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梁山隧道风险评估报告
梁山隧道施工阶段风险评估报告
一、编制依据
1、铁道部文件《关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见的通知》(铁建设[2007]102号)有关要求;
2、铁道部文件《关于进一步加强铁路建设安全生产工作的通知》(铁建设[2010]171号)有关要求;
3、铁道部文件《关于铁路高风险隧道安全管理工作的实施意见》(工管质[2011]36号)有关要求;
4、东南沿海铁路福建公司文件《关于厦深线梁山隧道高风险管理责任人的通知》(东南铁工字[2010]175号)有关内容;
5、东南沿海铁路福建公司文件《厦深线梁山隧道施工阶段风险管理计划》(东南安质[2008]40号)有关内容;
6、东南沿海铁路福建公司文件《东南沿海铁路工程风险评估和管理实施办法(暂行)》(东南铁安字[2010]790号)有关内容;
7、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》(铁建设[2007]200号);
8、《铁路建设工程安全生产管理办法》(铁建设[2006]179号);
9、《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005);
10、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ214-2005);
11、《铁路工程基本作业施工安全技术规程》(TB10301-2009);
12、《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009);
13、新建厦深铁路(福建段)重点标梁山隧道施工合同文件;
14、中铁二院提供梁山隧道相关设计图纸、地勘报告资料等;
15、厦深铁路(福建段)梁山隧道(DK96+505~DK98+622)段剩余工程实施性施工组织设计等。
二、隧道概况
1、地理位置及工程范围
梁山隧道起于福建省漳浦县盘陀镇塔内村,穿越梁山山地,止于云霄县东厦镇荷步村,隧道起讫里程为DK94+000~DK103+888,全长9888米,为厦深线(福建段)第一长隧道,隧道范围属低山地貌,地形起伏较大,相对高差200~400m,最大埋深680m。
隧道穿越梁山山地,地形总体北高南低,峰岭高程多在500~1000米,相对高差约200~600米,总体属中低山地貌,沟谷切割较深,多呈V形,沟谷与分水岭高差较大,山坡不对称,分水岭及山脊呈锯齿状及波状延伸,山坡坡度30°~40°,个别达60°左右。进口段属低山丘陵地貌,沟谷多呈U形,山坡坡度较缓。缓坡地段被全风化层所覆,其余地段基岩裸露良好,缓坡及山顶杂草、灌木丛生,植被较为茂密。
隧道洞顶有两个中小型水库,其中梁山水库分布在隧道DK96+000~DK97+400右侧平距700~1000米洞顶约230米高的低洼处,梁一水库分布在隧道DK101+280左侧平距1160米洞顶约370米高处。
工程所在地覆盖层为第四系全新统系人工填筑土,冲、洪积粉质黏土及中细砂,坡洪积粉质黏土,坡残积粉质黏土,下伏基岩为燕山早期第四次侵入晶洞花岗岩及第二次侵入黑云母花岗岩。
:隧道位于新华夏系第二隆起带与南岭东西向构造带复合部位。隧道通过位于佛昙-南澳和角美-大布两个北东向折断带之间的金刚山岩体,形状如
“厂”字,本隧道通过其西侧。受北东向折断带影响,隧道区域多发育小型支断裂,总体构造较为简单。
L7突水涌泥带:两次突水涌泥形成的陷坑均位于隧址正上方,根据地表陷坑位置和洞内突水涌泥点推测,坍陷体主要局限在涌泥掌子面续向前方25~30m(DK96+505~DK96+535,随着标高加大逐渐向大里程方向偏移),以及线位两侧15~20m范围以内,第一次坍塌体基本成垂直柱状(稍向大里程和左侧倾斜),第二次坍塌则是由于左侧迂回平导发生突水涌泥后与第一次坍塌体连通,随后坍塌体上部物质则沿第一次的坍塌通道再次发生塌陷。软弱带与隧道平面交角61°,倾向小里程,倾角约为75°~85°,宽度21~25m,第一层为全风化花岗岩、辉绿岩及闪长玢岩互层,厚9~11m。第二层为强风化夹弱风化花岗岩,厚10~14m。地下水补给源为地表水体,开挖掌子面稳定极差,开挖扰动后,夹层物质易软化崩解成砂状,极易发生大规模坍塌、突水、涌泥地质灾害。
