青岛至兰州公路(宁夏境)东山坡至毛家沟段高速公路A2标段安全风险评估报告

1、青岛至兰州公路（宁夏境）东山坡至毛家沟段高速公路六盘山隧道施工图施工阶段 安全风险评估报告中铁十二局集团东毛高速六盘山隧道A2合同段项目经理部 青岛至兰州公路（宁夏境）东山坡至毛家沟段高速公路六盘山隧道施工图施工阶段施工安全风险评估报告编制单位：中铁十二局集团东毛高速六盘山隧道A2合同段项目部评估小组负责人：王新顺 日期：二0一二年八月1 编制依据（1）公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（中华人民共和国交通部【2011.5】文）。（2）东毛高速公路工程地质勘测报告（3）公路工程技术标准（JTJ B01-2003）（4）公路工程桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011（5）企业职工伤亡事

2、故分类（GB 6441-86）（6）项目公司和总承包安全管理要求（7）设计院提供的设计图纸文件（8）中铁十二局集团东毛高速六盘山隧道A2合同段实施性施工组织设计2 概述六盘山隧道为青岛至兰州公路（宁夏）段东山坡至毛家沟高速公路的关键控制性工程，该隧道设计为分离式隧道，左右线间隔2848m，属于超长隧道。我标段施工的六盘山隧道进口，该口位于泾源县顿家川东约500m处。隧道洞身平面由缓和曲线、直线组成，左线隧道起止桩号为ZK6+270ZK9+900，施工长度3630m，进口位于直线上；右线隧道起止桩号为K6+230K9+900,施工长度3670m进口位于直线上。我标段内还承担1#斜井的施工。1#斜

3、井位于左线ZK7+200左侧400m。21工程概况 2.1.1自然条件（一）地理位置及交通 我标段施工的六盘山隧道进口位于宁夏回族自治区南部的泾源县内，地理位置位于东经105°49106°20，北纬35°3135°41，路线走向与途经项目区域的国道G312线大致平行。 我标段施工的六盘山隧道进口距离泾源县约25公里，施工区内地表树林茂密，林木覆盖率100%，人际罕见，野兽出没，交通、用电、通讯条件极差。 （二）气象水文 本标段施工区域属于内陆性季风气候，地处中温带半湿润向半干旱过渡地段，四季不分明，冬长且冷，春秋凉爽，夏季短而温和。昼夜温差较大，春季升温

4、快，秋季降温迅速，无霜期短；干旱、霜冻、冰雹等自然性灾害天气频繁。2.1.2地形地貌 本标段施工区位于六盘山及其两侧，小王庄至东山坡、陈勒花土湾顿家川、咀头至东山坡。该段六盘山山脉近南北向展布，巍峨挺拔、蜿蜒延伸。最高峰米缸山2926m 。绝对高度22002900m ,相对高度600800m。山峰呈尖峰、圆顶为主，山两侧被东西向及南北向沟谷切割，沟谷纵横；沟多呈“V”字型。山体主要由白垩系地层组成，山体延伸线和区域构造线基本一致。另外六盘山山体具有西缓东陡的特征。六盘山可见三级夷平面，一级夷平面高程28002200m，二级夷平面高程24002200m三级夷平面高程23002050m.山脊两侧同

5、级夷平面高程相差200余米，西高东低，这种差异升降，组成了明显的地貌阶梯，形成了陇东塬梁地貌和陇西梁昴地貌的显著分异。2.1.3地层岩性本合同段表层主要为第四系硬塑状残坡积亚粘土或碎石层、下伏基岩为第三系粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等。2.1.4地质构造与地震本合同段路线所经地区地震烈度为度，地震动峰值加速度0.40s，属中硬场地类型。2.1.5水文地质条件区内地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、下白垩系泥质粉砂岩和粉砂泥质岩基岩风化裂隙水、基岩裂隙水、碎屑岩裂隙-孔隙水、断裂带构造裂隙水五大类。区内水资源为弱碱性水，对混凝土无腐蚀性。22六盘山隧道风险评估目的对本合同段内的各单位工程的可行性、充分

