隧道施工风险及措施初探

隧道施工风险分析及措施初探XX二标隧道设计概况：见附表1、2、3、4XX二标隧道风险分析：1、隧道施工风险的特点：主要是针对造成人员伤亡、环境破坏、财产损失、工程经济损失、工期延误等；2、产生隧道施工风险的因素多种多样，概况起来有如下几方面：（1）、地质、水文地质等自然的因素：由于岩土性质、地质构造、工程水文地质条件复杂多变，隧道施工的风险是客观存在的；（2）、设计钻探的因素：由于勘察设计资料有限，设计计算理论不完善和在隧道施工中不可避免地遇到一些突发、偶然事件等原因，使得隧道施工的风险具有发生的偶然性和大量发生的必然性；（3）、施工过程监控的因素：在隧道施工过程中，由于试验数据离散性大，勘察报告提供的场地性质资料有限，地下情况的不可预知性，施工风险的可变性就更加明显；（4）、施工过程对岩土自稳结构的破坏因素：由于隧道施工对场地周围土体的扰动大，造成了对场地周围建筑物、居民生活和环境的影响，除本身的技术因素影响外，隧道施工还不得不与外部环境发生关系，这样使得隧道施工风险不但具有内部因素的多样性，而且还具有鲜明的层次性。（5）、无严格周密的施工组织设计和施工方案，无爆破作业设计，施工凭感觉、凭经验，缺乏科学性；（6）、人员的技术操作水平低的因素；（7）、机具设备配备不合理，无监控量测规划设计和设备，无地质超前预报，摸作石头过河，无科学的监测手段等等；（8）、无防患风险的预案；（9）、盲目追求进度；（10）、盲目追求效益：该投入的不投入，偷工减料，违规、违章作业，违规指挥等；3、XX二标隧道施工过程存在的主要风险特点：（1）长大隧道，围岩破碎，地质构造复杂：二标段施工5.5条隧道，隧道总延米25178米，其中1.5条特长隧道。其中Ⅳ级围岩9082米、Ⅴ级围岩8292米，共计17374米，为本标段设计隧道总长的69%，地质条件差是主要因素；（2）、不良地质突出：=1\*GB3①全段断层破碎带6处，主要分布在两座长大隧道，围岩极其破碎，自稳能力差，并可能含有大量的填充物和地下水，如施工防护、措施不当易发生塌方，是造成塌方的主要因素。二标段施工隧道经过的断层带见附表1。=2\*GB3②隧道浅埋段：洞口浅埋段围岩由于受到地表水侵蚀，岩层风化严重，如施工不当易发生塌方。=3\*GB3③岩层接触带：因其岩层不同，且大多伴有小构造，如重视不够可能会发生塌方。=4\*GB3④高应力地段：在软质围岩中，由于受到高地应力的影响，围岩变形较大，若支护不力也极易发生坍方。二标段隧道围岩以软弱的IV、V类围岩为主，统计见附表1。=5\*GB3⑤软弱膨胀岩：本标段隧道穿越“滇西红层”，其泥岩、砂岩，该类围岩具有遇水易软化、泥化、膨胀等特征，施工中极易导致坍塌；（3）施工中的机械设备、技术措施、人员等施工资源要求高：=1\*GB3①设备配备和完好的风险：施工的设备配备不完善，备件短缺、机械维修不当、安全检测、调试以及机电设备安装失误引起的风险。=2\*GB3②施工技术方案的风险：施工中采用的技术方案、施工进度的确定、光面爆破及预裂爆破参数的计算确定、隧道变形控制及质量检测技术等的合理与否，也是引起隧道施工风险的因素。=3\*GB3③管理人员及施做人员技术能力差引起的风险：施工控制计划不完善、施工控制计划可操作性差、施工控制计划组织机构人员不落实、施工控制信息不畅通、有效控制方法落后、管理人员素质差等也会引起施工风险。（4）工期紧，任务重，科技含量高。特别是XX岭隧道、XX隧道的施工，按照合同工期要求，每月成洞须达到240米。因此需增设多处铺助导坑，由于不良地质和水文地质等原因，严重影响施工进度，同时长大隧道穿越滇西不良地质带，技术、科技含量甚高，要达到安全、高效、快速的完成施工任务的目的，还需进一步的探究科学的施工、管理方法，任重而道远。（5）制造成本高，合同造价低，先天存在入不敷出的现象。（6）反坡隧道施工，防排水问题突出。须增设贮水池和配备足够的抽水设备，加强排水系统的施工，力促施工顺利进行。风险防范措施：（1）针对不良地质引起的安全风险拟定采用如下措施：=1\*GB3①严格按设计、施工规范施工。=2\*GB3②洞口及断层破碎带软弱围岩（V级及IV级有水）段施工原则坚持“先治水、管（锚杆或管棚）超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”，以防为主，稳步推进。=3\*GB3③Ⅱ、III级围岩拟采用全断面法施工，锚喷支护的施工原则。=4\*GB3④IV级围岩有水时，采用微台阶，弱爆破、强支护的施工原则。=5\*GB3⑤IV、V级围岩无水时采用台阶法，弱爆破、强支护、勤量测、早封闭的原则；V级围岩有水时，采用微台阶法，管棚超前、环向开挖预留核心土、小导管注浆、型钢（格栅钢架）及挂网喷锚支护，达到强度后，开挖核心土。=6\*GB3⑥加强地质超前预报工作，核实围岩级别和地下水情况，及时调整施工方案。=7\*GB3⑦加强隧道监控量测，确定隧道变形量，及时调整防护加固方案。⑧对XX长大隧道进出口和XX岭隧道出口的施工部署，拟采用：先1000米采取无轨运输，以后采取有轨运输的施工组织方案；两长大隧道的平导拟采取：先500米无轨运输，后有轨运输的施工组织方案；同时利用平导多开横向联结通道，施工正洞，以减轻隧道工期压力，并利用平导处理断层、突泥、涌水的地段；其余4座隧道采取独头掘进，无轨运输的方案进行施工。⑨加强通风设计、实施和管理控制。拟采用压入式和轴流式串联，以达到通风效果。⑩加强光面爆破设计、实施和控制。（2）针对机械设备、技术措施、人员等引起的风险采用如下措施：=1\*GB3①重视对机械设备的维修保养，采取定期维修保养制度；备齐机械设备的备件，以便能及时修换损坏的部件；加强对机电设备的检查维修频率；=2\*GB3②采用动态管理的思路，坚持“岩变我变”和“技术先行、方案致胜”的原则，及时根据现场围岩地质的实际情况，调整围岩爆破参数和循环进尺长度；根据地质超前预报和监控量测的成果，及时处理、修正相关施工参数。=3\*GB3③在隧道施工中配足各类专业技术人员，建立懂管理、精技术、高素质的人才队伍。（3）工期风险的防范措施：①XX岭隧道出口段（7300米）：拟在靠出口端中部侧增加1座斜井和靠隧道中部侧增设1座竖井。即：②XX隧道（13390米）：拟靠出口端增设1座斜井和出入口各增设1座竖井。即：（4）风险因素表：见附表拟定施工过程增设逃生救援系统：拟在隧道开挖、初期支护、二衬的施工工序衔接过程中，距掌子面10——20米范围，沿高压水管和风管，增设D=80—100CM的钢护筒作为救援逃生的通道，同时高压水、风管要紧跟掌子面。序号隧道名称长度（米）围岩等级不良地质II级III级IV级V级背斜（处）向斜（处）断层（处）1XX岭隧道72462470315016261132XX一号隧道69369313XX二号隧道7747744XX河隧道1400180122015XX田隧道167516062089516XX隧道13390517451323084123合计25178160764490828292356XX铁路二标隧道围岩及地质设计概况附表1序号隧道名称长度（米）水文地质情况1XX岭隧道7246地表水较发育；；

