陡,坡度15~45°,坡向朝东;出口位于冲沟和斜坡上,地形较陡,坡度10~45°,坡向朝西。地表植被发育,主要为低矮灌木和乔木。
1.3.2水文地质条件
1.3.2.1、地表水
区内地表水系较发育,隧道进口、出口两侧冲沟溪流常年不断,水量随季节变化明显,其与线路近于一致。地表水主要为大气降水形成的地表面流,地表径流条件较好,隧道进、出口位于斜坡中部,且地表坡度较陡,有利于地表水的排泄,但汇水面积大,水量多,地表水对隧道施工依然有一定的影响,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。
1.3.2.2、地下水
隧道进、出口处地势相对低洼、勘察期间正值雨季,隧道进口附近沟谷内有溪流,水量不大。地下水主要为基岩裂隙水,含水量较小,接受大气降水的补给,水位埋藏度随季节变化和地势的高低变化而变化。根据勘察结果认为整个隧道一般情况下不会出现大规模的涌水或突水问题,可是由于隧道的开挖改变了天然地下水的径流及排泄等自然条件,隧道将会成为新的局部地下水的排泄基准,从而出现局部渗水和涌水现象,主要表现为雨季地表水沿局部宽大裂隙向隧道内汇集,形成短时涌水现象,同时应注意暴雨期间,由于山间积水排泄不及时,对隧道建设的影响。勘察期间地下水位标高为106.42~162.01m。地下水的补给来源主要为大气降水,其补给量的多少受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理、裂隙的发育程度控制。勘察估算隧道的涌水量530.8m³/d。
1.3.3地层岩性
根据地表工程地质调绘及钻孔揭露:隧道进、出口均被第四系坡残积的粉质黏土覆盖,下伏基岩为燕山早期全~强风化花岗岩,局部有辉绿岩侵入,隧址区岩土层基本特征由上至下(由新至老)分述如下:
(1)第四系坡残积层(Qel+dl)
③1层粉质黏土(Q4dl):红褐、黄褐等色,可塑,干强度及韧性中等,含少量砂砾及碎石,表层含植物根系。
④1层粉质粘土(Q4el):黄褐色,硬塑,土质不均,含5~20%砂砾。
(2)火山岩
1)燕山早期花岗岩 (γ52)
⑥11层全风化花岗岩:黄褐色,原岩结构基本上破坏,尚可辨认,含有较多的石英颗粒。可见铁锰质氧化物,岩芯呈砂土状。
⑥12层强风化花岗岩:灰黄、灰白色,中粗粒结构,节理、裂隙很发育,原岩结构大部分破坏,岩芯呈碎块状,粒径一般2~6cm不等,锤击声哑,易击碎。
⑥13层中风化花岗岩:浅肉红色、灰白色,中粗粒结构,块状构造,主要成分为石英、长石及少量暗色矿物,岩质坚硬,岩面较新鲜,节理、裂隙很发育,岩芯呈柱状,柱长一般15~40cm不等,锤击声脆,不易击碎,RQD=70~83%。
2)燕山期辉绿岩(v6)
⑦12层强风化辉绿岩:黄褐色,辉绿结构,裂隙很发育,岩体破碎,岩芯以碎块状为主,锤击易碎。
⑦13层中风化辉绿岩:深灰色,辉绿结构,块状构造,裂隙发育,局部很发育,岩芯呈饼、块状及短柱状,节长5-15cm,RQD=30%,岩质硬,岩体破碎,岩芯以碎块状为主,锤击声较清脆,不易击碎。
1.3.4 地质构造
隧址区处于区域地质构造影响相对较弱地带,未发现影响场区稳定性的地质构造。隧址区基岩为花岗岩级辉绿岩侵入脉体,无明显的新构造活动痕迹。
1.3.5地震参数
根据<中国地震动参数区划图>(GB18306- )<广东省潮州至惠州高速公路地质灾害危险性评估报告>,隧址区地震基本烈度为VI度,地震动峰值加速度为0.05g。隧址区的抗震设防类别应划为重点设防类,本隧道按提高1度设防,隧道设防烈度VII度。隧道初期支护采用工字钢、小导管、喷射混凝土挂网支护,二次衬砌采用钢筋混凝土,并合理设置沉降缝、施工缝,结构受力满足设防等级要求。
1.3.6不良地质现象
(1)隧址区未见活动性断裂构造经过,也未见大型滑坡、崩塌及泥石流、采空区、岩溶等不良地质作用。
(2)隧道进、出口段全强风化层较厚,洞口边、仰坡开挖易产生滑塌,对洞口的稳定构成一定影响,以低缓坡率为宜,并及时进行坡面防护,同时,隧道进洞口存在偏压,设计时应采用相应措施。
(3)隧道出口段埋深较浅,洞顶岩土层较薄,施工开挖过程中易引起冒顶坍塌事故,应引起注意。
