XXXX隧道风险评估报告.doc

XXXXXXXXXXXXXXXXXX工程站前二标XXXXXXXXX隧道风险评估报告编制： 复核： 审核： 中铁XX局集团有限公司XX铁路工程指挥部2011年4月目 录1编制依据11.1隧道设计基础资料11.2相关的国家和行业标准、规范及规定12隧道概况22.1地质概况22.2不良地质及特殊岩土22.3水文地质23设计概况43.1洞口设计43.2洞身设计43.3防排水43.4施工组织43.5弃渣及环保54风险评估对象及目标65风险评估程序和评估方法75.1风险评估基本程序75.2风险评估流程图75.3 风险评估方法76施工阶段风险因素核对表97风险评估内容127.1风险指标体系127.2风险清单表127.3风险分析及接受标准137.4初始风险等级评定147.5初始风险处理措施157.6残余风险等级评定168风险评估结果179针对主要危险源的处理179.1一般地质地段隧道施工的安全技术措施179.1.1开挖179.1.2出碴199.1.3支护209.1.4衬砌209.2不良地质地段隧道施工的安全技术措施219.2.1隧道穿越断层破碎带等软弱围岩地层的防塌方处理措施219.2.2隧道穿越岩溶地段防突水突泥处理措施239.2.3隧道防止大变形的措施269.2.4隧道小型溶洞的处理措施279.3驻地防洪措施2910、隧道抢险预案措施2910.1应急准备和响应组织准备3010.1.1 目的3010.1.2适用范围3010.1.3组织机构3010.1.4应急救援组织管理职责3010.1.5 生产安全事故应急救援程序：3110.1.6应急救援领导小组职责3110.2 隧道施工围岩坍塌突发事故抢险预案3210.3 岩爆突发事故抢险预案措施3310.4 瓦斯突发事故抢险预案措施3510.5 岩溶突发事故抢险预案措施3610.6 突水、突泥突发事故抢险预案措施3710.7 应急救援物资、设备3840XXXXXXXXX隧道风险评估报告1编制依据1.1隧道设计基础资料（1）XXXXXXXXX隧道施工图纸（2）XX隧参图纸（3）隧道工程地质勘察报告1.2相关的国家和行业标准、规范及规定 （1）铁路隧道设计规范 （TB10003-2005） （2）铁路隧道工程施工技术指南 （TZ204-2008） （3）铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南 （TZ231-2007） （4）铁路隧道防排水技术规范 （TB10119-2000） （5）铁路工程抗震设计规范 （GB50111-2006）（2009版） （7）铁路隧道辅助导坑技术规范 （TBJ10109-95） （7）铁路工程施工安全技术规程 （TB10401.1-2003） （8）铁路工程建设项目水土保持方案技术标准 （TB10502-2005） （9）铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制方法 （铁建设2007-152号文） （10）铁路隧道风险评估与管理暂行规定 （铁建设2007200号）2隧道概况隧道位于XXXXXXXX隧道与XXXXXXXX特大桥之间，进口里程为DK00+000，出口里程为DK0+000，隧道全长为XXXX米，全隧处于左偏曲线上，单面下坡。进口端有XXX断层经过，岩体极碎，胶结较差，局部可能富含地下水，施工中遇突水、突泥及洞顶坍塌、掉快、塌陷风险较大。出口端灰岩地段位于岩溶水平循环带中，岩溶发育，施工中存在突水突泥风险。2.1地质概况2.1.1地形地貌隧道位于XX盆地北西侧边缘中低山区，地形起伏较大，横向冲沟发育。地面高程18002084m，相对高差小于300m，存在一处浅埋段，最小埋深2m，自然横坡一般200400，局部地形陡峻，为陡壁。测区多为荒坡、旱地，植被一般。隧道进、出口有公路及便道相通，交通较方便。