地下水已已孔隙潜水水、基岩裂裂隙水及断断层裂隙水水为主。2XX一号隧道693地表水主要为隧隧道进出口口端100米外山间冲冲沟流水，属属季节性流流水；

地下下水以第四四系地层孔孔隙潜水和和基岩裂隙隙水为主，雨雨季洞身段段可含一定定量的基岩岩裂隙水。3XX二号隧道774地表水不发育；；

地下水为为第四系地地层孔隙潜潜水及基岩岩裂隙水，含含水量较小小。4XX河隧道1400地表水系不发育育；

地下水水以第四系系地层孔隙隙潜水和基基岩裂隙水水为主，雨雨季洞身段段可含一定定量的基岩岩裂隙水。5XX田隧道1675地表水主要为隧隧道进出口口沟水，为为季节性流流水；

地下下水为第四四系地层孔孔隙潜水和和基岩裂隙隙水为主，含含水量较少少。6XX隧道13390地表水较不发育育；

地下水水以第四系系松散土层层孔隙潜水水、基岩裂裂隙水、构构造裂隙水水为主。合计25178XX铁路二标隧道水文地质设计概况附表2XX铁路二标隧道支护及衬砌设计概况附表3序号隧道名称长度（米）支护衬砌1XX岭隧道7246无施工图无施工图2XX一号隧道693DK80+4000～DK800+4200段采用全全环格栅钢钢钢架及拱拱部φ89大管棚加加强支护；；

DK800+4200～DK800+4600、DK800+6400～DK800+6800、DK811+0500～DK811+0933浅埋地段段采用全环环格栅钢架架及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK800+4600～DK800+6400、DK800+6800～DK811+0500段采用拱拱墙格栅钢钢架及拱部部φ42小导管加加强支护。全隧采用曲墙复复合式衬砌砌3XX二号隧道774DK81+5663～DK811+5833段V级围岩采采用全环工工18钢架及拱拱部φ89大管棚加加强支护；；