(4)隧道进口附近发育有小溪流,多山间汇水,汛期短时暴雨如得不到及时排泄,易造成洪水回灌隧道,施工期间应注意排水工作。
1.3.7 隧道工程地质条件评价
1、隧道分段工程地质条件评价
该隧道设计为小净距隧道,根据探测结果,分别按左、右线的里程桩号、围岩级别分段评述如下:
Ⅰ隧道右洞
(1)隧道进口K98+045~K98+160段,全长115m。岩性为灰白、浅肉红色全强风化花岗岩,节理裂隙发育,岩体较破碎,稳定性差。开挖后围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌。地下水以基岩裂隙水为主。[BQ]=193.2<250,隧道围岩等级为Ⅴ级。
(2)隧道洞身段K98+160~K98+270、K98+335~K98+390段,全长165m。围岩为灰白色中风化花岗岩,垂直节理裂隙较发育,岩体较破碎,稳定性较差,开挖后拱顶无支护时,可产生较大坍塌,侧壁有时失去稳定。地下水为基岩裂隙水。251<[BQ]=314<350,隧道围岩等级为Ⅳ级。
(3)隧道洞身段K98+270~K98+335段,全长65m。围岩为灰白色中风化花岗岩,垂直节理裂隙较发育,岩体较破碎,稳定性一般,开挖后拱顶无支护时,可产生小坍塌,侧壁基本稳定。地下水以基岩裂隙水为主。351<[BQ]=395.75<450,隧道围岩等级为Ⅲ级。
(4)隧道出口K98+390~K98+575段,全长185m。隧道出口段,洞身围岩为全~强风化花岗岩。节理裂隙发育,岩体较破碎~破碎,稳定性差,开挖后围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌。地下水为基岩裂隙水。[BQ]=193.2<250,隧道围岩等级为Ⅴ级。
Ⅱ隧道左洞
(1)隧道进口ZK98+062~ZK98+160段,全长98m。岩性为灰白、浅肉红色全强风化花岗岩,节理裂隙发育,岩体较破碎,稳定性差。开挖后围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌。地下水以基岩裂隙水为主。[BQ]=193.2<250,隧道围岩等级为Ⅴ级。
(2)隧道洞身段ZK98+160~ZK98+270、ZK98+340~ZK98+420段,全长190m。围岩为灰白色中风化花岗岩,垂直节理裂隙较发育,岩体较破碎,稳定性较差,开挖后拱顶无支护时,可产生较大坍塌,侧壁有时失去稳定。地下水为基岩裂隙水。251<[BQ]=314<350,隧道围岩等级为Ⅳ级。
(3)隧道洞身段ZK98+270~ZK98+340段,全长70m。围岩为灰白色中风化花岗岩,垂直节理裂隙较发育,岩体较破碎,稳定性一般,开挖后拱顶无支护时,可产生小坍塌,侧壁基本稳定。地下水以基岩裂隙水为主。351<[BQ]=395.75<450,隧道围岩等级为Ⅲ级。
(4)隧道出口ZK98+420~ZK98+655段,全长235m。隧道出口段,洞身围岩为全~强风化花岗岩。节理裂隙发育,岩体较破碎~破碎,稳定性差,开挖后围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌。地下水为基岩裂隙水。[BQ]=193.2<250,隧道围岩等级为Ⅴ级。
(2)隧道洞口稳定性评价
隧道进、出洞口地形地貌属丘陵地貌,进、出洞口地形较陡,地层主要为全、强风化花岗岩局部有辉绿岩脉体侵入,自然边坡稳定性较好。因全、强风化层较厚,洞口边、仰坡开挖易产生滑塌,建议以低缓坡率为宜,并及时进行坡面防护。同时,隧道进洞口存在偏压。
1.4隧道围岩分布情况
根据<公路隧道设计规范JTJ D70- >中有关隧道围岩分级标准的规定,参考钻探、物探、岩土测试资料和区域地质资料,经综合定性分析和围岩质量指标BQ值的定量计算,本隧道围岩可分为Ⅳ、Ⅴ级。
银山隧道具体分级分段情况见下表。
银山隧道围岩分级分段划分表
左线
右线
分段里程
长度m
级别
分段里程
长度m
级别
ZK98+062～ZK98+160
98
Ⅴ
YK98+045～YK98+160
115
Ⅴ
