渝利铁路方斗山隧道风险评估报告

新建铁路重庆至利川线4标方斗山隧道施工阶段风险评估报告中国中铁隧道集团有限公司渝利铁路项目部二〇〇九年八月1目录一、风险评估报告的主要编制依据..........................................................2二、隧道概况..............................................................................................2三、设计阶段风险评估的结论..................................................................9四、风险识别............................................................................................10五、风险评估............................................................................................19六、风险对策措施....................................................................................23七、残留风险评估....................................................................................25八、风险评估结论....................................................................................282一、风险评估报告的主要编制依据1、国家和行业的规范、轨道及标准⑴《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005，以下简称隧规）⑵《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000）⑶《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）⑷《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）⑸《铁路隧道辅助导坑技术规范》(TBJ10109－95）⑹《铁路工程施工安全技术规程》（TB10401.1-2003J259-2003）⑺《铁路工程建设项目水土保持方案技术标准》（TB10503-2005）⑻《铁路钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）⑼《铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》（铁建设〔2007〕152号）⑽《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设[2007]200号文）⑻《铁路钻爆法施工工序及作业指南》（TZ231-2007）2、渝利公司《渝利铁路隧道风险管理办法》（暂行）3、方斗山隧道施工图设计阶段风险评估审查意见二、隧道概况（一）、概况方斗山隧道为双线隧道，按设计时速200km/h且满足开行双层集装箱列车的客货共线标准设计。隧道全长4918m，洞身最大埋深714m，进口轨面设计高程286.852m，出口轨面设计高程261.40m，人字坡，隧道进口至DK160+750段上坡坡度6‰,坡长2450m，中间段DK160+750至DK161+500段下坡坡度6‰,坡长750m，DK161+500至出口段下坡坡度18‰,坡长1930m。（二）、气候与水文沿线气候属亚热带季风气候类型，具有冬暖春旱、夏热秋凉、无霜期长、多云多雾及雨量充沛等特点，冬季很少严寒。多年平均气温15.0～16.5°C，3最高气温41.9°C，极端最低气温-2.7°C。