隧道施工风险分析与对策

GZH-13标暗挖隧道施工风险分析与对策二O一O年四月GZH-13标暗挖隧道施工风险分析与对策1、工程介绍1.1工程概况(1)工程地址、规模莞惠城际轨道交通项目GZH-13标位于惠州市境内，处于GZH-12~GZH-14标之间，隧道正线全长4535m，起讫里程为DK96+965~DK100+500，其中DK95+965~DK97+765以及DK100+300~DK100+500为矿山法施工，其余为盾构法施工。矿山法隧道采用复合式衬砌，其中初期支护根据工程地质和水文地质情况、隧道净空、隧道埋深、开挖方式、施工工序等因素，分别选用喷混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等单一或组合的支护方式；二次衬砌采用C30S8防水钢筋混凝土，外防水采用ECB防水卷材全包二衬结构。隧道断面结构净空形式见图1.1-1。图1.1-1隧道净空断面图(2)工程地质条件①工程地质场地地貌主要为东江冲积平原区、剥蚀丘陵及丘间谷地，地势起伏不大，平原区地势平坦开阔。场地地层主要有第四系全新统人工堆积层、冲洪积层、第四系残积层以及下第三系含砾砂岩。其中：第四系人工填土层为素填土，分布于居民区、厂房，其主要成分为黏性土、砂类土和角砾土等；第四系冲洪积层主要为粉质黏土、淤泥质黏土、粉砂、中砂、粗砂和卵石土等；第四系残积层主要为粉质黏土；下第三系含砾砂岩主要为全风化含砾砂岩、强风化含砾砂岩、弱风化含砾砂岩。从围岩分级情况，矿山法隧道段处于Ⅲ、Ⅴ级围岩中，其中DK95+965~DK96+800段主要为花岗闪长岩，DK96+800~DK97+765段主要为含砾砂岩，场区无重大不良地质。②水文地质地表水主要通过大气降水以及因线路穿过西湖和东江形成的地表径流。地下水则主要是第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，埋深在1.0~4.0m，主要接受大气降水、地表水补给，通过地表蒸发、人工开采、地表径流等方式排泄，基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，水量不大，埋深较深，分布在丘陵区。根据水样检测，场区地表水以及地下水无化学侵蚀性。1.2工程重难点(1)土石方运输压力大是施工中的突出难题作为土石方运输量最大的鹅岭立交竖井，承担着两个工作面的土石方提升和运输任务，而该竖井处于鹅岭立交桥下，不仅空间受到限制，同时在平面环境上，该区域是惠州市最繁华地段，车水马龙，行人熙攘，临时施工场地狭窄，基本不能停放土石方运输的候机车辆，外部运输问题突出。应对措施：①加强组织管理，作好文明施工，确保24小时全天候土石方外运；②优化施工组织，相邻工作面出渣等相同工序在时间上错开，实现地下土石方运输的“错峰”，减少横通道运输压力，同时，提高设备利用率；③提升设备采用两个大功率电动葫芦，确保日出渣能力的提升量；④适当加大横通道横断面尺寸，局部位置调整通道形状，以方便施工；⑤根据场地实际情况，在临时堆土场范围降低地面标高，以增加堆土场容量。(2)施工战线长，工作面通风是难点本工程线路长，因工期和设置完成时间的原因，单向施工线路也长达700m，而线路走向为惠州市繁华地段，施工竖井的设置本来就是“见缝插针”，更不可能在线路中间设通风井了，因此，工作面的通风将成为施工的又一难题。应对措施：①采用大功率通风机，必要时采取接力措施；②加强通风管道巡查、维修的工作，杜绝“跑”、“漏”现象；③加大投入，采用刚性风筒；④优化施工部署，合理布局，根据竖井设置的位置和时间，调整单向工作面掘进长度，在不影响工期情况下统筹规划。(3)控制超欠挖是本工程的重点矿山法暗挖隧道洞身处于Ⅲ、Ⅴ级围岩，须进行钻孔爆破作业，钻爆的的效果直接影响轮廓线的超欠挖，超欠挖的产生，又直接影响到施工成本和施工进度，因此，钻爆作业是本工程施工的重点。应对措施：①挑选经验丰富的钻爆作业人员组成钻爆班组，以保证爆破设计方案的贯彻执行，加强爆破效果；②工程技术人员不断总结经验，对钻爆各循环参数以及爆破效果进行详细记录，分析比较各参数的优劣，同时根据不同岩层性质确定不同的钻爆参数，以达到最佳的优化数据。(4)施工安全是本工程施工的重点本工程线路长，工作面作业条件相对艰难，工作强度大，且全线需进行爆破开挖，因此，保障施工安全施工本工程的重点。应对措施：①加强安全管理，制订有针对性的安全管理制度并严格执行。各工区技术人员、班组长、工区长在自己的范围内负责巡查、监督，发现隐患，及时整改或上报。确定安全员、工区长每日巡查，主要管理负责人定期巡查制度和定期通报制度；②严格执行公安部门关于火攻品管理制度，对火攻品材料发放数量、使用数量进行跟踪登记，杜绝外流现象；③遵守爆破管理程序和相关制度，爆破时段内遵循“一检查、二预警、三实施”程序，并使所有隧道参施人员周知；④对临时炸药库管理和值班人员应精心挑选，无不良嗜好、有责任心并经过相应培训后方能上岗；⑤除经常进行常规的安全防护宣传和安全教育外，针对安全施工的薄弱环节还应采取相应的安全技术措施，切实保障施工安全。