04隧道安全风险评估案例(综合专项)

公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）隧道案例陈磊博士2011-11目录工程概况2专项风险评估4风险控制措施6总体风险评估3风险评估报告编制7重大风险评估5概述11.概述1.1案例项目简介南村隧道为108国道（南村～石门营段）改建工程标段之一。地处北京市门头沟区永定镇与潭柘寺镇交界处，隧道西洞口位于潭柘寺镇南村以东约450m处，隧道东洞口位于永定镇苛罗坨村西。A线长1348m，B线长1395m。南村苛罗坨村1.概述1.2编制说明（1）一致性本案例按照《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》（以下简称：指南）内容和要求进行编制。（2）指导性本案例以北京门头沟区南村隧道为案例，进行施工阶段安全风险评估。案例旨在进一步解释评估的步骤和方法，对施工安全风险评估起到指导性作用。本案例中采用的方法并非唯一的评估方法，评估小组可按指南要求，结合项目实际，选择合适的评估方法。2.工程概况2.1工程地质条件（1）地质条件南村隧道为越岭岩质隧道，主要为变质长石石英砂岩及硬绿泥石石英千枚岩。场地地形起伏大，隧道进口处最低标高约为210m，山脊最高处标高约为375m，相对高差达165m，整体为构造低山剥蚀地貌。（2）不良地质通过对拟建隧道周围调查，在隧道进口处西北角约100m处发现废弃的南村煤矿。根据现场钻探资料、高密度电阻率法测得视电阻率无明显异常及对场地采空区的调查，在拟建隧道位置未发现采空区。2.工程概况2.2围岩级别隧道围岩有为Ⅳ级或Ⅴ级，围岩稳定性较差。隧道名称IVV明洞洞门形式长度(m)比例(%)长度(m)比例(%)进口出口进口出口南村隧道A线1348m60046.668853.430m30m削竹式削竹式南村隧道B线1395m60045.272754.830m38m削竹式削竹式2.工程概况2.3水文气象条件隧道附近无河流，根据场地周围调查及钻探揭露情况，隧道底板标高以上未见地下水，隧道位置及附近地区也未发现泉水出露。隧道场地地下水主要为基岩裂隙水，其补给方式主要为大气降水、地表水渗入、灌溉水及其它各层基岩裂隙水之间的补给，排泄方式主要以地下渗流的方式向临近的沟谷、低地排泄。隧道区属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥，四季分明，干湿冷暖变化明显。2.工程概况2.4隧道设计概况（1）隧道整体设计本隧道是双洞双向行驶一级公路隧道，隧道标准断面轮廓为11.55m，限高5m。南村隧道属长隧道，内设有2个人行横通道，1个车行横通道。采用钻爆法施工，进出口洞门形式采用削竹式。2.工程概况2.4隧道设计概况（2）明洞衬砌为降低洞外路基开挖形成的高边坡，缓解洞口偏压，减少洞口段病害的发生，同时考虑到抗震和环保的要求，隧道洞口段结合地形、地质情况设置了一段明洞。明洞采用钢筋混凝土拱形结构。2.工程概况2.4隧道设计概况（3）隧道浅埋段衬砌洞身段衬砌均按新奥法原理设计，根据隧道埋深、围岩级别、地质条件设计了相应的衬砌断面形式。初期支护采用喷、钢拱架支护；并视地层、地质条件增加管棚、小导管等预加固措施；二次衬砌采用混凝土或钢筋混凝土衬砌。2.工程概况2.5施工组织概况（1）开挖和支护洞口加强段、V级围岩段均采用单侧壁导洞法开挖，IV级围岩段采用上、下台阶法开挖。围岩级别施工方案超前支护初期支护二次衬砌预留变形喷C20混凝土钢筋网间距钢格栅C25混凝土仰拱C25混凝土IV级上、下台阶无20cm拱、墙￠6.5焊网20x20cm钢格栅拱架，纵向间距1m50cm钢筋混凝土50cm素混凝土10cmV级单侧壁导洞Φ42超前注浆小导管，L=3.5m，倾角10~30度25cm拱、墙￠6.5焊网20x20cm钢格栅拱架，纵向间距0.75m60cm钢筋混凝土60cm钢筋混凝土12cm洞口加强段单侧壁导洞Φ108管棚（长度比洞口加强段长2m），间距45cm，倾角1~3度25cm拱、墙￠6.5焊网20x20cmI18型钢拱架，纵向间距0.75m60cm钢筋混凝土60cm钢筋混凝土12cm(根据现场实验确定)明洞段明挖70cm钢筋混凝土2.工程概况2.5施工组织概况（2）监控量测隧道施工过程中主要采用以下监控量测方法。