隧道风险评估

1、中铁十二局集团贵广铁路工程指挥部 姜架山1号隧道施工阶段风险评估1、风险评估的主要依据（1）铁路隧道设计规范 （TB10003-2005，以下简称隧规）（2）铁路隧道防排水技术规范（TB10119-2000）（3）铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002）（4）铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）（5）铁路隧道辅助导坑技术规范 (TBJ1010995）（6）铁路工程施工安全技术规程（TB10401.1-2003J259-2003）（7）铁路工程建设项目水土保持方案技术标准（TB10503-2005）（8）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办法（铁建设200

2、7152号）（9）铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号文）（10）贵广铁路隧道风险评估与管理办法2、隧道设计概况2.1 工程概况姜架山1#隧道起迄里程：DK381+403-DK383+453，级围岩长1460m，级围岩长210m，级围岩长400m，全长共计2050m，线路所经路段均为粘土及页岩夹砂岩。线路纵坡为17.8，位于曲线上，曲线半径8000m。姜架山1#隧道通过原有临桂县五通镇至黄坡村乡镇公路，黄坡村至步厄村扶贫公路到达隧道出口附近，需新建施工便道到达隧道出口。本隧道轨顶标高进口为349.121m，出口为312.631m，最大埋深342m。2.2 地层岩性及地质构造线

3、路位于桂林低山丘陵地带,在桂林市临桂县保宁乡步厄村，属低山丘陵地貌，地形起伏较大，地表覆土较厚。地表上覆03m粉质黏土，下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，软硬不均，节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，局部岩体破碎。2.3 地震动参数根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）（1400万）划分，本标管段内地震动峰值加速度（地震基本烈度）小于0.05g, 地震动反应谱特征周期0.35s。2.4 水文地质条件本区段地下水主要为基岩裂隙水，裂隙溶洞水占岩溶水分布面积的46 %，富水性强，溶洞裂隙水占岩溶水分布面积的8.6%，富水性中等；向斜轴部节理裂隙密集，岩溶发育，地下水富集程度

4、高，另外张性结构面导水性能好，也有利于岩溶水富集。本隧道地下水对混凝土具酸性侵蚀，化学侵蚀环境作用等级为H1。2.5不良地质与特殊岩土隧道不良地质主要为进出口顺层滑坡，穿越2处断层。（1）滑坡：隧道进口段左侧边墙顺层偏压，围岩质软，节理较发育，岩体较完整；进口段覆土和全风化层较厚，易形成工程滑坡，地下水对混凝土具酸性侵蚀；隧道出口段DK383+433DK383+453仰坡顺层，该段覆土和全风化层较厚，隧道开挖后土层和全风化层易沿土石界面滑动，容易形成工程滑坡。（2）断层破碎带：隧道在D3K381+600+680段穿越胡家正断层，断层附近岩体破碎，节理、裂隙发肓，在开挖过程中易发生掉块、塌方；隧

5、道在D3K382+090+190段穿越木洞逆断层，影响带宽4060m，断层附近岩体破碎，在开挖过程中易发生掉块、塌方。2.6环境工程地质（1）隧道开挖将形成较大的集水廊道，势必对隧址区水文地质条件产生影响，其影响半径可达数公里。但对周边环境影响范围不大。（2）隧道施工将会产生大量的弃砟，弃砟场的选择至关重要，若选择不当，将会诱发新的环境地质问题，如：滑坡、泥石流等。施工弃土应置于专门的弃土场，并加强弃土场边坡的挡护，避免边坡失稳或形成泥石流。2.7 隧道工程地质条件隧道工程围岩分级表序号里程围岩级别洞身长度（m)1D3K381+403D3K381+428级252D3K381+428D3K381

6、+445级173D3K381+445D3K381+615级1704D3K381+615D3K381+700级855D3K381+700D3K381+780级806D3K381+780D3K382+060级2807D3K382+060D3K382+090级308D3K382+090D3K382+190级1009D3K382+190D3K382+220级3010D3K382+220D3K382+740级52011D3K382+740D3K382+870级13012D3K382+870D3K383+190级32013D3K383+190D3K383+310级12014D3K383+310D3K383