DK811+5833～DK811+6800段V级围岩采采用全环格格栅钢架及及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK811+6800～DK822+2800段V级围岩采采用拱墙格格栅钢架及及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK822+2800～DK822+3100段V级围岩采采用全环格格栅钢架及及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK822+3100～DK822+3255段V级围岩采采用全环工工18钢架及拱拱部φ89大管棚加加强支护。k82+3255-3377段采用明明洞衬砌外外，其余均均采用曲墙墙复合式衬衬砌4XX河隧道1400DK82+9880～DK833+0300段V级围岩采采用全环格格栅钢架及及拱部φ42小导管超超前支护；；

DK833+0300～DK833+5300段V级围岩采采用拱墙格格栅钢架及及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK833+5300～DK833+6900段IV级围岩地地段采用拱拱部钢带；；

DK833+6900～DK844+2800段V级围岩地地段采用拱拱墙格栅钢钢架及拱部部φ42小导管加加强支护；；

DK844+2800～DK844+3500段V级围岩地地段采用全全环格栅钢钢架及拱部部φ42小导管加加强支护；；

DK844+3500～DK844+3800段V级围岩地地段采用全全环格栅钢钢架及拱部部φ89大管棚加加强支护。全隧采用曲墙复复合式衬砌砌5XX田隧道1675DK88+1440～DK888+1700段V级围岩采采用全环I18型钢钢架架及拱部φ89大管棚超超前支护；；

DK888+1700～DK888+6500段V级围岩地地段采用拱拱墙格栅钢钢架及拱部部φ42小导管加加强支护；；

DK888+6500～DK888+9100及DK899+0500～DK899+4100段围岩地地段采用拱拱部钢带；；

DK899+4100～DK899+7800段V级围岩采采用拱墙格格栅钢架及及拱部φ42小导管加加强支护；；

DK899+7800～DK899+8100段V级围岩采采用全环格格栅钢架及及拱部φ89大管棚加加强支护。进口端k88++135--140段采用IV式V级明洞，其其余均采用用V级复合曲曲墙衬砌6XX隧道13390无施工图无施工图合计25178序号隧道名称起始里程终止里程长度（米）直曲分段纵向坡度断面尺寸直线段曲线段上坡段下坡段1XX岭隧道DK72+1000DK79+34467246DK72+1000-DKK78+9945.993段DK78+9445.933-DK779+3446段位于R=16000米,L=1990米的缓和曲曲线DK72+1000-5000段以7‰下坡；

DKK72+5500-DDK78++600段以8‰下坡；

DKK78+6600-DDK79++346段以6‰下坡。2XX一号隧道DK80+4000DK81+0993693DK80+4000-DKK81+0075.112段DK81+0775.122-DK881+0993段位于R=20000米,L=1550米的缓和曲曲线DK80+4000-5000段以13‰下坡；

DKK80+5500-DDK81++093段以22.5‰下坡。3XX二号隧道DK81+5663DK82+3337774

DK81+6007.166-DK882+2003.511段DK81+5663-6007.166段位于R=20000米,L=1550米的缓和曲曲线；

DKK82+2203.551-3337段位于R=20000米,L=1550米的缓和曲曲线全隧以22.55‰下坡。4XX河隧道DK82+9880DK84+38801400全隧位于直线段段DK82+9880-DKK84+1100段以15‰下坡；

DKK84+1100-3380段以10.6‰下坡。5XX田隧道DK88+1335DK89+81101675DK88+1335-1880.744段；

DK889+0773.555-8100段。DK88+1880.744-DK889+0773.555段位于R=25000米,L=1220米的缓和曲曲线；全隧以6‰下坡坡。6XX隧道DK90+1335DK103+660013390DK90+1335-DKK103++263..52段DK103+2263.552-6000段位于R=16000米,L=1990米的缓和曲曲线；DK90+1335-DKK91+4400段以3‰上坡DK91+4000-8000段以9‰下坡；

DKK91+8800-DDK1033+6000段以20.2‰下坡。合计25178XX铁路二标隧道直曲及纵向坡度设计概况附表4矿山法施工风险因素核对表附表5风险事件件风险因素塌方突水（泥、石）大变形岩爆其他施工准备情况见表5-1★★★★施工地质勘察见表5-2★★★★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★掌子面减压措施施★应力释放措施★地下水处理★★爆破方法★★★★隧道超挖情况★★★进洞★落底★★挑顶★★断面变化处或工工法转化处处★其他防突情况资料收集情况常规地质法情况况（地质素素描）超前地质预报情情况石门开启方法安全岩柱留设震动或远距离爆爆破续上表5风险事件件风险因素塌方突水（泥、石）大变形岩爆其他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★其他支护及衬砌情况况支护刚度★★超前支护★★★预注浆★隔离措施气密性混凝土施工缝沉降缝处处理地层与加固与改改良★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★★其他续上表5