软弱带:根据地貌推测,目前未开挖的范围内存在4条软弱带,分布于L8:DK97+040~+080、L9:DK97+410~+430、L10:DK97+650~+670、L11:DK97+925~+965其规模及围岩性质除DK97+410~+430、DK97+650~+670段为Ⅳ级20米外,其余为Ⅴ级20米、Ⅳ级20米,可能发生坍塌、突水突泥等地质灾害。软弱带工程地质特征见表1。
节理:本隧道以晶洞花岗岩为主,晶洞花岗岩中节理发育,根据深孔勘探,地面以下150米内节理较发育,在150米以下节理较不发育,节理间距1~2条/米,倾角10°~90°不等,呈闭合状,节理面间无充填物,结合好。地表及浅层岩体节理,多为风化节理,进口段以北西向节理最发育,出口段以南西、南东向节理最发育,节理面平直,受其影响,进出口端坡面形成了较多孤石及危岩。
表1软弱带工程地质特征表
软弱夹层代号
与线路关系
主要工程地质特征
地表出露位置
洞身相交位置
交角
L8
DK97+095
DK97+060
63°
张拉性质,走向为N25°W,倾向小里程,倾角约80~85°,构造带延伸长度约950m,夹层宽5~10m,强风化花岗岩夹全风化花岗岩,夹层未与梁山水库直接连通,地下水较发育,施工中易发生坍塌、掉块、小规模突水、涌泥等地质灾害。
L9
DK97+442
DK95+415
63°
张拉性质,走向为N78°W,倾向小里程,倾角约75~80°,夹层宽2~4m,物探反映电阻较高,以强风化花岗岩为主,岩体破碎,地下水发育,与梁山水库具有一定连通性,易发生突水、坍塌、掉块等地质灾害。
L10
DK97+720
DK97+655
82°
张拉性质,走向为N45°W,倾向小里程,倾角82°,夹层宽约2~5m,以强风化为主,地下水较不发育,易发生坍塌、掉块等地质灾害。
L11
DK98+025
DK97+960
65°
张拉性质,在地表出露特征为较连续的沟槽,,走向为N27°W,倾向NE(小里程),倾角约80°,构造软弱夹层宽约10~20m,影响带宽约20m,以全~强风化花岗岩为主,软弱夹层与梁山水库连通性较好,距离梁山水库1050m,地下水发育,地表水库与隧道涌水水力联系较为密切,物探反映低阻带明显,易发生突水、突泥、坍塌、掉块等地质灾害。
地震动参数:,地震动反应谱特征周期。
条件:地表水以水库水及沟水为主。水库水以梁山水库、梁一水库为主,其中梁山水库总库容1054万立方米,正常库容量807万立方米;梁一水库总库容338万立方米,水库水主要受大气降水补给及水位高于水库的地下水补给,工程所在地雨量充沛,水库常年有水;梁山山地沟谷发育,以鸡母锤为分水岭,北侧沟谷表水汇集至鹿溪河中,南侧沟谷表水汇入漳江,水库周围沟谷主要受水库水补给,其余沟谷受大气降水补给,季节动态变化大,雨季时水量丰富,旱季水量较少。
地下水主要表现为堆积层中的孔隙水及基岩裂隙水两类。孔隙水比较少见,地表仅见两处井、泉点出露。基岩裂隙水主要赋存于晶洞花岗岩和黑云母花岗岩节理裂隙内,隧道岩体较完整,除局部节理裂隙密集带和断层破碎带外,其余地段基岩裂隙水较不发育。
水库水对隧道的影响:梁山水库及梁一水库对隧道有一定影响,在DK96+620~+650段沟槽或节理密集带加强预防,防止突泥、突水等不良地质。
4、特殊地质
本隧道为燕山早期第四次侵入晶洞花岗岩,为硬质岩,埋深大,最大埋深680米。根据洞室埋置深度,计算围岩发生岩爆的临界深度为420米,最大切向应力与岩体的抗压强度比值为,超过了岩层开始剥落和发生岩爆的下限,因此岩层大于或等于420米的地方会发生轻微或中等岩爆。同时根据区域地质构造,结合本隧道位于角美-大布与佛昙-南溪两个北东向压性折段带之间,其最大主应力为北西向,与线路垂直或呈大角度的夹角,推断出本隧道发生岩爆的可能性较大。
5、总体施工方案
正洞涌泥软弱带Ⅴ级围岩采用CRD法施工,L9、L10软弱带采用三台阶法施工,L8软弱带采用三台阶加临时仰拱或CRD法施工,L11软弱带采用CRD法施工,L12软弱带采用三台阶预留核心土法或CRD法施工,其余Ⅳ级围岩采用三台阶法施工法,Ⅱ级围岩采用全断面法施工。1#斜井右侧平导穿越L7软弱带Ⅴ级围岩采用两台阶加临时仰拱法开挖,2#斜井平导穿越软弱带Ⅴ级围岩采用两台阶法开挖,其余Ⅳ、Ⅱ级围岩段采用全断面开挖。钻孔采用钻孔台车风动凿岩机钻孔,爆破采用导爆管非电微差起爆和光面爆破技术。出碴采用无轨运输方式,正洞采用CAT320挖掘机组合WD470侧卸式装载机、平导采用CAT220挖掘机组合ZL
50C侧卸式装载机装碴,大吨位、低污染自卸汽车运输。锚杆安装采用凿岩机在喷锚台车上钻孔。喷射混凝土采用TK961混凝土湿喷机作业。复合防水板采用移动工作平台挂设。仰拱及填充施工采用仰拱栈桥全幅整体浇筑,底板混凝土待二衬完成后,由里向外逐段整幅施工。二次衬砌采用全断面液压钢模衬砌台车先墙后拱法施工。混凝土采用自动计量拌和站集中生产,混凝土运送车运输,泵送入模。施工通风采用大功率通风机压入式通风,并设射流风机诱导风流,加快风速。反坡施工段采用开挖集水井抽水机抽排地下水。