ZK98+160～ZK98+270
110
Ⅳ
YK98+160～YK98+270
110
Ⅳ
ZK98+270～ZK98+340
70
Ⅲ
YK98+270～YK98+335
65
Ⅲ
ZK98+340～ZK98+420
80
Ⅳ
YK98+335～YK98+390
55
Ⅳ
ZK98+420～ZK98+655
235
Ⅴ
YK98+390～YK98+575
185
Ⅴ
1.5 隧道主体工程设计
1.5.1、洞门位置及洞门形式
银山隧道进口段地形较陡,洞前开阔,覆盖层较厚,在确保安全的前提下,贯彻”早进晚出”原则,提倡”零”开挖理念,采用新奥法:本着先排水,预支护,短进尺,弱爆破的方法进洞施工。
出口地形较陡,沟多而深,洞前较狭窄,覆盖层较厚。因路线线位较低,隧道洞门结合路堑,采用端墙式洞门。
1.5.2、支护设计
隧道洞身衬砌根据新奥法原理采用复合式衬砌,以锚杆、喷射混凝土或钢筋网喷射混凝土、钢拱架为初期支护,模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护,共同组成永久性承载结构。衬砌设计支护参数首先根据围岩级别、工程地质水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等以工程类比拟定,然后应用数值计算对结构进行内力分析及强度校核,最终确定设计支护参数。为了与结构设计模式相适应,要求二次衬砌采用先墙后拱法施工,现场模筑。
1.5.3、洞口设计
银山隧道进出口,分别采用削竹式洞门和端墙式洞门,洞口边仰坡防护在回填面以下采用喷锚网防护,回填面以上采用挂三维网绿化防护(坡比为1:1)隧道进出口均采用明洞形式,左右线进口明洞长20m,左右线出口洞门均为5m,洞口段范围内采用长管棚超前支护。
1.6 主要施工方法
本标段隧道开挖方式主要采用新奥法,施工中严格遵守”管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、紧封闭”十八字方针实行动态设计,信息化施工。
洞口开挖采用管棚超前支护,洞口尽量采用人工开挖。
洞身开挖主要采用钻爆法施工,围岩较差地段的施工将遵循”弱爆破、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的原则,结合反馈信息及时优化调整设计参数,防止岩体坍塌。
隧道施工需要说明的事项:
1、隧道施工各专项方案和组织计划详见”实施性施工组织设计”。
2、银山隧道左洞长593m,右洞长530m,为中公路隧道,银山隧道安排隧道施工队从进口端和出口端左右线同时进行施工。
3、银山隧道各级围岩采用的施工方法为:Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法或单侧壁导坑法,Ⅳ级围岩采用上下台阶弧形导坑法开挖。
4、Ⅴ级围岩采用机械配合人工开挖,尽量减小对围岩的扰动,Ⅳ级围岩台阶法施工上台阶采用光面爆破、下台阶采用预裂爆破,确保洞体的成型效果。
5、隧道爆破施工一般地段采用普通2#岩石炸药,地下水发育地段采用抗水型乳化炸药。
6、为了保证洞室爆破后的周边成型效果,尽量减小对周边围岩的扰动,光面爆破周边孔采用间隔不藕合装药结构,利用导爆索的传爆作用实现最佳的光爆效果。导爆索为红色,外径＜5.5mm,爆速≥6000m/s,每米折合装药量20g,严禁用钝器砸断。
7、为了保证工程质量和施工人员的安全,二次衬砌距开挖掌子面的距离按如下要求进行施工:
⑴、Ⅳ级围岩,二次衬砌到掌子面的距离不宜大于80m;
⑵、Ⅴ级围岩,二次衬砌到掌子面的距离不宜大于60m。
8、隧道生产用电采用”三相五线”制,银山隧道进口安装两台400KVA的变压器,保证满足隧道施工用电的要求。
衬砌施工主要采用拱架施工和二衬作业台车进行是施工。
1.7 施工监控量测与超前地质预报
本标段隧道监控量测的主要内容包括工程地质及现状的观察、周边收敛位移、拱顶下沉、地表下沉、锚杆内力及抗拔力,及时掌握及衬砌的应力应变状态。
本标段隧道采用EKKO地质雷达、TSP超前地质预报和超前地质钻孔进行超前地质预报。