2.1.2地层岩性测区上覆第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）粉质黏土、细圆砾图，坡残积层（Q4dl+el）黏土、细角砾土，溶洞填充物（Q4ca）粉质粘土，第四系中更新统（Q2 al+pl）粉质黏土；下伏基岩为前震旦系大龙口组（Pt1d）灰岩夹板岩，前震旦系黑山头组（Pt1hs）板岩。2.2不良地质及特殊岩土2.2.1岩溶发育在隧道出口端灰岩（Pt1d）中，据钻孔揭示共发育4个溶洞，均为充填、半充填溶洞，无流水痕迹，隧道施工可能遇涌水、突泥，局部塌陷等，对隧道施工有较小影响。2.3水文地质2.3.1地表水隧道测区属XX水系。地表水系以浅切割低中山沟谷，坡面侵蚀性冲沟为特征，坡面型沟谷侵蚀较强烈，多呈羽状或树枝装分布，由于区内降雨量偏少而蒸发量大，多属季节性流水沟谷，地表明流少，季节性变动大，旱季疏干，仅西河二水库“U”型沟中有常年流水，主要受大气降水补给。2.3.2地下水地下水主要为松散岩类孔隙潜水及岩溶水二大类型。3设计概况3.1洞口设计隧道进口DK00+000、出口DK00+000处明暗分界里程处拱部分别设置一环108mm大管棚。3.2洞身设计全隧均采用复合式初砌，洞口段、浅埋段、偏压段及断层破碎带段采用加强初砌，浅埋段DK00+000、DK00+000处明暗分界里程处拱部分别设置一环108mm大管棚。隧道采用进口、出口浅埋段明洞两口掘进，浅埋明洞段进入正洞后向进出口两方向掘进。级围岩采用台阶法施工，V级围岩采用台阶法或CRD法施工。施工工法可根据隧道监控量测的结果做出相应的高调整。3.3防排水本隧道防排水以环境保护要求为主导，采取“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。在地下水发育且水文环境有严格要求的段落，防排水采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到防水可靠、经济合理的目的。3.4施工组织全隧道共分为进口、出口浅埋段两个工区。施工中按下列规定进行风险控制：（1）隧道洞口及浅埋隧道施工前应对附近山体的地形、地貌及地质情况进行调查。由于爆破作业可能引起边坡溜塌、岩崩、滑坡或影响山体稳定时，应先治理后施工。对既有隧道或行车设备有影响时，施工中宜采用地质雷达超前预报和短台阶、强支护、弱爆破、初砌紧跟等综合技术措施。（2）隧道施工期间应开展监控量测工作及超前地质预报工作，并将其纳入正常施工工序。对既有隧道有较大影响时，应调整或变更施工工艺或方法，将影响控制在安全允许范围内。（3）监控量测工作应紧接开挖、支护作业，并应按设计要求和有关规定布点和实施监控量测。监控量测项目见表3-1。表3-1 隧道监控量测项目序号监测项目测试方法和原因测试精度备注1洞内、外观察现场观察；地质罗盘洞内裂缝监测和监测2水平净空变化测量隧道净空变化测定仪（收敛计）0.1mm一般进行水平收敛测量3拱顶下沉测量水准测量的方法：水准尺、钢尺1mm4浅埋隧道地表下沉测量水准测量的方法：水准尺、塔尺1mmHO2b5爆破震动观察爆破震动记录仪相邻结构物等注：表中HO为隧道埋深；b为隧道最大开挖宽度。3.5弃渣及环保本隧道弃渣均弃于适当的位置，弃渣坡脚采用浆砌片石挡墙挡护，渣顶设截水天沟，渣场坡面及顶面均予以绿化；施工中产生的废碴、废液不得随意弃置、排放，应引到指定设施，并经过沉淀等到措施后，按国家有关规定排放。4风险评估对象及目标评估对象：XXXXXXXXX隧道。评估目标：侧重于安全风险，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，从而达到保障安全、保所环境、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4-1。表4-1 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5风险评估程序和评估方法5.1风险评估基本程序1、对初始风险进行估计，分别确定各风险因素对目标风险发生的概率和损失。