7、+370级6015D3K383+370D3K383+433级6316D3K383+433D3K383+453级203、 风险识别通过对地质调查说明、地勘报告、施工图及现有的资料等进行分析，本隧道风险指标体系如下表3-1、表3-1-1、表3-1-2、表3-1-3。表3-1 姜架山1号隧道风险指标体系表风险事件风险因素顺层偏压塌方结构腐蚀、耐久性差环境地形埋 深地质岩性构造(断层)地下水不良地质破碎带地下水侵蚀隧道断面长度坡度表3-1-1 姜架山1号隧道施工风险因素核对表风险因素 风险事件塌方瓦斯突水（泥、石）大变形岩爆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其他

8、施工地质勘察资料收集情况常规地质法情况（地质素描）超前地质预报其他开挖情况开挖方式循环进尺爆破器材检查和落实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其他施工期防排水注浆堵水措施排水措施降水措施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监控量测水量水质水压掌子面稳定情况量测器材与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其他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情况机械装备程度施工质量施工经验辅助工法的掌握与运用监理情况其他隧道特征埋深断面大小长度坡度表3

9、-1-2 姜架山1号隧道洞口段事故风险风险因素体系表风险事件风险因素滑坡坍塌其他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其他施工地质勘察资料收集情况常规地质法（地质素描）超前地质预报其他施工组织施工顺序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渣堆放其他施工期防排水排水措施降水措施其他支护情况支护强度支护形式其他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其他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开挖跨度开挖深度其他表3-1-3 姜

10、架山1号隧道其他风险因素体系表风险事件风险因素安全环境工期投资第三方交通事故司机运输设备交通管理道路状况通风照明情况洞外天气其他用电事故用电设计施工组织设备状况用电管理其他火灾事故火源及传播途径消防教育消防措施消防器材人员管理其他注：其中打“”表示该风险因素对风险事件有影响，以下表同。以岩性、地质构造为分段依据，对全隧道进行基本风险因素单元划分，划分结果见下表3-2。表3-2 单元分段划分表识别单元里程长度识别单元特征分段起点分段终点D3K381+403D3K381+42825m左侧边墙顺层偏压，围岩质软，节理发肓，岩体完整。进口段覆土和全风化层较厚，易形成滑坡。D3K381+428D3K38

11、1+780352m地表上覆03m粉质黏土，下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，岩质较软，全强风化层较厚，节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，局部岩体破碎。D3K+381+600+680段为胡家断层破碎带，带内岩体破碎，呈角砾状。D3K381+780D3K382+060280m基岩下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，岩质较硬，节理发肓，岩体较完整性。D3K382+060D3K382+220160m地表上覆03m粉质黏土，下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，岩质较软，全强风化层较厚，节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，局部岩体破碎。D3K+382+100+190段为木洞

12、逆断层破碎带，带内岩体破碎。D3K382+220D3K383+3101090m基岩下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，岩质较硬，节理发肓，岩体较完整性。D3K383+310D3K383+453143m地表上覆03m粉质黏土，下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩，中厚层夹薄层，岩质较软，全强风化层较厚，节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，局部岩体破碎。出口仰坡顺层，覆土和全风化层较厚，易形成滑坡。对隧道可能存在滑坡、塌方风险进行识别，识别结果见表3-3。表3-3 风险因素分类表序号风险因素滑坡坍方原因背景1D3K381+403D3K381+428，滑坡左侧边墙顺层，强风化层厚，坡陡。2D3K

