西平铁路隧道施工风险评估与管理

11工程概况1.1工程简述西安至平凉线位于陕西省中西部和甘肃省东部。地处渭北、陇东黄土高原，东连西安枢纽，西接宝中铁路，行经陕甘两省的咸阳、庆阳、平凉三市，途经我国十三大煤炭基地之一黄陇基地的彬长矿区，与312国道和正在建设中的银武高速公路并行。丁家山隧道位于乾县丁家山附近，隧道起讫里程为DK49+905～DK55+679，全长5774米。隧道最大埋深约为100m，为一单线土质隧道。隧道进口位于乾县漠西乡吴村北侧约400m，塬边斜坡地带，地势平缓，地表均辟为耕地。出口位于乾县漠西乡四里坊村东北侧约300m，黄土残塬的边缘，冲沟右岸的黄土坎边，塬面经受强烈剥蚀，地形起伏较大。隧道进口位于半径为800米右偏圆曲线上，其余位于直线。隧道洞身处于10‰、11‰的上坡。隧道不良地质为：①湿陷性黄土：隧道进出口及隧道洞身顶部的第四系上更新统黏质黄土具有自重湿陷性。根据土工试验及湿陷性计算：进口DK49+905～DK50+600段、洞身DK50+600～DK54+400段、出口DK55+560～DK55+680段土体具有很严重湿陷性，湿陷等级为IV级。②膨胀土夹层：洞身穿越Q2黄土中古土壤夹层具有弱膨胀性。丁家山隧道各类型衬砌参数如下表：衬砌类型喷层厚度(cm)边墙Φ22砂浆锚杆拱墙钢筋网钢架二次衬砌长度(m)间距类型米/榀拱墙(cm)仰拱(cm)IV级围岩1031.2*1.2φ6.525*25/3540IV级围岩加强断面2031.2*1.2φ6.525*25H1251～1.23540V级围岩233.51.2*1.0φ820*20I16140※40※V级围岩加强断面233.51.2*1.0φ820*20I160.840※40※注：※为钢筋混凝土IV级围岩一般地段采用短台阶法施工，V级围岩及下穿民房段采用弧形导坑(留核心土)法施工。2全隧V级围岩共计745米。DK49+905～DK50+150(245米)、DK55+560～DK55+679(119米)为V级围岩，埋深浅，且洞身穿越Q2黄土中古土壤夹层具有弱膨胀性，施工中采用I16工字钢架间距0.8米，此段共计364米。DK50+150～DK50+391(241米)、DK52+650～DK52+750(100米)、斜井与正洞连接段40米段为V级围岩，施工中采用I16工字钢架间距1米此段共计381米。全隧IV级围岩共计5029米。其中，浅埋段以及下穿桥北村民房或线路距民房较近，施工中采用H125型钢加强支护，钢架间距1.2米，共计2459米。4处非绝缘锚段关节共计480米采用H125型钢加强支护，钢架间距1米。其余2090米IV围岩一般断面初支内不设钢架。仰拱超前二衬施作，采用仰拱栈桥整幅施作，拱墙一次衬砌不设纵向施工缝。隧道为复合式衬砌，初期支护与二次衬砌间设EVA防水板加土工布防水。环向施工缝采用中埋式橡胶止水带防水，纵向施工缝采用钢边止水带防水，变形缝采用中埋式橡胶止水带加膨胀止水条加嵌缝材料防水。隧道进出口洞门均为耳翼墙式洞门。1.2工程地质特征工点所在处主要为第四系全新统冲积黏质黄土、中更新统风积黏质黄土。1.3地质构造本工点位置处于陕甘宁坳缘褶段。工点范围内断层、褶皱不发育。1.4水文地质工点范围内地表水不发育，洞身范围内地下水不发育，该隧道进出口两侧冲沟发育，下沟深度大，地形破碎，为泄水地形，不利于地下水储存，各钻孔资料揭示均未有地下水。隧道富水性属贫水区，隧道采用大气降水法预测，隧道正常涌水量为865.6m3/d,最大涌水量1731.2m3/d，局部黏质黄土中的古土壤层和钙质结核层中有地下水渗出的可能性。1.5特殊岩土与不良地质1）不良地质3隧道出口位于黄土冲沟—突出的黄土梁咀上，黄土梁两侧深切的冲沟边均发育有溜坍体，溜坍体主要为黏质黄土，距离隧道洞身及洞口均大于20米，隧道工程避开了溜坍体，因而对工程影响较小。2）特殊地质隧道进出口及隧道洞身顶部的第四系上更新统黏质黄土具有自重湿陷性。