(5)隧道止水是重点隧道范围内穿越地带上覆花岗岩、含砾砂岩，岩层裂隙发育，地下水丰富，补给快。施工时可能发生涌水现象。因此采取有力的止水加固措施，避免残积土及风化岩遇水软化、崩解、强度降低，甚至产生管涌，强风化层，全、强风化岩具有遇水软化、崩解，强度急剧降低是本工程的重点。应对措施：①洞内涌水应对措施如下：a、施工中做好洞内排水。隧道排水为洞内每50m设一集水坑，通过φ100排水管将掌子面积水导入集水坑，由抽水机排出洞外经沉淀后排入市政管道。b、做好止水加固工作。鉴于花岗岩残积，全、强风化岩具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的状况，做好洞内超前探测，及时掌握地质情况，必要时采用小导管超前止水固结注浆的手段，控制涌水量，并根据止水固结注浆质量逐步修正注浆参数，改善洞内环境为掘进施工提供作业条件。②防止岩层液化。（岩土液化）在洞身穿越花岗岩残积粘性土、花岗岩风化层地带的施工中，隧道开挖完成后先行封闭掌子面，再进行初支施工以减轻岩层液化；对洞内涌水量较大或地质软弱地带地层加固必要时将采用全断面渐进式注浆，由小导管注浆在施工工艺上采取下列措施：a、花岗岩残积粘性土、花岗岩全、强风化层地带设超前固结支护。施工前先封闭掌子面，为减小岩体震动减轻岩面液化，超前注浆管由钻机开孔，并及时注浆止水固结岩体。b、因工作原因或其他原因掌子面需停工24小时以上时，网喷砼封闭掌子面，必要时回填加固。c、做好洞内排水工作，作业面不允许存在积水现象。2、风险识别2．1风险一——恶劣多变的地层地质、水文条件工程所在地层的地质水文条件表现出很大的随机变异性。同时，地层中还存在大量富水物体的活动与作用，如含水管线、排水暗沟等。并且，由于本工程地处闹市区，导致地质勘探和降水工程受限，施工人员无法得到精确的资料。并且，由于本工程地面存在大量民房导致降水不能施工，区间隧道存在带水开挖施工状况，初支形成后渗漏水不断。2．2风险二——隧道周边建筑物和地下管线复杂由于工程处于城市闹市区，周围的地面构筑物和周围环境设施很复杂：（1)沿线地面建筑物较多；（2)地面建筑物和区间隧道之间的距离较近；（3)管线的类别、年限、材料及施工方法无法确定。2．4风险三——施工方案的复杂性根据暗挖隧道地质情况的不同，分别采取人工暗挖、钻爆等不同的开挖方式。而且，初期支护根据工程地质和水文地质情况、隧道净空、隧道埋深、开挖方式、施工工序等因素，分别选用喷混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等单一或组合的支护方式。由于工程施工技术方案与工艺流程复杂，且不同的施工方法又有不同的适用条件，贸然采取某种技术方案必产生风险。2．5风险四——施工中人员的安全暗挖工程的建设周期长、施工环境条件差，这些对施工人员都容易产生不良影响，导致出现各种意外风险事故。3、风险分析与评估根据隧道的风险因素分析，应采取适当的方法以确定各风险事件大小的先后次序，确定风险事件间的内在联系，把握风险之间的相互关系，并进一步认识风险发生的概率和引起的损失。在此可借助一些具体的工具和技术，例如：计划评审方法PERT、MC模拟方法、AHP法、故障树法、效用理论、模糊分析法、影响图分析法等等。考虑希望促使施工人员能量化风险因素对项目成功影响的权重以及分析出风险因素的发生原因和概率，在本工程风险管理中采用了AHP来分析。AHP法即层次分析法识定性分析和定量分析相结合的评价方法，将复杂的风险问题分解为若干层次和若干要素，并把同一层次的各要素通过具体算法进行比较、判断和计算，得到各个风险因素的权重。建立层次分析结构图如下：层次分析结构图结合项目实际情况和业主要求，借助专家意见首先对决策标准元素(B层)两两比较形成判断矩阵，其次对每一个决策标准将风险因素两两比较形成判断矩阵以求得相对权重，并进行一致行检验，最后对各风险因素按照统计分析排出先后优劣次序。4风险应对通过对隧道施工风险的识别和分析评估，已经对存在的种种风险和潜在损失等方面有了一定的把握。在此基础上，合理编制了一个切实可行的风险应对计划，内容包括：已识别风险因素的描述、风险分析、风险承担人、应对措施、应对计划、应对费用和应急计划。风险管理A质量要求B1安全要求B2进度要求B3成本要求B4风险一C1风险三C3风险四C4风险二C2(1)风险一的应对措施——风险缓解由于地质水文条件客观存在，不能根本消除。并且，在投标文件中已经对此地质水文条件作了一定的承诺，只能采取减轻风险。考虑本区间隧道具体条件：杂填土层较厚、自稳性差易坍塌、含水管线较多等，在区间隧道施工中采取了地面构筑物加固措施。在隧道内采取超前大管棚和小导管注浆加固土层和止水；初支后再径向全断面补偿注浆。实践证明，此措施很好保证了隧道内对于恶劣多变的地质水文条件的有效防范。(2)风险二的应对措施——风险转移和风险缓解对于隧道上方地面的民房及管线安全，要经过现场调查和讨论，确定采取防范和加固措施。(3)风险三的应对措施——风险缓解和风险利用在充分进行技术方案论证前提下，确定采用相应的施工方案。(4)风险四的应对措施——风险规避采取措施避免发生人身伤亡事故，最有效的是严格按照技术交底施工。