麻子冲隧道施工阶段隧道安全风险评估

1、麻子冲隧道施工阶段隧道安全风险评估中铁十一局沪昆客专长昆湖南段第二项目分部二0一一年二月目 录第一篇 隧道建设工程概况1一 地形地貌1二 工程地质1三 水文地质特征2四 地震烈度3五 气候3第二篇 沪昆客专长昆湖南段设计主要技术标准3第三篇 工程情况设计简介4一 基本设计情况4二 施工要求6第四篇 施工阶段安全风险评估7一 安全风险评估依据7二 安全风险评估原则7三 安全风险评估的必要性7四 风险评估流程8五 施工阶段安全风险指标体系11六 隧道安全风险分级和接收准则11七 施工阶段风险评估13第五篇 隧道安全风险技术对策21一 隧道塌方风险事件的技术对策21二 隧道大变形施工对策及安全技术措

2、施24三 涌水突泥风险技术对策27四 隧道施工应急救援27麻子冲隧道施工阶段安全风险评估第一篇 隧道建设工程概况麻子冲隧道起于湖南省涟源市杨市镇南冲村，止于湖南省涟源市杨市镇镇南冲村，全长211m，最大埋深29m；隧道总体走向为直线上，洞身为6.9%单面上坡；隧道进口里程为DK150+484，轨面标高170.321m,出口里程为DK150+695，轨面标高171.777m,一、地形地貌麻子冲隧道位于湖南省涟源市杨市镇范围内，进口位于杨市镇南冲村山坡处，出口位于杨市镇藕塘村山坡处。该隧道为双线隧道，穿越砂岩山岭，区内有村间有乡村公路相通，交通很方便。隧址区主要为中低山区，海拔标高155205m，

3、最高点的标高为206.20m,地形起伏西高东低，地形地貌总体表现为山坡植被茂密，荆棘丛生，基岩大部分被覆盖，隧道进口处表覆坡积粉质黏土局部夹有块石土，隧道出口和进口均为缓坡处，自然坡度为2030不等，测区内山体植被较为发育，多为杂草和松树、彬树，在隧道坡脚较平缓处多辟为村庄及稻田。测区地处湖南省涟源市，属亚热带季风气候区，春腰丶夏热秋干丶东寒四季分明。年平均气温15.2 C，一月份平均气温3.29 C，七月份气温28.7 C，日极端最高气温40.1 C，年平均降雨量1800mm ,其中以46月份雨量最为集中。二、工程地质隧道洞身穿过地层主要为泥盆系上统锡矿山组砂岩段（D3X2），进口处为第四系

4、上更新统坡残积层粉质黏土（Q3d1+e1）、黏土，黄灰-黄褐色，硬塑，含角砾、碎石夹块石，厚：14m。其叙述如下：（1）粉质粘土1：褐黄色，硬塑，含约10%角砾，角砾成分砂岩，粒径为220mm，大者可达40mm，尖棱状。分布里程：DK150+484DK150+695。岩层总体倾向西南方向。（2）泥盆系上统锡矿山阶锡矿山组砂岩段（D3X2）：以泥质灰岩、泥质砂岩为主等，呈层状构造，厚约034.4m。泥质砂岩为黄色，黄棕色，强风化弱风化，砂质结构；泥质灰岩为灰色，强风化弱风化，隐晶质结构，均为中厚一厚层状结构。岩质较硬，节理裂隙发育。分布于DK150+484DK150+695段，岩层总体倾向为西南

5、方向。（三）地质构造本隧道穿越地层为单斜构造，节理裂隙较发育，由钙泥质胶结，岩层产状：隧道出口附近为12043节理裂隙本区节理发育，节理面走向多沿隧道轴线，节理多为密闭微张，少填充，节理面平直光滑，裂隙延伸长度一般大于3m，且多为穿透性裂隙，造成测区岩体呈碎裂状，少量呈碎块状，围岩较破碎部分地段易造成隧道洞身坍塌。三、水文地质地表水主要为雨季降水，该隧址的雨季在46月份左右。雨季水量较大。隧道洞身内雨季有少量基岩裂隙水和岩溶裂隙水根据钻孔所取样化验结果，隧道地下水对混凝土均无侵蚀性作用。地下水位变化幅度为：610m。因隧道涌水量主要靠降水补给，其水量大小必随季节变化。隧道施工时需做好断裂带及其