项目名称方法及工具布置必测项目地表下沉精密水平仪每5一个断面，每断面至少3个测点周边位移收敛计或测杆每10一个断面，每断面2-3对测点拱顶下沉水平仪、水准尺、测杆每10一个断面，每断面至少3对测点选测项目地质超前预报地震法超前预报仪TSP203间隔100一个断面锚杆轴力锚杆拉拔器每10一个断面，每断面至少3根锚杆围岩内位移（洞内设点）洞内钻孔中安设单点或多点式位移计每代表地段1-2断面，每断面15－20对测点围岩压力压力盒每代表地段2-10断面，每断面2－5对测点钢支撑内外力支柱压力计或其他测力计每10－50榀钢支撑一对测力计地质和初期支护观察岩性。结构面产状及支护裂隙观察，地质罗盘全长度开挖后及初期支护后进行2.工程概况2.5施工组织概况（3）隧道掘进循环时间和进度计算根据工程数量、分项工程进度、工期计算表计算施工所需的时间，掘进时间、衬砌施工时间，路面施工时间，总工期约20个月。围岩级别工序Ⅴ(含洞口段)Ⅳ备注清理（min）6060出碴（min）200200包括测量锚杆、挂网、拱架（min）120150喷砼（min）5080不在正常班次循环中超前支护（min）200240钻孔（min）150150装药爆破（min）6060通风（min）3060时间统计（min）8701000小时统计（h）14.516.6循环进尺（m）0.82.5月生产能力（m/月）40108每月以30天计2.工程概况2.6风险评估依据（1）国家层面标准规范①交通部《公路桥隧建设隧道安全风险评估管理办法》（试行稿）；②《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；③《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)……（2）设计勘察文件①《108国道（南村-石门营段）改造工程—南村隧道详细勘察阶段岩土工程勘察报告》河北中核岩土工程有限责任公司；②《108国道（南村-石门营段）改建工程实施性施工组织设计》；③第五篇第一册—南村隧道施工图设计说明书……3.总体风险评估3.1总体风险评估思路总体风险评估指开工前根据桥梁或隧道工程的地质环境条件、建设规模、结构特点等孕险环境与致险因子，评估桥梁或隧道工程整体风险，估测其安全风险等级。属于静态评估。评估思路：①结合项目实际，遵循指南要求，建立评估体系；②根据项目情况，参照评估体系，选择合适的分值；③建立评估等级，并确定本项目的等级。3.总体风险评估3.2建立风险评估体系评估体系建立方法：①参照指南要求；②评估小组集体讨论；③工程类比；④咨询专家。评估指标分类分值说明地质G=(a+b+c)围岩情况a1.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度70%以上3-4根据设计文件和施工实际情况确定。2.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度40%以上、70%以下23.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度20%以上、40%以下14.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度20%以下0瓦斯含量b1.隧道洞身穿越瓦斯地层2-32.隧道洞身附近可能存在瓦斯地层13.隧道施工区域不会出现瓦斯0富水情况c1.隧道全程存在可能发生涌水突泥的地质2-32.有部分可能发生涌水突泥的地质13.无涌水突泥可能的地质0开挖断面A1.特大断面（单洞四车道隧道）42.大断面（单洞三车道隧道）33.中断面（单洞双车道隧道）24.小断面（单洞单车道隧道）1隧道全长L1.特长（以上）42.长（大于、小于）33.中（大于、小于）24.短（小于）1洞口形式S1.竖井32.斜井23.水平洞1洞口特征C1.隧道进口施工困难2从施工便道难易、地形特点等考虑。2.隧道进口施工较容易13.总体风险评估3.3总体评估（1）分值选择①A、B线Ⅴ级围岩比例分别为53.4%和54.8%。围岩情况a分值为2分。②因南村隧道穿越含煤地层，瓦斯含量b分值为2分。③隧道附近无河流，隧道底板标高以上未见地下水。