风险概率难以取得时，可用风险频率代替。2、分析各风险因素对目标风险的影响程度。3、评估初始风险等级。4、根据评价结果制定相应的风险处理方案或措施。5、对风险进行再评估，提出残留风险。5.2风险评估流程图风险评估流程图见图5-1。5.3 风险评估方法参照铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号）的过程方法，开展对XXXXXXXXX隧道安全风险评估。图51 风险评估流程图6施工阶段风险因素核对表XXXXXXXXX隧道施工典型风险因素识别表参见铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号）表4-11针对XXXXXXXXX隧道特点，对XXXXXXXXX隧道风险因素识别表详见如下表所示。表6-1 隧道施工风险因素核对表 风险事件风险因素塌方瓦斯突水（泥、石）大变形岩爆其他施工准备 情况施工地质 勘察开挖情况开挖方式循环进尺瓦斯预抽放爆破器材检查和落实预留变形量掌子面减压措施应力释放措施地下水处理爆破方法隧道超挖情况进洞开挖情况落底挑顶断面变化处或工法转化处其他通风情况通风系统通风设备通风质量其他施工期防排水注浆堵水措施排水措施降水措施其他火源控制措施洞口火源检查焊接切割等危险作业规章制度及执行进洞人员禁穿化纤服装其他支护及衬砌情况支护刚度超前支护预注浆隔离措施气密性混凝土施工缝沉降缝处理地层与加固与改良支护时机支护方法支护质量闭合成环周期其他防护情况机械设备防护人员防护其他电器设备作业机械电缆选型设备选型电器与保护情况风电闭锁其他监控量测水量水质水压掌子面稳定情况量测器材及布置量测频率规范要求监测项目监控量测制度信息反馈及处理瓦斯（浓度、压力）其他施工管理见表4.6.7-3隧道特征见表4.6.7-4其他 7风险评估内容7.1风险指标体系风险指标体系见表7-1。表7-1 XXXXXXXXX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、环保质量、投资、工期、第三方涌水突泥突水（泥、石）进出洞风险塌方围岩落石洞口失稳大变形其他7.2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7-2.表7-2 XXXXXXXXX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围岩塌方1、断层、松散、风化程度高，节理、裂隙发育。2、岩脉破碎带3、岩层产状，层间结合力4、节理等结构面产状及结构力学性质5、岩溶发育带6、埋深G人员伤亡工期延误投资增加污染环境2涌、突水（泥石）1、洞身浅埋段2、断层破碎带G人员伤亡工期延误投资增加3环境影响隧道开挖G环境破坏4大变形1、埋深2、岩石的单轴抗压强度3、岩性及风化程度G人员伤亡投资增加5道路交通影响隧道出口开挖G交通中断注：G-地质因素。7.3风险分析及接受标准铁路隧道风险分别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7-39和7-10。表73 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0.31很可能50.030.30.1可能40.0030.030.01偶然30.00030.0030.001不可能2100030010001003003010092101F2或1SI10SI=1或1101100.110.010.124624260.5210310130.11104101.540.31.510310130.5110m3/h，或单点出水量3m3/h）时，采用帷幕注浆堵水。1、围岩注浆固结堵水圈通过向围岩注浆，形成围岩注浆固结堵水圈，减少其渗透系数，以限制排水量。