6、性、有效性进行评价，通过对本合同段内的隧道施工中风险的识别、估计和评价，确定风险等级。合理使用多种管理方法和技术手段对项目风险实行有效控制，将各类风险降到可接受水平，达到保安全、保护环境、保证建设工期、控制投资、提高效益、实现建设项目的总目标。22六盘山隧道风险评估内容 本报告主要针对六盘山特有的地质特点，结合隧道施工图施工方案及施工条件，对隧道可能发生的重大风险事件进行分析评估，具体如下： （1）六盘山隧道在施工图施工阶段可能发生的风险主要包括大变形、塌方、洞口失稳、突水涌泥、环境保护；其它风险如瓦斯等，本工程中没有涉及到，不做评估。（2）对本标段六盘山隧道可能存在的重大风险事故进行详细的分

7、段分析，对各风险事件风险源进行辨识与评估。针对不同风险事件的风险源进行分析，采用定性与定量分析的进行评估。具体采用了专家评议法定性分析和风险评价矩阵法及指标体系法定量分析的办法来对本项目进行风险评估。（3）分析、评估风险级别较高的风险事件对本标段内的六盘山隧道二衬施工安全的影响及隧道重点区段最不利工况下二衬施工安全的安全性。 （4）对于初始风险等级III级及以上等级时，根据进一步采取的风险控制措施。3 六盘山隧道主洞重大安全风险事故分段评估与控制31六盘山隧道主洞重大风险事件的确定 本标段六盘山隧道穿越的地层岩性主要以第四系硬塑状残坡积亚粘土或碎石层、下伏基岩为第三系粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主

8、。在隧道深部软质岩发生大变形、塌方等风险较高。我标段施工的大南山隧道进口前方300米左右有一深大断裂带F2，受断裂构造影响，洞口段岩石较为破碎。进口附近容易产生衬砌开裂、坍塌和破体滑坡等。根据六盘山隧道地质情况及施工图设计资料，结合公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南中的安全风险事件及风险源检查表，对本标段内六盘山隧道存在的重大风险事件及与之相关的风险源进行检查和辨识。检查结果见表3.1.1表3.1.1六盘山隧道施工图施工阶段安全风险事件与风险源检查表 风险事件风险源洞口失稳塌方突水涌泥大变形环境保护建设条件地形、地貌地表植被、水系偏压地质岩性及风化程度构造地下水挤压性地层软土膨胀岩周边环境

9、道路、村庄、河流施工技术施工方案施工工法施工工艺施工参数施工辅助措施 由风险事件、风险源检查表可知，本标段六盘山隧道存在的主要风险事件为大变形、塌方、洞口失稳、突水突泥、环境保护、人为及设备因素施工风险等。本报告仅对可能存在的重大风险事件进行安全风险评估。其它风险事件不具备发生的基本条件，不再涉及其评估内容。表3.1.2隧道主要安全风险事件项目阶段施工方法风险目标风险事件施工图施工阶段新奥法安全、环境质量大变形塌方洞口失稳突水突泥人为及设备因素施工环境保护水库影响 根据专家调查结果，对上述风险事件的风险因素进行辨识，见表3.1.3：表3.1.3 隧道风险因素辨识统计表序号风险事件风险产生的原因

10、险源类别后果1塌方1、围岩级别2、断层破碎带影响区域3、岩层产状，层间结合力4、地形地貌G人员伤亡工期延误投资增加2突涌水1、 褶皱发育2、 地层不整合接触带、侵入岩与原状岩接触地带3、 地下水位、雨季降雨4、 周边水库、河流5、 汇水地带G人员伤亡工期延误投资增加3大变形1、埋深2、岩石的单轴抗压强度3、岩性及风化程度4、米缸山大背斜及多个小型褶曲形成的褶皱带G人员伤亡投资增加4人为及设备因素施工1、人的不安全行为2、设备、机械异常状态G、D人员伤亡投资增加5洞口失稳1、岩性风化程度及厚度2、地形地貌3、植被情况G人员伤亡工期延误投资增加6环境保护1、水土流失2、隧道弃渣3、施工、人员活动4

