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隧道风险评估

1、风险评估的主要依据
(1)《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005,以下简称"隧规")
(2)《铁路隧道防排水技术规范》(TB10119-2000)
(3)《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002)
(4)《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)
(5)《铁路隧道辅助导坑技术规范》(TBJ10109-95)
(6)《铁路工程施工安全技术规程》()
(7)《铁路工程建设项目水土保持方案技术标准》(TB10503-2005)(8)《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)
(9)《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》(铁建设[2007]200号文)(10)《贵广铁路隧道风险评估与管理办法》
2、隧道设计概况
工程概况
姜架山1#隧道起迄里程:DK381+403-DK383+453,Ⅲ级围岩长1460m,Ⅳ级围岩长210m,Ⅴ级围岩长400m,全长共计2050m,线路所经路段均为粘土及页岩夹砂岩。

线路纵坡为‰,位于曲线上,曲线半径8000m。

姜架山1#隧道通过原有临桂县五通镇至黄坡村乡镇公路,黄坡村至步厄村扶贫公路到达隧道出口附近,需新建施工便道到达隧道出口。

本隧道轨顶标高进口为,出口为,最大埋深342m。

地层岩性及地质构造
线路位于桂林低山丘陵地带,在桂林市临桂县保宁乡步厄村,属低山
丘陵地貌,地形起伏较大,地表覆土较厚。

地表上覆0~3m粉质黏土,下伏泥盆系下统莲花山组砂岩夹页岩,中厚层夹薄层,软硬不均,节理、裂隙发肓,岩体完整性较差,局部岩体破碎。

地震动参数
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)(1∶400万)划分,本标管段内地震动峰值加速度(地震基本烈度)小于0.05g, 地震动反应谱特征周期。

水文地质条件
本区段地下水主要为基岩裂隙水,裂隙溶洞水占岩溶水分布面积的46 %,富水性强,溶洞裂隙水占岩溶水分布面积的%,富水性中等;向斜轴部节理裂隙密集,岩溶发育,地下水富集程度高,另外张性结构面导水性能好,也有利于岩溶水富集。

本隧道地下水对混凝土具酸性侵蚀,化学侵蚀环境作用等级为H1。

不良地质与特殊岩土
隧道不良地质主要为进出口顺层滑坡,穿越2处断层。

(1)滑坡:隧道进口段左侧边墙顺层偏压,围岩质软,节理较发育,岩体较完整;进口段覆土和全风化层较厚,易形成工程滑坡,地下水对混凝土具酸性侵蚀;隧道出口段DK383+433~DK383+453仰坡顺层,该段覆土和全风化层较厚,隧道开挖后土层和全风化层易沿土石界面滑动,容易形成工程滑坡。

(2)断层破碎带:隧道在D3K381+600~+680段穿越胡家正断层,断层附近岩体破碎,节理、裂隙发肓,在开挖过程中易发生掉块、塌方;
隧道在D3K382+090~+190段穿越木洞逆断层,影响带宽40~60m,
断层附近岩体破碎,在开挖过程中易发生掉块、塌方。

环境工程地质
(1)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,其影响半径可达数公里。

但对周边环境影响范围不大。

(2)隧道施工将会产生大量的弃砟,弃砟场的选择至关重要,若选择不当,将会诱发新的环境地质问题,如:滑坡、泥石流等。

施工弃土应置于专门的弃土场,并加强弃土场边坡的挡护,避免边坡失稳或形成泥石流。

隧道工程地质条件
隧道工程围岩分级表
3、风险识别
通过对地质调查说明、地勘报告、施工图及现有的资料等进行分析,本隧道风险指标体系如下表3-1、表3-1-1、表3-1-2、表3-1-3。

表3-1 姜架山1号隧道风险指标体系表
表3-1-1 姜架山1号隧道施工风险因素核对表
表3-1-2 姜架山1号隧道洞口段事故风险风险因素体系表
表3-1-3 姜架山1号隧道其他风险因素体系表
注:其中打“★”表示该风险因素对风险事件有影响,以下表同。