6、裂隙密集带地段的洞内排水工作，并采取相应的防渗措施。四、地震烈度根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和场地特征周期区划图，隧址区地震动峰值加速度为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1MI10MI=1注： F=死亡人数 SI=重伤 MI=轻伤(3)环境影响是指隧道施工对周围建（构）筑物破坏或损害、环境污染等，根据其影响程度进行分级，如下表所示：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

7、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注：“临时的”含义为在施工工期以内可以消除；“长期的”含义为在施工工期以内不能消除，但不会是永久的；“永久的”含义为不可逆转或不可恢复的。 4 风险的等级标准根据事故发生的概率和后果等级，将风险等级分为四级:极高、高度、中度和低度。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5 铁路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施风险接受准则与采取的风险处理措施表风险

8、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，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。七、施工阶段风险评估1 矿山法施工隧道典型风险因素识别按照铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号）要求，施工阶段应在施工图阶段的风险评估结果基础上，结合实施性施工组织设计，对本标段所有隧道进行评估。矿山法施工的隧道侧重于安全，对塌方、瓦斯、突水（泥、石）

9、、岩爆、大变形等典型风险进行评估。在评估时，施工单位较多地结合了以往的施工经验。矿山法施工隧道典型风险因素识别参照下表：矿山法施工风险因素核对表 风险事件风险因素塌方大变形其他施工准备情况见表1施工地质勘察见表2开挖情况开挖方式循环进尺爆破器材检查和落实预留变形量地下水处理爆破方法隧道超挖情况进洞落底挑顶断面变化处或工法转化处支护及衬砌情况支护刚度超前支护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监控量测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施工管理见表3隧道特征见表42 洞口段隧道施工典型风险因素识别洞口段隧道施工典型风险因素识别参照下表：洞

10、口段隧道施工风险因素核对表 风险事件风险因素山体开裂变形坍塌其他施工准备情况见施工准备情况风险因素核对表施工地质勘察见施工地质勘察风险因素核对表开挖情况开挖速度地下水处理爆破方法爆破器材检查和落实弃碴堆放施工期防排水排水措施降水措施支护情况支护强度支护形式监控量测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施工管理见施工管理风险因素核对表隧道特征开挖跨度开挖深度3 施工准备情况、施工地质勘察、施工管理、隧道特征风险因素矿山法施工及洞口段施工风险因素核对表中的施工准备情况、施工地质勘察、施工管理、隧道特征风险因素见下表： 施工准备情况风险因素核对表 表1 施工准备情况气象调查

11、与施工有关法令调查设计文件的核对情况实施性施工组织设计其他 施工地质勘察风险因素核对表 表2施工地质勘察资料收集情况常规地质法情况（地质素描）超前地质预报情况其他 施工管理风险因素核对表 表3施工管理培训情况检测情况应急预案情况人员管理情况施工队伍状况机械装备程度施工质量施工经验辅助工法的掌握与应用监理情况其他 隧道特征风险因素核对表 表4隧道特征埋深断面大小长度坡度辅助坑道其他4 麻子冲隧道安全风险因素(1)隧道安全风险因素核对风险事件风险因素麻子冲隧道塌方大变形第三方损失涌水突泥施工准备情况气象调查与施工有关法令调查设计文件的核对情况实施性施工组织设计施工地质勘察资料收集情况常规地质法情况

12、(地质素描)超前地质预报情况地基承载力不足侵入岩与沉积岩接触带断层、断层破碎带节理化岩体膨胀性岩土开挖情况开挖方式循环进尺爆破器材检查预留变形量地下水处理爆破方法隧道超挖情况进洞落底挑顶断面变化处或工法转化处支护及衬砌情况支护刚度超前支护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监控量测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施工管理培训情况检测情况应急预案情况人员管理情况施工队伍状况机械装备程度施工质量施工经验辅助工法的掌握与应用隧道特征埋深断面大小坡度（2）麻子冲隧道施工图阶段风险评估结果起始里程终点里程围岩级别长度初始风险等级突泥突水岩爆大