13、381+428D3K383+433，塌方断层、岩体节理发肓。3D3K383+433D3K383+453，滑坡仰坡顺层，强风化层厚，坡陡。4全隧道实际开挖揭示的地质条件较设计有较大出入岩体节理发肓、破碎根据以上分析及基本单元识别，本隧道存在的主要风险为：洞口滑坡风险及塌方风险等。综上所述，对隧道主要存在的洞口滑坡及塌方风险、环境风险因素进行识别，识别结果见表3-4。表3-4 姜架山1号隧道风险清单表风险清单表编号日前隧道名称姜架山1号隧道审核阶段施工序号风险事件风险产生的原因险源类别后果备注1初期支护变形、塌方1、 岩层产状顺层、偏压2、 围岩软弱、破碎3、 埋深G可能引发安全事故和人员伤亡1、

14、 初期支护参数不合理2、 预留变形偏小3、 施工方法不合理，缺乏针对性4、 衬砌荷载取值不合理5、 衬砌结构不合理D施工时需要检查2地下水侵蚀1、 地下水水质2、 岩石化学成分3、 地下水循环条件G结构耐久性差1、 设计未采用合适的耐腐蚀混凝土2、 隧道防排水系统不完善3、 未预计到地下水中的有害气体D施工时需要检查3滑坡1、 地质构造2、 强风化层厚度G可能引发安全事故和人员伤亡1、 施工方法不合理；2、 围岩量测不及时；3、 支护参数不合理D施工时需要检查4、风险评估4.1 风险分级及接受标准在综合考虑了地形地质条件、原勘测、设计有关资料后，将各种风险因素导致相应事故发生的的概率及后果分别

15、用15五个数值来表示，其中，概率等级 “1”“5”分别代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”，各概率等级所对应的概率大小和等级标准见表4-1。表4-1 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20.00030.0001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。4.2 风险等级关系后果等级“1”“5”分别代表“轻微的”、“较大的”、“严重的”、“很严重的”、“灾难性的”；并定义概率及后果的估值的

16、乘积为风险指数，依据铁路隧道风险评估与管理暂行规定风险等级标准将风险指数分为“极高（级）、高度（级）、中度（级）、低度（级）”四个等级。其事故发生概率、后果等级与风险等级（指数）关系如表4-2所示：表4-2 风险等级关系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（II级）高度（II级）极高（I级）极高（I级）极高（I级）可能4中度（III级）高度（II级）高度（II级）极高（I级）极高（I级）偶然3中度（III级）中度（III级）高度（II级）高度（II级）极高（I级）不可能2低度（IV级）中度（III级）中度（III级）高度（II级）高度（II级）很不可能1低度

17、（IV级）低度（IV级）中度（III级）中度（III级）高度（II级）4.3 风险接受准则表4-3 风险接受准则风险等级接受准则处理措施低度（级）可忽略此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测。中度（级）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（级）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（级）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。4.4 初始风险等级表表4-3 姜架山1号隧道初始风险等级表序号里程风险事件成因初始风险概率等级后果等级风险等级1D3K381

18、+403D3K381+428滑坡、塌方围岩质软，节理发肓，进口段覆土和全风化层较厚，432D3K381+428D3K381+445掉块、塌方岩体节理发肓433D3K381+445D3K381+615掉块、塌方岩体节理发肓334D3K381+615D3K381+700掉块、塌方胡家断层破碎带，带内岩体破碎，呈角砾状。435D3K381+700D3K381+780掉块、塌方节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，336D3K381+780D3K382+060掉块、塌方节理发肓，岩体较完整，227D3K382+060D3K382+090掉块、塌方岩体破碎338D3K382+090D3K382+190掉块、塌

19、方木洞逆断层破碎带，带内岩体破碎，439D3K382+190D3K382+220掉块、塌方岩体破碎3310D3K382+220D3K382+740掉块、塌方节理发肓，岩体较完整，2211D3K382+740D3K382+870掉块、塌方节理、裂隙发肓，岩体完整性较差3312D3K382+870D3K383+190掉块、塌方节理发肓，岩体较完整，2213D3K383+190D3K383+310掉块、塌方节理、裂隙发肓，岩体完整性较差，3314D3K383+310D3K383+370掉块、塌方节理发肓，岩体完整性较差，3315D3K383+370D3K383+433掉块、塌方节理、裂隙发肓，岩体完