隧址出口均临近龙河，地表发育小型河流，其次地表零星分布池塘，地表水相对较发育，主要为大气降雨补给。斜坡地形利于地表水排泄，加之第四系覆盖层粘性土透水性较差，大气降水大部分沿坡面流汇入沟槽排走，少部分顺节理裂隙入渗补充为地下水。（三）、地层岩性隧址区内出露的地层主要为二叠系下统长兴组（P2c）～三叠系上统须家河组（T3xj）的一套浅海相、内陆河湖相的碳酸盐岩和碎屑岩系地层，零星覆盖第四系。隧址区主体构造为方斗山背斜。（四）、地质构造及地震动参数隧址区构造简单，地层单斜，岩层倾角较小，走向变化较大，岩层产状N65°W~N48°E∠5~25°N。区内构造节理较发育，主要有两组：N35~43°E∠90°、N50~70°W∠60~70°S，节理间距0.5~2m，延伸长度2~5m，裂隙面平直、微张，未充填或泥质半充填。根据国家地震局《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35s。（五）、水文地质条件1、地表水隧址出口均临近龙河，地表发育小型河流，其次地表零星分布池塘，地表水相对较发育，主要为大气降雨补给。斜坡地形利于地表水排泄，加之第四系覆盖层粘性土透水性较差，大气降水大部分沿坡面流汇入沟槽排走，少部分顺节理裂隙入渗补充为地下水。2、地下水隧道穿越一系列不同时代的地层，根据隧址区地层岩性及其组合特征、地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将地下水类型划分为：松散岩类孔隙潜水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和碳酸盐岩类溶洞水等三种类型。42.1相对隔水层隧址区内的二叠系上统龙潭组（P2l）、三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）、第四段（T1f4）、中统雷口坡组（T2l）中部及上部等因透水性差、层位稳定，均属相对隔水层。2.2松散岩类孔隙潜水主要赋存于隧道进口的第四系残坡积层、坡崩积层中，该类地下水分布面积小，富水性差，水量贫乏，对隧道影响较小。2.3碳酸盐岩类岩溶水分为浅层的岩溶裂隙水及深层岩溶管道水。根据深孔勘探揭示，隧道主要位于岩溶垂直带。2.4岩溶裂隙水主要赋存于方斗山山脉主脊一带，含水岩组主要由二叠系上统长兴组上部（P2c）、三叠系下统飞仙关组中部（T1f2+3）、中统雷口坡组（T2l）下部等岩溶化程度相对较低的厚层状灰岩、生物碎屑灰岩、含燧石结核灰岩、白云岩等组成的碳酸盐岩类含水层组。由于上述可溶岩含水岩组出露区溶蚀现象除地表的溶沟、溶槽、石芽等相对发育外，还有少量零星分布的落水洞、竖井、溶蚀洼地、溶蚀裂隙等岩溶垂直形态，地下水主要沿溶蚀裂隙接受降雨渗入式补给，地下水获得的补给量受到了一定的限制。该含水岩组地下水接受降雨渗入式补给后，往往沿溶蚀裂隙运移，地下水露头数量较少，含水岩组的富水性一般属弱～中等富水，对隧道有一定影响。2）岩溶管道水在深部则以网络状岩溶裂隙、岩溶管道以及巨大的溶蚀～侵蚀洞穴为主。地下水具有庞大复杂的运移赋存空间，地下水十分丰富，径流复杂，常以岩溶大泉、暗河出露地表，该含水岩组地下水的富水性属富水，对隧道的影响极大。隧道部分段落地下水具硫酸盐酸性侵蚀。53、水化学特性经过隧址区采集水样分析，根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》判定，隧道部分段落地下水具硫酸盐酸性侵蚀。4、隧道涌水量预测预测正常情况下最大涌水量为2.8万方/d，雨季最大涌水量为8.4万方/d。（六）、区域稳定性评价隧址区内出露的地层主要为二叠系下统长兴组（P2c）～三叠系上统须家河组（T3xj）的一套浅海相、内陆河湖相的碳酸盐岩和碎屑岩系地层，零星覆盖第四系。隧址区主体构造为方斗山背斜。本区无灾害性地震发生历史记载。根据国家地震局《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35g。（七）、不良地质隧址区主要不良地质现象为岩溶、煤层瓦斯、断层和高地应力等。无特殊岩土。1、岩溶方斗山背斜为一两侧被侏罗系－三叠系砂泥岩隔水层围限的、主要由可溶岩构成的一个相对独立的水文地质单元。