第二章 评估程序与方法
2.1评估目的
本隧道施工安全风险评估旨在根据隧道地勘资料、设计文件、施工组织文件及现场踏勘情况,结合国内外相关研究成果和工程实践,辨识隧道施工过程中的风险,对辨识出的风险进行估测,并从施工安全的角度,提出相应的安全措施,以有效控制施工安全风险,较少重特大安全生产事故的发生,降低人员伤亡和经济损失,保障公路隧道工程建设的安全。
为全面、科学地实施施工安全风险评估,评估小组在分析地勘资料、设计文件及施工组织文件的基础上,结合现场调研情况,依据相关标准、规范和指南,结合国内外现有研究成果,对潮惠高速公路TJ7合同段隧道施工安全进行分析。经过对地质条件、施工方法适用性、气候条件、安全管理水平等方面进行分析,经过总体风险评估、专项风险评估和重大风险源估测,辨识可能存在的安全不利因素,从安全防护、安全管理等方面提出一般风险源和重大风险源的控制措施,为下一步施工安全管理提供技术支持。
2.2评估原则
本次评估以国家现行的有关安全生产的法律、法规及技术标准为依据,以<广东省潮州至惠州高速公路TJ7标段两阶段施工图设计文件>、<潮惠高速公路TJ7标施工组织设计>及招标文件等为基础,以评估小组客观、严谨的态度为保障,用科学的评估方法和规范的评估程序,按照交通运输部<公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)>有关要求,坚持科学性、客观性、公正性、可靠性等原则,对该项目开展施工安全风险评估工作,同时遵循下列原则:
(1)严格执行国家、地方与行业现行有关质量安全方面的法律、法规和标准,保证评估的科学性和公正性。
(2)采用可靠、先进适用的评估技术,确保评估质量,突出重点。
(3)遵循动态风险评估的原则。当工程设计方案、施工方案、工程地质、水文地质、施工队伍等孕险环境与致险因子发生重大变化时,应重新进行风险评估。
2.3评估依据
(1)、交通运输部<公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南>(试行);
(2)、<公路工程技术标准>(JTG B01- );
(3)、<公路隧道设计规范>(JTG D70- );
(4)、<公路隧道施工技术规范>(JTG F60- );
(5)、<公路工程地质勘察规范>(JTG C20- );
(6)、<公路工程抗震设计规范>(JTJ 004-89);
(7)、<锚杆喷射混凝土支护技术规范>(GB 50086- );
(8)、<混凝土结构设计规范>(GB 50010- );
(9)、<建筑地基处理技术规范>(JTJ 79- );
(10)、<建筑地基基础设计规范>(GB 50007- );
(11)、<建筑边坡工程技术规范>(GB 50330- );
(12)、<公路隧道交通工程设计规范>(JTG/T D71- );
(13)、<广东省潮惠高速公路第TJ7合同段银山隧道两阶段施工图设计>;
(14)、<广东省潮惠高速公路第TJ7合同段施工组织设计>;
(15)、<广东省潮惠高速安全标准化管理手册>;
(16)、其它相关资料文件
2.4评估程序
根据交通运输部颁布的<关于开展公路桥梁与隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知>(交质监发[ ]217号)规定,本项目施工安全风险评估程序包括如下几个步骤。如同2-1所示。