根据土工试验及湿陷性计算：进口DK49+905～DK50+600段、洞身DK50+600～DK54+400段、出口DK55+560～DK55+680段土体具有很严重湿陷性，湿陷等级为IV级。1.6地震动参数及气象资料1）地震动参数根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本段地震峰值加速度为0.10g（相当于地震烈度7度）。地震动反应谱特征周期为0.45s。2）气象资料本区属于南温带大陆性亚湿润气候区，冬季寒冷，夏季炎热，四季分明。平均气温12.7℃，极端最高温度39.4℃，极端最低温度-16.9℃，最热月平均气温26.3℃，最冷月平均气温-1.8℃。雨季多集中在每年的7-8月份，年平均降水量为525.8mm，年平均蒸发量为1469mm，年平均风速2.0m/s，最大风速21.0m/s。土壤最大冻结深度50cm。2风险评估与管理目标及内容铁路隧道风险评估与管理的目标为安全风险、环境风险、工期风险、投资风险及第三方风险等。施工阶段风险管理目标为根据设计阶段风险评估结果、施工地质、资源配置及实施方案进行再评估，提出相应的施工措施，注重施工管理、措施评价和落实，保证施工安全和减少损失。1）在施工前仔细、全面地熟悉施工图纸，核对图纸与现场实际情况是否相符。2）在施工前制定风险管理实施细则，进行人员培训。3）在施工前结合设计文件对工程影响范围内的建（构）筑物、居4民生产生活用水等周边环境及地质条件进行全面核查。4）在设计阶段风险评估的基础上，结合环境和地质条件、施工工艺、设备、施工经验和工程特点等，对新发现的风险进行识别，提出风险处理措施供业主决策，对已识别的风险进行监测。5）施工现场公示识别的风险，其内容包括风险描述、监测方案、应急预案、责任人等。6）施工过程中风险的监测包括施工监测、工况和环境巡视、作业面状态描述、风险处置过程和发展趋势等内容；在施工过程中将地质超前预报、监控量测纳入施工的重要工序，按照设计要求编制施工监测的实施方案，对工程自身结构及环境风险进行全面监测；提前识别和预测地质风险因素，保证施工安全。7）建立风险的预警、响应及信息报送机制。根据实时监测数据、工况、环境巡视和作业面异常状态等，确定预警级别，形成异常状况报告；对可能发生重大突发风险事件的预警状态，立即启动相关预案，组织处理，同时第一时间报送业主、设计单位、监理单位。附：“风险评估与管理基本流程图”，“施工阶段风险评估流程图”3风险评估管理体系3.1风险管理组织机构5中铁三局指挥部总工程师：李瑞俊局指安质部：朱东坡局指工程部：程永伟西平铁路桥隧公司项目部进口工区：姚杰丁家山隧道斜井工区：赵鹏丁家山隧道出口工区：郝家温丁家山隧道673.2风险评估组织领导1）局指挥部成立风险评估领导小组，成员如下：组长：李瑞俊成员：程永伟、朱东坡、刘志强、李景龙、马建2）项目部成立风险评估小组，风险评估小组组长由项目经理担任，风险评估小组副组长由安全质量部部长担任。小组成员包括技术、质量、安全、机械、物资、财务管理人员。成员如下：组长：郭建强副组长：任志远组员：赵亮、孙卫中、王园园、张世成、候克、韩全智3.3风险评估管理制度1）明确风险管理的目标，实施规范化、标准化的风险管理重点工程项目施工前必须进行风险评估，风险评估包括：工程概况描述；工程地质、不利环境的影响；重大危险源；危害因素的系统辩识；项目风险发生的概率、潜在损失严重程度和风险等级确定，以及质量、安全控制对策措施。2）实施动态风险管理，建立预警预案系统每个阶段、不同时刻对工程进展中的风险因素予以评估和分析，根据分析的风险大小进行评估，由接受风险准则给出最优的风险规避措施。随着工程项目的进展，实施风险预报及报警和预案。3）提高施工技术，增强风险意识技术管理和研究的工程技术人员提高施工技术及工程管理水平以避免工程事故的出现；同时掌握保险的有关理论，及时的为施工的工程项目投保以在事故发生时最大限度的转移风险。