11、、车辆空气污染G、D人员伤亡投资增加注：G-地质因素 D-设计因素32大变形风险评估3.2.1大变形的风险分析3.2.1.1 本标段六盘山隧道大变形风险概述 施工阶段的隧道大变形风险预测主要是通过地面地质调查和设计资料提供的岩体资料，对可能发生大变形地段的大变形类型和变形破坏机制作出初步判断。 一、本标段六盘山隧道地质调查及岩类分类 根据设计资料本标段岩类情况如下：（1）、地层岩性合同段表层主要为第四系硬塑状残坡积亚粘土或碎石层、下伏基岩为第三系粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等。（2）、围岩级别划分隧道正洞围岩情况表 序号项目六盘山隧道正洞进口端左线（m）右线（m）1级357536052级55653总

12、计363036701号斜井围岩情况表 序号项目1号斜井围岩情况1级10302级1103总计1140（3）、不良地质及特殊岩土六盘山隧道进口段不良地质地段有可能存在断层破碎带、洞口浅埋、软弱围岩、突水、突泥等，施工时容易发生坍方，给工程带来损失和延误工期，因此施工中要予以高度重视。因此以上不良地质段的施工及加强现场监控测量是本合同段的重点及难点工程。（4）、地质构造及地震动参数路线所经地区地震烈度为度，地震动峰值加速度0.40s，属中硬场地类型。（5）、水文地质特征区内地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、下白垩系泥质粉砂岩和粉砂泥质岩基岩风化裂隙水、基岩裂隙水、碎屑岩裂隙-孔隙水、断裂带构造裂隙

13、水五大类。区内水资源为弱碱性水，对混凝土无腐蚀性。二、本标段六盘山隧道地应力场调查分析根据设计资料本标段施工的六盘山隧道地应力属于较高的应力。三、本标段六盘山隧道地应力场调查分析 根据六盘山隧道的设计资料及现场调查可知，本标段内的六盘山隧道发生大变形的机制主要有：围岩岩性控制型、岩体结构控制型。具体分类见下表：本标段六盘山隧道围岩大变形机制分类类型控制因素其它因素特征破坏形式围岩岩性控制型I均质岩型I1强度低的软岩高地应力地下水围岩保持岩体的原生结构塑性契体挤出结构流变层状型I2互层状型I3膨胀岩型I4膨胀性矿物地下水围岩岩性控制型II构造改造型II1构造改造作用，围岩结构面发育高地应力岩体的

14、强度较高塑性契体挤出结构流变构造改造型II2浅表生改造作用，局部应力集中围岩未及时支护岩体近似松散结构围岩丧失自稳能力，变形贯穿地表3.2.1.2本标段六盘山隧道大变形风险分段分析1、进口浅埋段 K6+230K6+295段，隧道最大埋深47m，围岩为强风化粉砂质泥岩，围岩级别为V级。隧道施工过程中容易产生I1型围岩变形施工时严格按照设计的开挖方法及支护参数进行，严格控制台阶高度和进尺深度，保证超前支护的效果，并注重出去支护的时机和支护强度。本标段六盘山隧道进口段大变形风险因素分析大变形风险分析主要风险源调查其他相似地段类型破坏特征I1塑性契体挤出结构流变碎石，松散层，稳定性较差；强风化粉砂质泥

15、岩，V级围岩K6+230295ZK6+2703252、IV级围岩深埋段该区段围岩主要为中风化粉砂质泥岩：围岩级别为IV。隧道施工过程中容易产生I1型围岩变形，施工时严格按照设计的开挖方法及支护参数进行，严格控制上、下台阶之间的距离，保证超前支护的效果。本标段六盘山隧道IV级围岩深埋段段大变形风险因素分析大变形风险分析主要风险源调查其他相似地段类型破坏特征I1 中风化粉砂质泥岩，IV级围岩,R c=35MPa最大地应力为17.9 MPa地下水K8+800K9+420K9+420K9+800ZK8+860ZK9+7603、褶皱发育段 该区段落位于米缸山背斜轴部，围岩受构造应力影响，局部节理裂隙发育