成立评估小组
现场勘查
资料分析
制定评估计划
专项评估范围
总体风险评估
总体风险评估
专项风险评估
确定评估范围

风险控制评估
确定评估结论
编制评估报告

图2-1 项目施工安全风险评估流程
2.4.1 确定评估范围
根据交通运输部<关于开展公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知>(交质监【 】217号)要求,以及广东省交通运输厅和广东潮惠高速公路有限公司的相关要求,结合潮惠高速公路TJ7标隧道工程的建设规模,确定本次施工安全风险评估的范围为银山隧道。
2.4.2 成立评估小组
根据交通运输部<关于开展公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知>(交质监【 】217号)要求,结合本项目工程特点,由任少强、罗铁钢、张金星、郭忠、张旭东、李剑伟、曾志雄、陈佳等8人组成评估小组,明确职责分工,开展施工安全风险评估工作。评估小组负责人由任少强来担任,评估小组人员名单如下表:
序号
评估小组
姓名
职称
职务
备注
1
组长
任少强
教授级高工
集团公司总工程师

2
副组长
罗铁钢
高级工程师
项目经理

3
组员
张金星
高级工程师
注册安全工程师
项目总工程师

4
组员
郭忠
工程师
安全总监

5
组员
张旭东
工程师
安全负责人

6
组员
李剑伟
高级工程师
工区负责人

7
组员
曾志雄
高级工程师
工区技术负责人

8
组员
陈佳
工程师
工程部长

2.4.3 制定评估计划
评估小组根据本项目特点、项目开工时间、工程进度,以及资料收集分析和现场勘察情况,制定详细的施工安全风险评估计划,明确了评估重点,以指导施工安全风险评估工作顺利开展。
2.4.4总体风险评估
评估小组根据以往类似结构工程安全事故情况,应用<指南>推荐的指标体系法,根据项目隧道工程的地质环境条件、建设规模、结构特点等孕险环境与致险因子,评估银山隧道的整体风险,确定工程总体风险等级,筛选专项风险评估的范围。
2.4.5专项风险评估
评估小组按照施工组织设计所确定的施工工法,分解施工作业程序,结合工序作业特点、环境条件、施工组织等致险因子,辨识施工作业活动中典型事故类型,建立风险源普查清单,并经过风险分析和估测,确定重大风险源。按照<指南>推荐方法评估重大风险源的风险等级。
专项风险评估的基本程序包括:风险源普查、辨识、分析,并针对一般风险源和重大风险源进行估测、控制。具体流程如图2-2所示,具体评估技术路线如图2-3所示。
2.4.6 风险控制措施
根据风险接受准则的相关规定,按照成本效益原则,确定银山隧道施工过程中的风险控制措施建议。
2.4.7 确定评估结论
根据总体评估和专项评估结果,确定项目风险评估的结论,并提出项目参建单位落实风险控制措施的建议。
2.5 评估方法
评估过程中使用的评估方法主要有:专家评议法、风险评价矩阵法、指标体系法。
总体风险评估采用专家评议法和指标体系法。经过专家评议法,加上总体风险评估指标体系,并对各指标打分。根据专家打分结果,进行风险估测,专项风险评估采用专家评议法和风险评价矩阵法。充分结合专家经验,对各施工工序中的风险源进行普查、分析和估测。重大风险评估采用专家评议法和指标体系法。
其技术路线如图2-2所示。

风险源辨识
资料收集和现场勘察
施工作业程序分解
分析主要事故类型
成立风险评估小组
相关人员调查
评估小组讨论
专家咨询

风险分析
分析事故的致险因子
确定物的不安全状态、
人的不安全行为以及环境因素

鱼刺图法
一般风险源
检查表法
LEC法
重大风险源
风险矩阵法
指标体系法
隧道
风险控制
风险控制措施建议
评估过程记录及签字
编写评估报告
形成图1
风险源普查清单表
形成
风险分析表
形成
风险估测汇总表
形成
重大风险源风险等级表