13、变形塌方DK150+484DK150+50117低度低度低度低度DK150+501DK150+52524中度低度中度中度DK150+525DK150+53510低度低度高度中度DK150+535DK150+54510低度低度低度低度DK150+545DK150+62580低度低度低度低度DK150+625DK150+65530低度低度低度低度DK150+655DK150+66510中度低度中度高度DK150+665DK150+68116低度中度低度中度DK150+681DK150+69514高度低度低度低度根据上表统计麻子冲隧道主要典型风险时间类型为塌方、大变形、突泥突水风险，其中4.6%段落

14、塌方初始风险等级判定为“高度”；6.6%段落突水突泥初始风险等级评定为“高度”；4.8%段落大变形初始风险等级判定为“高度”。麻子冲隧道初始风险等级评定统计表低度中度高度极高塌方长度（m）1515010百分比71.7%23.7%4.6%大变形长度（m）1673410百分比79.1%16.1%4.8%突泥突水长度（m）1633414百分比77.3%16.1%6.6%通过对麻子冲隧道初始风险等级进行统计，综合考虑各风险因素，麻子冲隧道初始风险等级为“底度）；采取相应的工程对策后，判定起参与风险为“低度”、“中度”风险，综合考虑各风险因素，麻子冲隧道残余风险等级为“底度”5 麻子冲隧道隧道安全风险等

15、级划分根据矿山法施工隧道典型风险因素识别结合施工图阶段隧道风险评估结果，麻子冲隧道安全风险等级划分见下表：麻子冲隧道安全风险等级表序号风险因素风险事件塌方大变形涌水突泥第三方损失概率等级后果等级风险等级概率等级后果等级风险等级概率等级概率等级后果等级风险等级概率等级后果等级1塌方2大变形3涌水4第三方损失综合考虑各方面因素，麻子冲隧道安全风险等级评定为“中度”。第五篇 隧道安全风险技术对策一、隧道塌方风险事件的技术对策1、塌方风险等级归类根据“隧道安全风险等级划分”的成果知：麻子冲隧道塌方风险等级综合评定为：低度其中以下里程塌方风险等级为高度：起始里程终点里程围岩级别长度塌方DK150+655

16、DK150+66510高度2、风险处理对策(1)根据铁路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施之规定，中度风险是可接受的，相应的处理措施为“不需采取风险处理措施，但需予以监测”；极高风险“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”。为此，项目部确定如下风险技术对策：在加强施工监测的同时，加强超前地质预报工作，做好设计复核，尤其是现场地质核对和完整的地质分析工作。超前地质预报的主要方法确定为：地质分析法超前预测、超前水平钻孔探测、TSP203检测和必要的地质雷达检测。制订专项安全技术措施和应急预案，并加强现场演练。加强施工工艺管理与工序衔接控制，确保工程质量和工序紧跟；积极与

17、沪昆公司以及监理单位、设计单位，变更设计方案，规避风险；加强监控量测，必要时，与专业设计人员密切配合，采用力学反演技术及时修参。编制隧道监控量测方案，建立监控量测等级，认真实施监控量测，通过记录、分析，反馈，判识围岩稳定状态；必要时与设计单位配合，利用实测数据，借助大型土木软件，通过建模、网化、加载、求解与分析等计算步骤，预测围岩变形或进行力学反分析，及时修改设计参数，确保施工安全。依据铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）第4.5.10款的规定，在监控量测与数据处理、分析的基础上，确定二次衬砌施做时间，确保及时施做二衬。(2)加强施工监管，确保措施到位；加强工序管理，确保工序紧

18、跟，尤其是开挖与初支、初支与衬砌以及仰拱超前施做与拱墙二次衬砌工序间的合理步距控制。3、洞口及明洞工程段防护技术措施隧道洞口段工程包括洞口土石方开挖、边仰坡防护及洞口段衬砌、洞门施工等。结合隧道洞口地形、地貌、工程地质和水文地质条件，并考虑到施工开挖边坡的稳定性，本着“早进晚出”、“减少开挖”的原则，洞口采用明挖法或拱部明挖边墙暗挖法施工。及时进行边仰坡防护施作并加强对山坡稳定情况的监测、检查，确保施工安全。具体施工工艺分述如下：（1）洞口排水首先施工隧道洞顶截水沟，截水沟距坡顶开挖线不小于5m，其坡度根据地形设置，但不应小于3，以免淤积。（2）洞口边仰坡开挖与防护根据设计图纸和施工现场布置，