背斜地下水的补给条件极好，岩溶极为发育。2、煤层瓦斯隧道穿越的含煤地层为吴家坪组（P2w）。3、断层隧址区分布有一条断层，均为高角度（约70°）的走向逆断层，分布于背斜轴部附近，断层走向与隧道洞身段呈大角度相交，有利于隧道的穿越。隧道洞室穿过破碎带时容易引起坍塌、冒落，施工时应引起重视。4、岩爆及地层变形6据区域地质数据，本区地应力不高，隧区构造线呈NE向展布，推断最大水平主应力呈NW向，与拟建隧道轴线小角度斜交，对隧道的建设有利。隧道进、出口外侧均为相对开阔的槽谷地貌，其谷底标高均低于隧道标高，地应力在近谷方向应有一定的释放。隧道中段埋深大，地应力相对较高，但岩性主要为灰岩，为地形水活跃的岩溶裂隙含水层，对地应力的调整和释放有利。综合分析认为地应力对隧道的影响主要以深埋段的岩体剥落为主。施工时应引起重视。（八）、隧道不良地质地质条件评价通过对隧道区水文地质、工程地质条件的综合，隧道施工中可能存在的主要风险是突水（泥）、塌方、瓦斯、地表失水、岩爆。1、突水（泥）方斗山背斜为一两侧被三叠系砂泥岩隔水层围限的、主要由可溶岩构成的一个相对独立的水文地质单元。东西两侧边界分别为T3xj、T2l形成的悬崖峭壁和陡坡，内部为P2c、T1d、T1j、T2l灰岩形成的规模不一的槽谷与洼地，背斜区域内的降水除蒸发外，几乎全部渗入地下。因此，背斜地下水的补给条件极好。此外，不仅背斜内部各种成因、不同序次的构造形迹十分发育，而且该区的新构造运动也比较活跃，这些因素的综合使得方斗山背斜区碳酸盐岩的岩溶作用极为发育。隧道开挖可能会揭穿暗河，遇到较大的高压岩溶水。故应加强预测预报工作，作好突水、突泥等危害的应对措施。2、瓦斯隧道穿越煤系地层（P2w），最大埋深大于700m，隧道穿越含煤层段时，可能产生瓦斯危害，因此，隧道在穿煤系地层段应按瓦斯设防段设计及施工，施工中应加强监测及通风工作。3、塌方当软质岩及软弱夹层为隧道围岩时，可导致冒顶、坍方、偏帮、坍塌等。7软质岩主要为二叠系上统吴家坪组下部（P2w）钙质泥土岩及黑色炭质页岩夹煤层；中统雷口坡组（T2l）薄层泥岩、页岩、钙质泥岩为主夹薄层灰岩、泥质灰岩、粉砂岩等；软弱夹层主要为三叠系下统嘉陵江组（T1j）上部的盐溶角砾岩。断层造成的岩石破碎带，往往形成不稳定结构面，导致岩石松弛、岩石强度下降，岩体的完整性及均一性极差，隧道围岩稳定性变差，隧道洞室穿过破碎带时容易引起坍塌、冒落，施工时应引起重视。4、地表失水区内岩体大部分出露，且可溶岩出露长度已占隧道总长度的80％以上，特别是背斜北西翼大部分隧道洞身段的岩溶较为发育。在隧址区地表仅有少量泉点及部分地表溪沟水。这些水库、泉点及地表溪沟等水文点，现流量及水位均较为稳定，尚无漏失现象。由于可溶岩的两侧为较多的非可溶岩隔水层夹持，其地下水的横向运移相对较差，而纵向的水力联系相对较强，因而，其地下水位相对较高，如在背斜北西翼地表的嘉陵江组（T1j）灰岩中发育有部分泉水点。由于这部分地表的水点处于埋深相对较浅，且地表岩溶相对较为发育的地段，隧道施工将对这些地表水的漏失产生一定的影响。隧址区地下水主要为岩溶裂隙水，其补给来源主要为大气降水。隧道开挖将形成较大的集水廊道，势必对隧址区水文地质条件产生影响，在影响半径范围内可能出现地下水水位降低、地表部分井、泉干枯及地表岩溶塌陷等现象，进而影响隧道地表村民的生产及生活用水。5、岩爆隧道洞身将穿越大量灰岩、白云岩等硬质岩地层，具备了发生岩爆的岩性条件。隧道在D8K160+950～D8K162+100段埋深在485～710m，超过可能发生岩爆的临界埋深，具备了发生岩爆的埋深条件。施工时更应采用合理的开挖和支护方法，以尽量减少岩爆发生的可能性。（九）、隧道涌水量预测81、计算原则对水文地质条件、隧道充水条件和结合区域水文地质数据的综合分析，认为大气降水、地表水的直接入渗是地下水的主要补给来源。隧道穿越三个不同性质的含水岩系，地下水位不一，地下水渗透性亦存在一定差异。因此，根据地形地貌、地层岩性、构造及水文地质条件等进行隧道涌水量预算时，采取分段预算方法。2、预算方法及公式的选择由于隧道位于岩溶垂直循环带内，因此不适合用狭长水平廊道法计算，选用大气降水入渗系数法计算。3、参数选用及预算结果大气降水入渗系数法