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 目目 录录 1 1 风险评估原则风险评估原则 1 1 2 2 隧道概况隧道概况 1 1 3 3 风险评估对象及目标风险评估对象及目标 3 3 4 4 风险评估人员风险评估人员 3 3 5 5 风险评估方法及评估程序风险评估方法及评估程序 4 4 6 6 风险评估内容风险评估内容 4 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 7 初始风险处理措施初始风险处理措施 7 7 8 8 残余风险等级评定残余风险等级评定 7 7 9 9 风险评估结论风险评估结论 7 7 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 1 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 序序 号号 项目项目主要内容主要内容 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 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 3 灰色厚层状含结核灰岩 深隧道所穿越地层分别为 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 2 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 1 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 2 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 3 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 3 不甚发育 该类地下水主要补给来源为大气降水 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 评估目标评估目标后果或损失 安全风险安全风险人员伤亡 经济损失 第三方人员伤亡 第三方经济损失 工期延误 工期风险工期风险工期延误 经济损失 投资风险投资风险经济损失 第三方经济损失 环境风险环境风险环境破坏 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 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 4 序号序号姓名姓名专业专业职务职称职务职称备注备注 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 图 1 风险评估流程图 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 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 5 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 项目阶段项目阶段施工方法施工方法目标风险目标风险风险因素或风险事件风险因素或风险事件 塌方 突水 泥 石 施工阶段新奥法安全 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 序号序号风险事件风险事件风险产生的原因风险产生的原因险源类别险源类别后果后果 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 概率范围概率范围中心值中心值概率等级描述概率等级描述概率等级概率等级 0 31 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 1000 300 1000100 30030 100 10 1 100 1 1 0 01 0 1 24 6 242 60 5 2 10 4 101 5 40 3 1 5 10 3 101 30 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 54321 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 轻微的较大的严重的很严重的灾难性的 后果等级后果等级 概率等级概率等级 12345 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 风险等级风险等级接受准则接受准则处理措施处理措施 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 初始风险初始风险 序号序号段落段落 长度长度 m m 风险风险 事件事件 成因成因 概率概率 等级等级 后果后果 等级等级 风险风险 等级等级 中铁十八局集团有限公司 山西中南部铁路通道 ZNTJ 12 标段一分部风险评估方案 7 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 42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 43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43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 43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43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 42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