19、在洞口范围内测量放样边坡控制桩，按照设计坡比分层开挖，分层开挖高度2.0m，采用随开挖随防护。开挖洞口时以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位用网喷锚杆加固。洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼小炮爆破。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。4、软弱围岩及浅埋段预防坍塌、冒顶的其它技术措施(1)施工中遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、早衬砌”的施工原则；调整开挖方法，优化爆破设计，强调光面爆破或预留光爆层爆破，严格控制单响药量，减小爆破震动，爆破排烟后，视围岩稳定情况，决

20、定喷砼封闭与出碴的先后顺序，原则上先初喷封闭，再行出碴，尔后复喷直到达到设计厚度。对IV、级围岩浅埋段，在掘进施工中很有可能出现塌方，为保证施工安全和质量，首先按设计图纸要求施工，做到短进尺，弱爆破，勤支护。及时施作小导管超前支护，如果小导管注浆压力和注浆量与设计要求相差太多，应停止施工，超前探孔，如实掌握隧道围岩情况，根据超前探孔地质资料，上报设计院，变更施工方案。每循环进尺控制在60至100cm之内。开挖后，对掌子面及拱顶初喷封闭，并及时施作钢架，锚喷支护。钢架间距严格按设计要求施做，必要时缩小钢架间距，钢架连接板处设置锁脚钢管。系统锚杆交错布置于钢架两侧并与钢架焊接牢固，钢筋网片紧贴初喷

21、面，纵环向搭接至少一个网格长度，加强支护，确保施工安全。仰拱紧跟掌子面，距离保持在40m以内，使初期支护尽早封闭成环。(2)加强监测，积极与设计单位沟通，留足沉降量，保证施工安全和二次衬砌的设计厚度。(3)加强超前地质预报，并结合监控量测分析，及时调整设计参数。(4)有仰拱地段，须考虑超前施作开挖掌子面与仰拱，严格控制仰拱、回填及二次衬砌各工序间的步距，严格按规范作业，尽早完成二次衬砌浇筑。(5)施工作业期间，值班技术24小时值守，随时记录工作掌子面的情况，遇到问题，及时汇报，防止错过最佳处理时间。(6)进洞前，应对洞口段以及浅埋段的纵横断面进行测量，并绘制纵横断面图，确认浅埋情况，做到随时掌

22、握洞顶覆岩土层的厚度，并据此调整支护参数和作业工序部署。(7)做好进出洞人员登记，严格进洞资格控制管理，减少不必要的损害发生。(8)做好应急预案，配备必备的抢险物资。二、隧道大变形施工对策及安全技术措施1、大变形风险等级归类根据“隧道安全风险等级划分”的成果知：麻子冲隧道大变形风险等级评定为：低度其中以下段落隧道大变形风险等级为高度起始里程终点里程围岩级别长度初始风险等级大变形DK150+525DK150+53510高度2、隧道大变形技术对策（1）隧道开挖后出现大变形的病害特点隧道开挖后容易出现大变形的病害特点：A隧道支护变形量较大，沿隧道右侧拱部范围内出现纵向开裂；B施工面不封闭时，几小时后

23、围岩会沿微节理面及层理面产生松弛破裂，在拱顶、洞壁及掌子面会出现响声，且有围岩剥落掉块，开挖轮廓逐渐呈不规则状等现象，之后暴露面呈显出破碎/较破碎状态；C围岩应力释放缓慢，时间长，且具有突然大量释放的特点。使得锚喷支护变形开始不明显，继而突然开裂，变形发展较快；D隧道进口段与出口段的出现偏压不对称性、非均匀性，隧道开挖后出现变形。（2）控制变形的主要技术措施控制原则采用“加固围岩、改善变形、先柔后刚、变形留够、底部加强”的主动式控制原则。一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使之承受一部分荷载；二是加长加密锚杆，使支护的荷载传入基岩深部；三是预留足够的变形量防止初支侵入二衬；四是加强隧道底