注浆方式采用超前帷幕注浆、后注浆和局部注浆三种；注浆方式任选其一，或几种方式的结合。（1）超前帷幕注浆注浆加固范围：以堵水为目的的注浆加固圈范围不宜少于开挖线以外5m。注浆长度及止水盘的厚度：根据隧道的地质条件，为保证注浆质量，可采用三环（注浆长度分别为11、18、27m）注浆，开挖后留足5m厚的岩盘作为止水盘，止水盘表面喷射15cm厚C20砼进行加强。注浆材料：注浆材料主要有普通水泥单液浆（简称C浆），普通水泥水玻璃双液浆（简称C-S浆）。可采用综合注浆材料，并按照由粗到细、由单液到双液、由高浓度到低浓度三个准则进行调整。采用C浆时，水灰比W/C=0.6-0.8；采用C-S浆时，注浆参数如下：注浆终压3.0-3.5MPa，浆液扩散半径1.0-1.5m，水泥浆浓度（水灰比）W/C=0.6-1.0，浆液初凝时间1-2min，水泥与水玻璃配合比（体积比）1:0.6-1:1。钻孔布置：注浆孔沿隧道周边开挖轮廓线双排布置，孔距30-50cm。注浆压力：注浆压力以孔口压力表显示的值为准，通过注浆泵控制调节，一般注浆采用低压力中液量注入，初压1.0-1.5MPa，注浆过程中压力逐渐加大，流量逐渐减小，当压力加至终压3.0-3.5MPa后，持续压注5min。注浆检查：注浆过程中随时检查孔口、邻孔有无串浆现象，如有串浆现象立即停止注浆，或采用间歇式注浆封堵串浆口。注浆效果：采用钻孔检查法，结合开挖取样分析法。根据注浆实施情况，选择可能存在的薄弱部位进行钻孔检查，以检查孔不涌泥、不涌水、不涌沙，当正洞掌子面涌水量0.72m3/h或单点出水量0.2m3/h时，可以认为达到了注浆目的。（2）后注浆（开挖后全断面径向注浆）采取超前地质预报和预注浆堵水后，如在隧道开挖时仍然出现较大的渗漏水，则需要进行再注浆，注浆范围正洞为开挖轮廓线外5m。当有集中水流或岩溶管道出水时，首先埋管将水引出，降低地下水压，然后用快凝砼将原有出水口或岩溶管道封堵。在离出水口一定距离处，对出水裂缝或管道钻注浆孔，安装注浆管注入C-S浆液。当开挖面渗漏面积和水量较大时，在渗漏处用钻机钻孔（孔深3-10m，孔径75mm），找出渗漏水的主要裂隙，由钻孔引流，将面上渗漏水变为点上渗漏水，然后用凝胶时间1-3min的C-S浆进行低压注浆。（3）局部注浆根据超前地质预报探名的局部岩溶实际分布及开挖后地下水渗流状态，分别采用超前局部注浆或开挖后局部注浆。采取此“围岩注浆固结堵水圈”方案时，一般采用小导管（42热扎无缝钢管，长5-6m，在导管前端2-3m范围内，呈梅花型布置钻上直径为6-8mm小孔，孔间距15-20cm，以便浆液扩散）注C-S浆液；成孔采用凿岩钻孔，用锚固剂封堵管端孔隙，防止冒浆。2、初期支护初期支护由C25喷砼、拱墙锚杆和20工字钢或格栅钢架组成，其与注浆固圈共同组成限流体系，并保证施工期间洞室稳定。3、防排水网格系统防排水网格系统的主要功能是保证经注浆堵水圈、初期支护渗出的地下水通畅排出，以避免对抗水压衬砌产生过大水压。其主要措施有：在初期支护和二次衬砌之间设EVA防水板，背衬土工无纺布。在初期支护与二衬之间，防水板背后环向设置50HDPE波纹管排水盲沟，在两侧衬砌边墙脚处纵向设置80HDPE波纹管排水盲沟，且沿隧道两侧全长设置，纵向排水盲沟相连，通过边墙泄水孔将衬砌背后积水引入排水沟内。方案二：当地质预报发现有比较准确的溶洞位置时，或开挖后出现空溶洞时，在对隧道工程有影响的范围内，要进行填充注浆。填充注浆的主要步骤是：（1）对于超前钻孔预报的溶洞，保留5m厚的岩壁不再进行开挖。（2）对于开挖后发现的溶洞，应探明溶洞的边界，而后视溶洞具体情况，采取不同的封堵措施。当溶洞有地下水时，应在隧道下方旁侧开挖排水排泥洞，旁泄后再挖主隧道。（3）填充注浆：一般采用单液注浆，以纯水泥浆或水泥砂浆为主。对于水量较大的溶洞先用C-S浆液注浆止水，然后用C浆填充，C-S浆液成分与帷幕注浆成分相同。填充注浆的注浆压力不宜过大，以填满空洞为目的，不大于1MPa为宜。