16、。围岩主要为中风化粉砂质泥岩：围岩级别为IV。隧道施工过程中容易产生II1型围岩变形，施工时严格按照设计的开挖方法及支护参数进行，严格控制上、下台阶之间的距离和爆破施工对彼此的扰动影响，保证超前支护的效果。本标段六盘山隧道褶皱发育段大变形风险因素分析大变形风险分析主要风险源调查其他相似地段类型破坏特征I1塑性契体挤出 中风化粉砂质泥岩，IV级围岩；米缸山背斜轴部；小背斜轴部；地下水；K7+740K8+240K8+660K8+800ZK7+680ZK8+260ZK8+760ZK8+8603.2.2大变形的风险源辨识与排序3.2.21大变形的风险事件风险源辨识根据以上风险分析，结合围岩级别、地层岩

17、性、构造及隧道深埋等，分段分析本标段六盘山隧道可能引起大变形的事件，结合事故树法辨识出各区段风险源如下：1、进口浅埋段进口段滴水雨季渗流节理、裂隙较发育偏压强风化粉砂质泥岩管棚、小导管超前支护上下台阶法留核心土监控量测超前地质预报2、IV级围岩深埋段IV级围岩深埋段监控量测超前地质预报埋深较大滴水、渗水上下台阶法锚杆超前支护中风化粉砂质泥岩中厚层状节理、裂隙较发育3、褶皱发育段褶皱发育段背斜轴部埋深较大滴水、渗水监控量测超前地质预报上下台阶法小导管超前支护中风化粉砂质泥岩中厚层状节理、裂隙较发育3.2.22大变形的风险事件风险重要度排序1、进口浅埋段 （1）大变形风险层次结构模型进口段滴水雨季

18、渗流节理、裂隙较发育偏压强风化粉砂质泥岩管棚、小导管超前支护上下台阶法留核心土监控量测超前地质预报（2）构造排序判断矩阵大变形风险判断矩阵大变形滴水雨季渗流强风化粉砂质泥岩偏压节理裂隙较发育监控量测超前地质预报上下台阶法留核心土管棚、小导管超前支护滴水雨季渗流11/2221/41/51/6强风化粉砂质泥岩21331/31/41/5偏压1/21/3111/21/31/4节理裂隙较发育1/21/3111/21/31/4监控量测超前地质预报432211/21/3上下台阶法留核心土5433211/2管棚、小导管超前支护6544321 （3）对判断矩阵进行一致性检验CR=CI/RI=0.0641，因此矩

19、阵满足一致性判断 （4）风险源重要性排序结果最后可得权重指标为W=0.1363,0.2105,0.1190, 0.1190,0.3303,0.5020,0.7400.根据计算结果得大变形风险的风险源排序为：管棚、小导管超前支护上下台阶法留核心土监控量测超前地质预报强风化粉砂质泥岩滴水雨季渗流偏压=节理裂隙较发育利用相同的原理计算出其他围岩段的大变形风险源排序为：2、IV围岩深埋段锚杆超前支护上下台阶法监控量测超前地质预报中风化粉砂质泥岩埋深较大节理裂隙较发育滴水、渗水中厚层状3、褶皱发育段小导管超前支护上下台阶法监控量测超前地质预报中风化粉砂质泥岩埋深较大节理裂隙较发育背斜轴部滴水、渗水中厚层

20、状3.2.3大变形的风险评估3.2.31大变形的风险等级评估 鉴于对设计资料的分析，得出本标段隧道大变形风险发生的概率等级和损失等级。里程桩号埋深m围岩级别风险等级概率等级损失等级风险等级右线K6+230K6+2416.114.1V明洞31IIK6+241K6+29514.150.0V42IIIK6+295K6+94050.0207.6IV深埋21IK6+940K7+14080.0115.8IV涌水32IIK7+140K7+740115.8291.4IV深埋21IK7+740K8+240291.4489.2IV涌水42IIIK8+240K8+340335.4367.2IV涌水22IIK8+34