6、工期安排
梁山隧道于2007年11月26开工,计划2012年5月31日竣工,总工期1640日历天,其中隧道施工工期为2007年11月26至2012年2月29日,无砟轨道施工工期为2012年3月1至2012年5月31日。
三、目前施工情况
1、施工情况(截至到2011年3月31日)
梁山隧道进口与1#斜井、出口与2#斜井已经贯通。
1#斜井:掌子面里程DK96+505,正在对L7突水涌泥段进行加固处理,正洞水平旋喷完成212根;,注浆791立方,注水玻璃2立方。
2#斜井:进口方向掌子面里程DK98+369,累计掘进1034米,围岩Ⅱ级;左侧平行导坑掌子面里程PDK98+142,累计开挖支护512m,超前正洞227m,围岩Ⅱ级;
2、剩余工程
梁山隧道1#斜井与2#斜井间剩余正洞开挖工程1864米,1#斜井涌泥软弱带加固剩余水平旋喷377根,右侧迂回导坑正在超前帷幕注浆加固,,2#斜井平行导坑剩余开挖950米,
四、风险评估程序和风险评估方法
1、风险评估程序
根据铁道部文件《关于铁路高风险隧道安全管理工作的实施意见》(工管质[2011]36号)、铁路隧道风险评估与管理暂行规定》(铁建设[2007]200号)有关要求;东南沿海铁路福建公司安质部文件《厦深线梁山隧道施工阶段风险管理计划》(东南安质[2008]40号)等相关内容,结合厦深线工程建设实际情况,梁山隧道隧道风险评估基本程序是:
(1)、对施工阶段的初始风险进行评价,分别确定各风险因素对安全风险发生的概率和损失。分析各风险因素的影响程度,主要确定风险因素影响对施工安全的影响。
(2)、提出各风险因素的等级及残留风险等级,综合确定梁山隧道隧道风险等级。
(3)、根据评价结果制定相应的风险对策专项施工方案并确定监控责任。
(4)、上级单位对风险评估报告进行审定,并针对高度风险等级,组织专家组评审,形成隧道安全风险评审意见。
(5)、一分部、四分部按《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》、《关于铁路高风险隧道安全管理工作的实施意见》的规定,各负其责,做好隧道风险过程管理。
施工阶段风险评估流程如图1所示。
满足
施工阶段开始
检查施工图阶段所做的全部风险评估结果和相关数据资料,以及招投标和合同中反馈的信息
结合自身施工水平和现场情况对风险进行识别和管理
对风险进行评估
在施工组织计划中制定风险管理计划,包括预设的应对措施和残余风险的处理措施
全过程对残余风险进行风险监控
建立专门机构定期检查施工中实际地层条件和各种风险
检查结果是否满足要求
不满足直至整个隧道完工
改变预设的风险应对措施、施工方法和步骤,选择更优化的施工方案和管理措施
实施变更后的施工方案和管理措施
图1施工阶段风险评估流程图
2、风险评估方法
以专家调查法为主线,综合运用了风险层次分析法、矩阵法、核对表法
方法。
3、风险分级及接受标准
(1)事故发生概率等级标准
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用1~5五个数值来表示,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2。
表2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
>
1
很可能
5
~
可能
4
~
偶然
3
~
不可能
2
<
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。
(2)经济损失等级标准
经济损失是指风险事故发生后造成工程项目发生的各种费用的总和,包括直接费用和事故处理所需的各种费用,如表3
表3经济损失等级标准
后果定性描述
灾难性的
很严重的
严重的
较大的
轻微的
后果等级
5
4
3
2
1
经济损失(万元)
>1000
300~100
100~300
30~100
<30
(3)风险等级标准
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(Ⅰ级)、高度(Ⅱ级)、中度(Ⅲ级)、低度(Ⅳ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所示:
表4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
1
2
3
4
5
很可能
5
高度(II级)
高度(II级)
极高(I级)
极高(I级)
极高(I级)