20、整性较差，4316D3K383+433D3K383+453滑坡、塌方出口仰坡顺层，覆土和全风化层较厚43等级取值标准均按铁路隧道风险评估暂行规定办理；该规定中风险等级由重至轻依次为“极高、高度、中度、低度”，表中依次替换为“级、级、级、级”。通过分析，存在着级风险0个、级风险13个。塌方风险等级为级的有4处，区域长达1120m，占隧道全长的55%以上。围岩破碎导致塌方风险等级为级的有13处，区域长达930m，占隧道全长的45。综合分析，本隧道重点应对进出口防滑坡、塌方及两处断层防坍塌作为风险防范重点，本隧道为级，即为中度风险隧道。5、风险应对措施5.1 落实超前地质预测预报工作根据地质资料，本

21、隧通过2条断层破碎带。隧道施工时，应通过综合超前地质预报手段（D3K381+610+700、D3K382+080+200、D3K382+780+840先施作TSP，再采用加深炮孔钻探）探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。5.2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，应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、第三方损失等风险的发生。5.3断层破碎带

22、及洞口防滑坡措施进出口段及断层破碎带采用大拱脚台阶法或CRD法开挖，特别是洞口开挖严禁放大炮，采用级加强II型复合衬砌，全环工20b型钢钢架加强支护0.6m/榀，42小导管超前支护，进出洞段设置108大管棚支护，断层破碎带采用大拱脚台阶法或CRD法开挖，级加强I型复合衬砌，全环工20b型钢钢架加强支护0.8m/榀，42小导管超前支护。大管棚施作见图5-1；小导管及锚杆超前支护见图5-2。图5-1 108大管棚超前加固 图5-2 超前小导管与超前锚杆加固6、残留风险评估由于及时采取了相应的风险对策措施，隧道施工风险会相应降低，但是不可能完全消除；故在结合初始风险评估结果和制定对策措施的基础上，对

23、隧道残留风险进行评估，残留风险评估结果如表6-1所示。表4-3 姜架山1号隧道残留风险评估结果序号里程风险事件风险处理措施残留风险概率等级后果等级风险等级1D3K381+403D3K381+428滑坡、塌方大拱脚台阶法开挖；V级加强型衬砌，全环工20b钢架0.6m/榀，进口30m108大管棚。进行超前探孔及围岩量测。222D3K381+428D3K381+445掉块、塌方大拱脚台阶法开挖；V级加强型衬砌，全环工20b钢架0.6m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.223D3K381+445D3K381+615掉块、塌方大拱脚台阶法开挖；V级复合衬砌，全环工20b钢

24、架0.8m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环。进行超前探孔及围岩量测.234D3K381+615D3K381+700掉块、塌方大拱脚台阶法开挖；V级加强型衬砌，全环工20b钢架0.6m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.225D3K381+700D3K381+780掉块、塌方台阶法开挖；级B型衬砌，格栅拱架1.0m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.226D3K381+780D3K382+060掉块、塌方台阶法开挖；级有仰拱复合衬砌，进行超前探孔及围岩量测.117D3K382+060D3K382+090掉块、塌方台阶法开挖；级B型衬

25、砌，格栅拱架1.0m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.228D3K382+090D3K382+190掉块、塌方大拱脚台阶法开挖；V级加强型衬砌，全环工20b钢架0.8m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.229D3K382+190D3K382+220掉块、塌方台阶法开挖；级B型衬砌，格栅拱架1.0m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.2210D3K382+220D3K382+740掉块、塌方台阶法开挖；级有仰拱复合衬砌，进行超前探孔及围岩量测.1111D3K382+740D3K382+870掉块、塌方台阶法开挖；级B型衬砌，格栅拱架1.0m/榀，拱部42超前小导管2.4m/环超前。进行超前探孔及围岩量测.2212D3K382+870D3K383+190掉块、塌方台阶法开挖；级有仰拱复合衬砌，进行超前探孔及围岩量测.1113D3K383+190D3K3