21、0K8+660367.2471.0IV深埋21IK8+660K8+800465.4472.0IV涌水41IIK8+880K9+420472.0659.0IV深埋42IIIK9+420K9+800549.8611.4IV深埋32IIK9+800K9+900475.4551.6IV深埋31II左线ZK6+270ZK6+2858.015.1V明洞21IZK6+285ZK6+32515.142.2V偏压42IIIZK6+325ZK6+94042.2184.0IV深埋21IZK6+940ZK7+16087.4126IV涌水32IIZK7+160ZK7+680126263.5IV深埋21IZK7+680Z

22、K8+260263.5500.6IV涌水42IIIZK8+260ZK8+400343.6383.3IV涌水22IIZK8+400ZK8+720383.3468.3IV深埋21IZK8+720ZK8+860368.3486.5IV加强41IIZK8+860ZK9+340486.5659.6IV深埋42IIIZK9+340ZK9+760585.2659.6IV深埋32IIZK9+760ZK9+900482585.2IV涌水22II 根据上表，可得出我标段内的六盘山隧道施工图施工阶段发生大变形的概率等级为3级，损失等级为2级，根据风险等级表判定我标段施工的六盘山隧道风险等级为III级，风险等级较高，

23、须引起重视，加强监测，应采取必要的风险控制措施降低风险。3.2.4大变形风险控制措施1、洞口段 K6+230K6+295段，隧道最大埋深47m，围岩为强风化粉砂质泥岩，围岩级别为V级。隧道洞口施工时严格按照设计的开挖方法及支护参数进行，严格控制台阶高度和进尺深度，保证超前支护的效果，严格控制循环进尺，加强监测。2、IV围岩段 施工时严格按照设计的开挖方法及支护参数进行，严格控制台阶高度和进尺深度，保证超前支护的效果，减少爆破对围岩的扰动，严格控制循环进尺，加强监测。3.2.5大变形事故应急救援根据以往的施工经验应做到以下几点:1、施工前先制定完善的事故应急救援方案；2、储备一定的应急救援物资，

24、组建应急救援队伍；3、进行事故应急救援演练；4、发生大变形事故时，施工人员及时撤离到安全地带，并及时把情况汇报到项目部调到。5、机械设备有条件时，应及时转移到安全地带；6、项目部接到报告时立即启动应急救援方案，展开救援并及时报情况上报上级。3.3塌方风险评估3.3.1概述3.3.1.1塌方的基本概念隧道开挖时，因土压等作用和地层出现临空面后的应力调整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者是由于围岩内有的层理和节理等松弛、剥离，使岩石和泥砂等发生大量塌落的现象。按照塌方高度或塌方体积将塌方分为三类见下表：塌方分类塌方小塌方中塌方大塌方塌方高度（m）<336>6塌方体积（m3）<30

25、3060>603.3.1.1导致隧道塌方的主要影响因素1、地质因素2、天气水文因素3、勘察设计因素4、施工因素5、管理因素3.3.2塌方风险分析根据设计资料，我标段施工的六盘山隧道处于F2断裂带，在断裂带处容易出现塌方；我标段施工地段多数为软质岩地区-粉砂质泥岩，有发生塌方的可能；我标段施工的六盘山隧道进口段存在偏压。在进洞时容易造成衬砌开裂、塌方等现象。3.3.3塌方风险分段分析我标段施工的六盘山隧道地质复杂。下面就隧道进行分段，在每个区段上进行风险评估。编号里程桩号围岩地质特点施工工法1.隧道进口段ZK6+270ZK6+285K6+230K6+241V岩体破碎，表面覆薄层碎石，下伏强