以岩性、地质构造为分段依据,对全隧道进行基本风险因素单元划分,划分结果见下表3-2。

表3-2 单元分段划分表
对隧道可能存在滑坡、塌方风险进行识别,识别结果见表3-3。

表3-3 风险因素分类表
根据以上分析及基本单元识别,本隧道存在的主要风险为:洞口滑坡风险及塌方风险等。

综上所述,对隧道主要存在的洞口滑坡及塌方风险、环境风险因素进行识别,识别结果见表3-4。

表3-4 姜架山1号隧道风险清单表
4、风险评估
风险分级及接受标准
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4-1。

表4-1 事故发生概率等级标准
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。

风险等级关系
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4-2所示:
表4-2 风险等级关系
风险接受准则
表4-3 风险接受准则
初始风险等级表
表4-3 姜架山1号隧道初始风险等级表
等级取值标准均按《铁路隧道风险评估暂行规定》办理;该规定中风
险等级由重至轻依次为“极高、高度、中度、低度”,表中依次替换为“Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级”。

通过分析,存在着Ⅰ级风险0个、Ⅱ级风险13个。

塌方风险等级为Ⅲ级的有4处,区域长达1120m,占隧道全长的55%以上。

围岩破碎导致塌方风险等级为Ⅱ级的有13处,区域长达930m,占隧道全长的45%。

综合分析,本隧道重点应对进出口防滑坡、塌方及两处断层防坍塌作为风险防范重点,本隧道为Ⅲ级,即为中度风险隧道。

5、风险应对措施
落实超前地质预测预报工作
根据地质资料,本隧通过2条断层破碎带。

隧道施工时,应通过综合超前地质预报手段(D3K381+610~+700、D3K382+080~+200、D3K382+780~+840先施作TSP,再采用加深炮孔钻探)探明掌子面前方地质条件,以便采取有效的施工措施,避免施工突发灾害的发生。

实施监控量测工作,及时反馈施工情况,验证设计和预防风险事件在施工过程中,应按照设计文件中的监控量测要求对洞内围岩和支护结构的位移、变形、受力情况以及地表水、地表建筑等进行施工过程的完整监测,提供及时、可靠的信息、评定施工期间围岩和支护结构的稳定性及对周边环境的影响,避免施工安全事故、支护结构破坏、第三方损失等风险的发生。

断层破碎带及洞口防滑坡措施
进出口段及断层破碎带采用大拱脚台阶法或CRD法开挖,特别是洞口开挖严禁放大炮,采用Ⅴ级加强II型复合衬砌,全环工20b型钢钢架加强支护0.6m/榀,φ42小导管超前支护,进出洞段设置φ108大管棚支护,断层破碎带采用大拱脚台阶法或CRD法开挖,Ⅴ级加强I型复合衬砌,全环工20b型钢钢架加强支护0.8m/榀,φ42小导管超前支护。

大管棚施作
见图5-1;小导管及锚杆超前支护见图5-2。

图5-1 φ108大管棚超前加固
图5-2 超前小导管与超前锚杆加固
6、残留风险评估
由于及时采取了相应的风险对策措施,隧道施工风险会相应降低,但是不可能完全消除;故在结合初始风险评估结果和制定对策措施的基础上,对隧道残留风险进行评估,残留风险评估结果如表6-1所示。

表4-3 姜架山1号隧道残留风险评估结果
7、评估结论
通过本次风险评估,认识到姜架山1号隧道岩性和地质构造一般、水文地质条件较简单。

全隧存在45%左右的Ⅱ级风险段落,不同程度的对安全造成不利影响。

姜架山1号隧道的初始风险等级为Ⅲ级(中度)。

但通过一系列对策措施,可将大部分风险降至可忽略区域的Ⅳ级(低度);部分降至可接受区域的Ⅲ级(中度)。

对残留风险,施工过程中,应加强监控措施,做好风险管理,以使风险损失降低到最小。

表7-1风险评估综合表。

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