动态评估
风险估测

图2-2 专项风险评估流程图

隧道工程风险评估

总体风险评估
建立指标体系

专家打分
指标体系法
专家调查法
风险估测

专项风险评估
工序分解
指标体系法
专家调查法
风险源普查
风险源分析
风险源估测

后果评估
风险评价
致险因子分析
可能性评估
风险矩阵法
专家调查法
重大风险源评估

风险应对策略
一般风险源控制措施
安全防护
安全管理
安全教育
专项方案
重大风险源控制措施

图2-3隧道施工安全风险评估技术路线图
第三章 总体风险评估
3.1总体风险评估路线
隧道工程施工安全总体风险评估是根据工程的地质环境条件、建设规模、结构特点等孕险因子,评估隧道工程整体风险,估测其安全风险等级。属于静态评估。
根据<公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)>推荐,隧道工程采用风险指标体系法进行总体风险评估,评估思路如下:
(1)现场勘查,收集与总体风险评估相关的基础资料;
(2)分析<指南>中风险评估指标体系是否能较好的反映本工程的特点与难点,如有不妥,适当调整;
(3)根据工程具体情况,对照风险评估指标体系,依次对各评估指标的进行风险赋值,并求和得出总体风险值;
(4)根据总体风险分级标准,确定隧道工程施工安全总体风险等级。
3.1.1总体风险评估指标体系
按照<指南>推荐的指标体系法,银山隧道工程施工安全总体风险评估主要考虑隧道地质条件、开挖断面、隧道全长、洞口形式、洞口特征五个评估指标,评估指标的分类、赋值标准如表3-1所示:
表3-1 隧道工程总体风险评估指标体系
评估指标
分类
分值
说明
地质G=(a+b+c)
围岩情况a
1、Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度70%以上
3-4
根据设计文件和施工实际情况确定
2、Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度40%以上、70%以下
2
3、Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度20%以上、40%以下
1
4、Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度20%以下
0
瓦斯含量b
1、隧道洞身穿越瓦斯地层
2-3
2、隧道洞身附近可能存在瓦斯地层
1
3、隧道施工区域不会出现瓦斯
0
富水情况c
1、隧道全程存在可能发生涌水突泥的地质
2-3
2、有部分可能发生涌水突泥的地质
1
3、无涌水突泥可能的地质
0
开挖断面A
1、特大断面(单洞四车道隧道)
4

2、大断面(单洞三车道隧道)
3

3、中断面(单洞双车道隧道)
2

4、小断面(单洞单车道隧道)
1

隧道全长L
1、特长(3000m以上)
4

2、长(大于1000m、小于3000m)
3

3、中(大于500m、小于1000m)
2

4、短(小于500m)
1

洞口形式S
1、竖井
3

2、斜井
2

3、水平洞
1

洞口特征C
1、隧道进口施工困难
2
便道、地形综合考虑
2、隧道进口施工较容易
1
注:1 、指标的取值针对单洞
2、表中”以上”表示含本数,”以下”表示不含本数
3.1.2总体评估模型
根据<公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南>(试行)推荐,本项目隧道工程施工安全总体风险大小计算公式为:
R=G(A+L+S+C),其中,
式中:
G指隧道、竖井、斜井路线周围的地质所赋分值;
A指标准的开挖断面所赋分值;
L指隧道入口到出口的长度所赋分值(计算隧道长度时将隧道竖井、斜井长度计算在内);
S指成为通道的隧道出入口的形式所赋分值;
C指隧道洞口地形条件所赋分值;
评估指标体系中各指标所赋值应结合工程实际,综合考虑各种因素的影响程度而定,数值应取整数。
3.1.3总体风险分级标准
计算得到总体风险值R后,对风险等级阈值运用蒙特卡洛随机抽样模型进行界定。
(1)总体分布检验
危险度样本空间总体分布检验采用K-S(Kolmogorov-Smirnov)法,其基本原理如下:设观测样本值为χ1,…,χn,再设某理论分布F(χ),则提出如下假设:
Dη(χ)=sup│Sn(χ)-F(χ)│
Hη:样本值符合F(χ)分布。检验统计量: -∞＜n＜+∞ ,其中Sn(χ)对应于样本的累积频率:

0,χ＜χ1
K
Sn(χ)= — χk＜＜χ＜＜χk+1
N
　　　　　　　　　　　　　　　　　　1,χ＞＞χn

式中:χ1,…,χn是排序后的样本的大小。
在K-S检验中,Sn(χ)和F(χ)在整个测试范围内的最大值D就是理论模型和观测数据之间差值的量度,则有:
Limp(√nD＜＜λ)=L(λ)(λ＞0)
L(λ)=1-2∑(-1)ι-1e-2j2λ2
由此,若H0为真,则当n→∞时,√nD的分布函数将收敛到L(λ);若D的观测值为d,则当
α=P(D＞d)= P(√nD＞√nD)=1-L(√nD)≡Qks(√nD)为小值时,拒绝接受假设,即认为样本χ1,…,χn不是来自F(χ)。
经过交通运输部科学研究院已编制的计算程序,应用蒙特卡洛随机抽样技术,抽样次数为10H,样本的值域空间在累积频率图上呈现钟形分布。K-S总体分布检验结果显示,所输入数据的总体符合正态分布。
(2)风险等级阈值界定
根据概率论”大数定律”,对随机抽样的128个样本进行统计计算,以平均值X代替总体样本平均值U,其估计可靠性如下:
100
N≥
1-R
式中:
N—模似次数;
R—可靠度。
按正态分布函数,可得各风险等级的阈值区间。同时,结合工程实际对风险等级阈值修正,得到隧道工程施工安全总体风险分级标准,如表3-2所示。
表3-2隧道工程施工安全总体风险分级标准
风险等级
计算分值R
等级Ⅳ(极高风险)
22分及以上
等级Ⅲ(高度风险)
14~21分
等级Ⅱ(中度风险)
7~13分
等级Ⅰ(低度风险)
0~6分
3.2银山隧道工程总体风险评估
评估指标
分类
分值
说明
地质G=(a+b+c)
围岩情况a
Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度40%以上、70%以下
2
根据设计文件和施工实际情况确定
瓦斯含量b
隧道施工区域不出现瓦斯
0
富水情况c
有部分可能发生涌水突泥的地质
1
开挖断面A
大断面(单洞三车道隧道)
3