26、风化粉砂质泥岩明洞法2、进口浅埋段ZK6+285ZK6+325K6+241K6+295V表面覆碎石，下伏强风化粉砂质泥岩，裂隙极为发育，呈碎石碎裂结构超前大管棚超前小导管台阶法预留核心土3、中风化粉砂质泥岩段ZK6+325ZK6+940ZK7+160ZK7+680ZK9+340ZK9+760K6+295K6+940K7+140K7+740K9+420K9+800IV中风化粉砂质泥岩段，泥质结构，中厚层状结构，节理、裂隙较发育，岩体呈裂隙块状结构超前锚杆，台阶法开挖4、地面洼地易汇水段ZK6+940ZK7+160ZK8+260ZK8+400ZK9+760ZK9+900K6+940K7+140K8

27、+240K8+340K9+800K9+900IV地面汇水段，中风化粉砂质泥岩段，泥质结构，中厚层状结构，节理、裂隙较发育，岩体呈裂隙块状结构。地表有洼地无排水沟，若积水容易渗透入岩体。超前小导管，超前预注浆，径向注浆导管，台阶法开挖5、褶皱段ZK7+680ZK8+260K7+740K8+240V中风化粉砂质泥岩段，呈背斜构造超前锚杆，台阶法开挖ZK8+720ZK8+860K8+660K8+800中风化粉砂质泥岩段，呈向斜构造超前小导管，注浆锚杆，台阶法预留核心土6、近水平地层所有近水平地层IVV地层倾向、倾角近水平（1）进口ZK6+270ZK6+285段，K6+230K6+241段风险评估本标

28、段施工的六盘山隧道进口处于顿家川两冲沟之间的山脊斜坡处，位于六盘山深大断裂（F2）附近，坡积土及风化层厚度较大。围岩等级为V级。根据设计，明洞修筑严格采取明挖法施工，并清除陡坡面上的不稳定岩石，以减少进洞塌方的风险。（2）进口浅埋段ZK6+285ZK6+325K6+241K6+295隧道进口浅埋段表面覆碎石，下伏强风化粉砂质泥岩，裂隙极为发育，呈碎石碎裂结构，属于软岩。围岩等级为V级。施工时严格按照设计开挖方法及支护参数施工，洞口排水沟应在进洞前施工完毕。这样就能大大降低塌方的风险。（3）中风化粉砂质泥岩段ZK6+325ZK6+940，ZK7+160ZK7+680，ZK9+340ZK9+760

29、，K6+295K6+940，K7+140K7+740，K9+420K9+800这些区段主要穿过中风化粉砂质泥岩段，泥质结构，中厚层状结构，节理、裂隙较发育，岩体呈裂隙块状结构。施工时严格按照设计开挖方法及支护参数施工，并根据实际情况控制进尺及台阶高度，能大大降低塌方的风险。（4）地面洼地易汇水段ZK6+940ZK7+160，ZK8+260ZK8+400，ZK9+760ZK9+900，K6+940K7+140，K8+240K8+340，K9+800K9+900这些区段主要穿过地面汇水段，中风化粉砂质泥岩段，泥质结构，中厚层状结构，节理、裂隙较发育，岩体呈裂隙块状结构。地表有洼地无排水沟，若积水容

30、易渗透入岩体。施工时严格按照设计开挖方法及支护参数施工，并根据实际情况控制进尺及台阶高度，二衬及时跟进，能大大降低塌方的风险。（5）褶皱段ZK7+680ZK8+260，K7+740K8+240，ZK8+72ZK8+860，K8+660K8+800褶皱段ZK7+680ZK8+260，K7+740K8+240，主要穿过中风化粉砂质泥岩段，呈背斜构造，ZK8+72ZK8+860，K8+660K8+800，主要穿过中风化粉砂质泥岩段，呈向斜构造，施工时严格按照设计开挖方法及支护参数施工，并根据实际情况控制进尺及台阶高度，二衬及时跟进，能大大降低塌方的风险。（6）近水平地层施工时严格按照设计开挖方法及支护参数施工，并根据实际情况控制进尺及台阶高度，二衬及时跟进，能大大降低塌方的风险。3.3.4塌方风险源辨识与分析3.3.4.1塌方风险源辨识与分析结