4风险评估与管理4.1风险因素识别对丁家山隧道施工过程中主要风险因素进行核对如下表：8丁家山隧道施工风险因素核对表典型风险事件风险因素塌方地表下沉大大变形洞口段失稳其它地形洞口偏压★★★★地表受人为活动影响严重，窑洞、坑洞、陡坎、低洼等★★★★洞口黄土冲沟高陡变坡、桥隧相连★★黄土陷穴★黄土浅埋★★★地表建筑物（构筑物）★★★地质第四系黏质黄土★★地下水、地表水★★★不良地质滑坡、错落★特殊岩土湿陷性黄土★★★黏质黄土中古土壤（膨胀土）★★★★铺助坑道斜井★★1）地层方面体现在地层层次分布情况、不同岩土介质材料的物理力学性质与参数、岩土介质在切削搅拌后的流动性、粘性和变形以及各种不良地质情况等。主要工程地质为黄土。隧道穿过地层表层黄土具有湿陷性。丁家山隧道进出口及隧道洞身顶部的第四系上更新统黏质黄土具有自重湿陷性。根据土工试验及湿陷性计算：进口DK49+905～DK50+600段、洞身DK50+600～DK54+400段、出口DK55+560～DK55+680段土体具有很严重湿陷性，湿陷等级为IV级（很严重）。DK49+905～DK50+150、DK55+560～DK55+679段为V级围岩，埋深浅，且洞身穿越Q2黄土中古土壤夹层具有弱膨胀性。丁家山隧道DK51+580～DK51+620段虽无特殊地质，但斜井与正洞相交，需加强支护。92）施工现场风险因素：地质资料的不确定性、工作面塌方、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡等。3）水文资料方面，主要包括：岩土的渗透性、含水量、流向与流速；水位、水压和水的冲刷力；水的腐蚀性；水的补给来源等。丁家山隧道洞身无地下水。含水量对黄土的工程性质影响很大，易发生塑性变形。地下水对混凝土无腐蚀作用。4）其它障碍物，主要包括：建筑或其它构筑物、各种管线设施、废弃构筑物、其它孤立物，如孤石等。丁家山隧道DK50+391～DK50+700、DK50+820～DK51+580﹑DK51+620～DK51+830﹑DK52+350～DK52+650﹑DK52+750～DK53+230﹑DK55+160～DK55+560段浅埋及下穿桥北村民房或线路距民房较近。4.2风险评估1）施工前要列出所有可能的风险，并针对每个风险，列出其发生的可能性，即发生的概率。每个风险的概率值采用主观测验法如由项目部成员估算。概率等级：1－很不可能；2－不可能；3－偶然；4－可能；5－很可能。2）风险影响后果：对各种风险的影响程度进行分析、评估而形成的风险表。风险影响后果等级的取值：1－轻微的；2－较大的；3－严重的；4－很严重的；5－灾难性的。3）风险等级：风险等级分为四级，如下表表示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4）设计阶段风险评估后，风险评估结果如下表：10丁家山隧道风险等级表序号风险因素风险事件概率等级后果等级风险等级1洞口偏压失稳21低度2地表受人为活动影响严重，窑洞、坑洞、陡坎、低洼等失稳、变形、塌方22中度3洞口黄土冲沟高陡失稳33高度4黄土陷穴塌方21低度5黄土浅埋塌方22中度6地表建筑物（构筑物）变形21低度7第四系黏质黄土塌方22中度8洞口段湿陷性黄土失稳11低度9黏质黄土中古土壤夹层（膨胀土）变形11低度10斜井交叉口塌方22中度11滑坡、错落等不良地质失稳22中度4.3风险响应措施项目风险响应计划对需关注的项目风险事件制定应对策略和响应措施，以消除、减小、转移风险。1）技术措施。对隧道采用超前地质预报、加强监控量测等以便采取对应措施。(1)超前地质预报:为进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，根据掌握的地质灾害前兆和超前预测预报地质灾害，及时改进施工方法，调整施工工艺，确定防灾预案，进而指导工程施工的顺利进行，又由于丁家山隧道为黄土隧道，在本隧道施工的全过程中进行超前地质预报。超前地质预报的方法有：地质素描、地质调查、超前钻孔。11通过地质