隧道全长L
中隧道
2

洞口形式S
水平洞
1

洞口特征C
隧道进口施工困难
2
便道、地形综合考虑
表3-3 银山隧道评估指标体系
风险赋值说明:
地质条件
围岩情况:银山隧道左线Ⅴ级围岩333m占隧道全长56.155%;银山隧道右线Ⅴ级围岩300m占隧道全长56.6%。
考虑风险最不利状态,”Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧道长度40%以上、70%以下”,其最终风险分值为2分。
瓦斯含量:根据地质勘探资料,施工区不会出现瓦斯,瓦斯含量b分值为0分。
富水情况:该隧道工程地质及水文地质虽条件复杂,但涌水突泥可能的地质,富水情况c分值为0分。
开挖断面:隧道为分离式双向六车道,开挖断面为大断面,风险分值A为3分。
隧道全长:隧道右洞长530m,左洞长593m,隧道全长L风险值为2分。
洞口形式:本隧道洞口未设置竖井、斜井,属于水平洞,风险分值确定为1分。
洞口特征:隧道进口施工较困难,洞口特征C风险分值为2分。
银山隧道施工安全总体风险大小计算公式为:
R=G(A+L+S+C)=2×(3+2+1+2)=16,14≤R＜21
3.3总体风险评估结果
根据上述结果,银山隧道施工安全总体风险评估结果如表3-4所示
表3-4总体风险评估结果汇总表
隧名
总体风险分值
风险等级
备注
银山隧道
16
Ⅲ级(高度风险)
纳入专项风险评估
根据隧道工程施工安全总体风险分级标准,判断银山隧道施工风险等级属Ⅲ级,为高度风险隧道工程。根据<指南>要求,属于风险等级在Ⅲ级(高度风险)及以上的隧道工程,故纳入专项风险评估范围。
第四章 专项风险评估
4.1专项风险评估思路
隧道工程专项风险评估是以总体风险评估等级为Ⅲ级(高度风险)及以上隧道工程中的施工作业活动作为评估对象,根据其作业风险特点以及类似工程事故情况,进行风险源普查,并针对其中的一般风险源和重大风险源进行量化估测,提出相应的风险控制措施,属于动态评估。
本项目主要针对隧道结构特征,经过分析总体施工方案,从施工过程中的重大风险源估测方面开展专项评估工作,以减少不确定性因素给施工安全带来的影响,获取隧道施工过程中存在的重大风险源及主要风险因素,并对其进行风险等级评价,提出风险控制措施降低各种风险,从而提高工程风险控制水平,为隧道施工监督和参建单位风险管理作出科学决策。
其关键步骤如下:
1)分解施工作业程序,形成评估单元;
2)辨识评估单元中的典型事故类型,建立风险源普查清单;
3)利用安全系统工程的方法进行风险分析;
4)辨识一般风险源和重大风险源;
5)对重大风险源进行风险估测,并提出风险控制措施。
4.2施工过程风险评估
施工过程风险评估是专项风险评估的核心。首先,根据隧道工程作业特点进行作业程序分解;然后 ,以施工作业活动作为评估对象,根据其作业风险特点以及类似工程事故情况,进行风险源普查,并针对其中一般风险源和重大风险源进行量化估测;最后提出相应的风险控制措施。
4.2.1施工作业程序分解
隧道工程施工作业程序分解主要是指分部分项工程及关键工序(单位)作业的划分。本项目参照<公路工程质量检验评定标准>(JTGF80/1- )规定,结合施工组织设计文件所确定的施工工艺,将本项目隧道工程按照单位工程—分部工程—分项工程—工序(单位)作业的层次进行分解,明确单位作业主要工序、施工方法、作业程序、机械设备和建筑材料等特点。
专项风险评估单元能够是分部工程、分项工程或工序(单位)作业,评估单元大小视风险评估具体需求而定。为方便风险评估,隧道工程施工作业活动一般分解到单位作业。本项目隧道工程主要施工作业活动分解如表4-1所示
表4-1施工作业程序分解清单
分部工程
分项工程
单位作业
一、临时工程
1.场地平整
a.便道施工及危险处理
2.施工场地布置
a.临时建筑
b.混凝土拌和场
c.钢拱架、锚杆等加工场
d.弃渣场
二、洞口边坡工程
1.边坡开挖及防护
a.地表清除(清表)
b.坡面开挖
c.弃土运输
d.打设锚杆
e.喷射混凝土
f.截水沟开挖
2.洞口施工
a.洞口测量
b.架设钢拱架
c.洞口管棚或小导管施工
d.注浆
e.洞口开挖(爆破或机械开挖)
f.锚杆支护
g.明洞工程
三、洞身开挖
1.隧道开挖
a.中心线及高程测量
b.布孔
c.钻孔
d.装药及结线
e.起爆
f.通风
g.盲炮检查和危石清理(找顶)
h.出渣
2.初期支护
a.初喷
b.立钢拱架
c.钢筋网铺设
d.打锚杆
e.喷射混凝土
3.仰拱施工
a.仰拱开挖
b.仰拱钢拱架施工
c.绑扎钢筋
d.混凝土浇筑
4.监控量测
a.监测仪器装设及量测
四、二次衬砌
1.防水层工程
a.搭设施工台车
b.初支表面处理
c.土工布铺设
d.防水板铺设
2.二次衬砌
a.钢筋绑扎
b.模板架设
c.混凝土浇筑
d.养生
e.拆模
五、其它工程
1.管沟施工
a.管沟混凝土工程
2.路面工程
a.沥青或混凝土路面摊铺
3.交通工程
a.机电工程
b.安全设施
施工作业程序分解后,经过评估小组讨论、专家咨询等方式,分析评估单元内可嫩发生的典型事故类型,形成本项目隧道的风险源普查