24、部结构。技术对策A在掘进施工中很有可能出现变形，为保证施工安全和质量，首先按设计图纸要求施工，做到短进尺，弱爆破，勤支护。及时施作小导管超前支护，如实掌握隧道围岩情况，根据超前探孔地质资料，上报设计院，变更施工方案。每循环进尺控制在60至100cm之内。开挖后，对掌子面及拱顶初喷封闭，并及时施作钢架，锚喷支护。钢架间距严格按设计要求施做，必要时缩小钢架间距，钢架连接板处设置锁脚锚管，重视锁脚锚管施工控制。系统锚杆交错布置于钢架两侧并与钢架焊接牢固，钢筋网片紧贴初喷面，纵环向搭接至少一个网格长度，加强支护，确保施工安全。仰拱紧跟掌子面，距离保持在40m以内，使初期支护尽早封闭成环。B隧道开挖后，

25、现场技术员要立即对工程地质状况的观察，积极收集施作人员意见。内容包括：工作面附近围岩岩性，断层破碎带，变质带及岩石种类的观察；节理发育程度，接触面充填物的性质，开挖面稳定状态的观察；开挖面有无松散坍塌剥落现象，有无地下水等观察。以上观察内容均需做好记录。初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷层是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢支撑有无被压曲现象等。洞外观察包括对洞口地表情况，地表沉陷，边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。C加强监测，留足沉降量，保证施工安全和二衬的设计厚度。D加强超前地质预报，并结合监控量测分析，及时调整设计参数。E有仰拱地段，须考虑超前施作

26、开挖掌子面与仰拱，严格控制仰拱、回填及二次衬砌各工序间的步距，严格按规范作业，尽早完成二次衬砌浇筑。F施工作业期间，值班技术人员24小时值守，随时记录工作掌子面的情况，遇到问题，及时汇报，防止错过最佳处理时间。G进洞前，应对洞口段以及浅埋段的纵横断面进行测量，并绘制纵横断面图，确认浅埋情况，做到随时掌握洞顶覆岩土层的厚度，并据此调整支护参数和作业工序部署。H做好进出洞人员登记，严格进洞资格控制管理，建立洞内通讯系统，减少不必要的损害发生。I做好应急预案，配备必备的抢险物资。3、特殊和不良地质段施工的技术措施（1）断层破碎带及其影响带断层破碎带及其影响带施工主要应减少对围岩的扰动。施工中采用手段

27、：超前支护，分部开挖，随挖随护，密闭支撑，勤快量测。（1）采取的措施按超前地质探测和预报方法，提前预测松散、破碎带及其影响带情况，对断层做出预测。选择合理施工方法与工艺进行断层破碎带及其影响带施工。断层破碎带及其影响带施工时按照“超前支护、分步开挖、随挖随护、密闭支撑、勤快量测”的原则。（2）施工要求通过断层破碎带及其影响带时，及早施作初期支护并封闭成环，减少岩层的暴露、松动，各施工工序的距离尽量缩短。必须采用爆破法掘进时，严格掌握炮眼数量、深度及装药量，以减少爆破震动对围岩的影响。采用分部开挖时，其下部开挖分左右两侧相距交替作业。断层破碎地带及其影响带的支护宁强勿弱，并经常检查，加强围岩监控

28、量测。(3)安全措施在隧道大变形岩层中施工，要特别注意排水工作，避免水漫流；拱脚及墙脚应采取措施，不积水，凡水流通过的土、石暴露地段应设置管道、木槽或浆砌片石水沟。砼全部灌抵岩壁，对拱顶部位应特别注意捣固密实。要加强通风，以降低洞内湿度和温度。在长锚杆施工中，每台钻机必须间隔一定的距离，防止施工向岩体内大量注水，引起边墙及拱脚塌方。施工现场安全员须跟踪作业，并配备相应的预警机制，随时跟洞外取得联系。三、涌水突泥风险技术对策1、涌水突泥风险等级归类根据“隧道安全风险等级划分”的成果知：麻子冲隧道涌水突泥风险等级评定为：低度。其中以下段落隧道突水涌泥风险等级为高度起始里程终点里程围岩级别长度初始风险等级突泥突水DK150+681DK150+69514高度2、拟采取的对策是：加强超前地质预报和雨季预报，采取超前小导管注浆结合超前帷幕注浆或径向注浆预支护；加强施工过程中的施工排水，加强围岩监控量测，重点注意岩体坍塌失稳。四、隧道施工应急救援1、隧道施工应急救援领导小组组 长：项目经理岳