富水情况c，无涌水突泥可能的地质，分值为0分。评估指标分类分值说明地质G=(a+b+c)围岩情况a1.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度70%以上3-4根据设计文件和施工实际情况确定。2.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度40%以上、70%以下23.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度20%以上、40%以下14.Ⅴ、Ⅵ围岩长度占全隧长度20%以下0瓦斯含量b1.隧道洞身穿越瓦斯地层2-32.隧道洞身附近可能存在瓦斯地层13.隧道施工区域不会出现瓦斯0富水情况c1.隧道全程存在可能发生涌水突泥的地质2-32.有部分可能发生涌水突泥的地质13.无涌水突泥可能的地质03.总体风险评估3.3总体评估（1）分值选择①隧道为单洞双车道隧道，开挖断面A为中断面，分值为2分。②隧道A线长1348m，B线长1395m，隧道全长L分值为3分。③隧道洞口选用水平洞，分值为1分。④洞口Ⅴ级围岩，采用CD法施工，进口施工难度大，洞口特征C2分。评估指标分类分值开挖断面A1.特大断面（单洞四车道隧道）42.大断面（单洞三车道隧道）33.中断面（单洞双车道隧道）24.小断面（单洞单车道隧道）1隧道全长L1.特长（以上）42.长（大于、小于）33.中（大于、小于）24.短（小于）1评估指标分类分值洞口形式S1.竖井32.斜井23.水平洞1洞口特征C1.隧道进口施工困难22.隧道进口施工较容易13.总体风险评估3.3总体评估（2）风险大小及等级按指南3.3.3节中要求，建立风险分级，如下表所示。指南3.3.2节中要求，隧道工程施工安全总体风险大小计算公式为：R=G（A+L+S+C）。将南村隧道确定的数值代入，得隧道工程施工安全风险R=G（A+L+S+C）=（a+b+c）（A+L+S+C）=24。南村隧道施工安全总体风险等级为Ⅳ（极高风险）。风险等级计算分值R等级Ⅳ（极高风险）22分及以上等级Ⅲ（高度风险）14-21分等级Ⅱ（中度风险）7-13分等级Ⅰ（低度风险）0-6分4.专项风险评估4.1专项风险评估思路专项风险评估指是将总体风险评估等级为Ⅲ级（高度风险）及以上隧道工程中的施工作业活动（或施工区段）作为评估对象。根据其作业风险特点以及类似工程事故情况，进行风险源普查，并针对其中的重大风险源进行量化估测，提出相应的风险控制措施，属于动态评估。评估思路：①将某一阶段的施工工序分解；②结合分解的工序，进行危险源普查，列出风险源普查清单；③用系统安全方法对辨识出的危险源进行定性评估；④选用合适的评估方法，对辨识出的危险源进行定量评估。4.专项风险评估4.2施工作业程序分解参照指南4.2.6节中作业工序分解情况，结合南村隧道项目实际，经评估小组讨论和咨询专家后，将南村隧道施工作业程序分解：分部工程分项工程单位作业洞口工程洞口开挖清表作业挖掘作业爆破作业超前管棚支护钢拱架喷射混凝土洞身开挖钻爆作业人工钻孔装药与起爆通风危石清除（找顶）洞内运输装渣无轨运输卸渣爆破器材运输分部工程分项工程单位作业洞身衬砌初期支护立拱架铺设钢筋网喷射混凝土二次衬砌铺设防水层绑扎二次衬砌钢筋浇筑二次衬砌混凝土填充仰拱混凝土隧道路面基层面层（沥青）混凝土浇筑养生交通工程交通安全设施高处作业机电设施机电安装4.专项风险评估4.3风险源普查通过与现场施工人员座谈、评估小组讨论、专家咨询、工程类比等方式，结合指南中关于公路隧道工程钻爆法施工作业活动与典型事故类型对照表，分析得出风险源普查清单。本隧道洞口为Ⅴ级围岩，采用CD法施工，施工难度较大，易发生坍塌等事故。钻孔阶段易发生塌方、机械伤害等事故。盲炮检查和找顶易发生爆炸、物体打击等事故。立钢拱架期间易发生塌方、机械伤害等事故。4.专项风险评估4.3风险源普查通过与现场施工人员座谈、评估小组讨论、专家咨询、工程类比等方式，结合指南中关于公路隧道工程钻爆法施工作业活动与典型事故类型对照表，分析得出风险源普查清单表。序号风险源判断依据1洞口开挖本隧道洞口为Ⅴ级围岩，采用CD法施工，施工难度较大，易发生坍塌等事故。2钻爆作业钻孔阶段易发生塌方、机械伤害等事故。3盲炮检查和危石清理盲炮检查