注浆效果的检查，主要检查空洞的填满度，当注浆量达到空洞体积的95%以上时，可以认为注浆达到了目的。方案三：在超前钻探中遇突水突泥情况，且地下水无后续补给通道（如地下河）时可在掘进工作面，钻大直径的排水、排泥孔，畅泄后可小进尺掘进。9.2.3隧道防止大变形的措施 XXXXXXXXX隧道局部地应力成洞条件差，在强风化岩地区开挖有可能发生大变形，为确保围岩稳定和作业安全，通常采取的技术措施为： 采用能尽早闭合的短台阶法施工；在一般支护结构模式条件下，采用拱脚加强（增喷混凝土、加长锚杆等）、临时仰拱闭合、缩短开挖进尺等局部措施；在基本模式的锚杆中，在拱脚及边墙部位打设长锚杆加强；必要时，底部也要打设锚杆等。总之，在变形的处理措施，根据国内外的施工经验，归纳如下：1、 加强稳定掌子面的辅助措施（1）正面喷混凝土和锚杆；（2）打超前锚杆或钢筋。2、 加强基脚的措施（1）向底部地层注浆加固；（2） 向两侧打底部锚杆；（3）加支撑底板；（4）设底部横撑或临时仰拱。3、防止断面挤入的措施（1）增打加长锚杆，主要在两侧，锚杆长度一定要超过围岩塑性区范围才有效果；（2） 设底部横撑，打底部锚杆，修筑仰拱，这是极为重要的工程措施；（3） 缩短台阶长度，及早闭合；（4）下半断面、仰拱同时施工；（5） 设纵向伸缩缝，采用可缩性支撑。4、防止开裂的措施（1）采用湿喷钢纤维混凝土；（2） 设加强钢筋；（3）设纵向伸缩缝。5、建立日常量测管理体制及管理标准（1）监测初期位移速度；（2）最终位移值的预测；（3）建立控制标准值。6、加强施工地质测试（1）预测和预报掌子面前方的地质状态；（2）建立地质数据库，及时反馈；（3）各种岩类的特性试验数据的测试。这些措施应综合使用，相互补充，并视具体情况具体采用。同时，这些措施也是一般性的，当条件变化很大时，还要采用一些特殊的辅助施工措施，如压浆加固、改良岩体等措施。9.2.4隧道小型溶洞的处理措施对地下水不发育的小溶洞，采用浆砌片石或干砌片石回填处理，必要时压浆填充。（1）浆砌封闭，回填压实对隧道侧墙通过溶洞，经调查及雨季中考验证明溶洞水对隧道无影响时，施工中采用回填封闭处理。隧道底部用片石混凝土回填，靠边墙1m 范围内用浆砌片石回填，其余回填弃碴，空隙吹砂填满，压注水泥砂浆胶结，参见图3。（2） 隧道回填，上部护拱防护当某隧道穿过垂直发育之溶洞，无充填物、干燥、溶洞高大，洞壁有溶实裂隙，但已停止发育。处理措施：在隧底以下部分用块石、碎石回填密实，距隧底1m 厚度用浆砌片石回填，拱顶浆砌片石护拱厚1m，其上回填一定厚度于砌片石，以防溶洞有落石掉块时，起到缓冲作用，参见图4（3）换填片石，加强衬砌在处理规模较小，沿裂隙发育的槽状溶洞时，溶洞有充填物。其处理措施为：拱部及边墙部位上的溶洞在衬砌外缘设1.0m 厚浆砌片石，对隧道底部溶洞(如无充填物用洞碴回填)，向溶洞方向扩挖l.5m，回填浆砌片石，其上再作50cm 厚混凝土，混凝土内设P43 钢轨。（4）隧底底板梁处理对隧道底部为充填或有不需其它措施处理的小型空洞可采用底板梁加强衬砌通过。如图5 所示，将隧道铺底或仰拱设计为平板型，在底板及边墙下部加设钢筋，灌注钢筋混凝土，共同形成钢筋混凝土梁。9.3驻地防洪措施（1）XXXXXXXXX隧道进口1、生活区建于地势较高的山顶。2、驻地硬化时预留2%的坡度，保证流水畅通。3、在驻地周围及便道边修建排水沟，并与既有有沟渠相连。（2）XXXXXXXXX隧道出口浅埋段在XXXXXXXXX隧道出口浅埋段驻地及加工场周围修建排水沟，将水排入坡下既有沟渠。（3）坚持“预防为主”原则：全体员工要树立安全第一的意识，始终保持高度的警惕性，进入雨季后应由专人坚持每天记录、收听、收看各级天气预报，特别是灾害性警报，及时采取相应措施。暴雨过后或正下雨时，安排专人对危险源进行巡查，若发现洪水暴涨或滞洪现象，立即报告应急组织领导同志，现场施工人员可根据现场实际情况迅速调用应急设备进行抢险救灾。根据实际情况迅速组织