子谦山隧道风险评估工作实施细则.doc

新建合肥至福州新建合肥至福州铁铁路安徽段站前四路安徽段站前四标标 子子谦谦山隧道工程山隧道工程 风险评估工作实施细则风险评估工作实施细则 (编编号：号：FA-2010-015) 中铁二十四局集团 中中铁铁二十四局合福二十四局合福铁铁路安徽段站前四路安徽段站前四标项标项目目经经理部理部 二二 O 一一 O 年八月年八月 新建合肥至福州新建合肥至福州铁铁路安徽段站前四路安徽段站前四标标 子子谦谦山隧道工程山隧道工程 风险评估工作实施细则风险评估工作实施细则 (编编号：号：FA-2010-015) 编制：_ 复核：_ 审批：_ 中中铁铁二十四局合福二十四局合福铁铁路安徽段站前四路安徽段站前四标项标项目目经经理部理部 二二 O 一一 O 年八月年八月 目目录录 1. 编制依据-1 2. 风险评估总则-1 3. 隧道概况-2 3.1 设计概况 -2 3.2 线路概况 -2 3.3 主要技术标准 -2 3.4 工程特点及重难点-3 4. 工程地质和水文特征-3 4.1 自然特征 -3 4.2 工程地质及水文地质-3 5. 风险评估程序和评估方法-4 5.1 评估程序 -4 5.2 评估方法 -4 5.3 风险评估流程-5 6. 风险评估内容-5 6.1 风险指标体系 -6 6.2 风险因素核对 -6 6.3 风险分级及接受标准-6 6.4 初始风险等级表-8 6.4.1 正洞分段风险识别-8 6.4.2 正洞初始风险等级-9 6.5 风险识别及降低风险的对策-11 6.5.1 安全风险目标 -11 6.5.2 投资风险目标 -11 6.5.3 工期风险目标 -11 6.5.4 其它目标风险 -12 6.6 降低风险的对策-12 6.6.1 主要的风险因素和风险事件 -12 6.6.2 风险对策 -12 6.7 残余风险等级表-12 子子谦谦山隧道工程山隧道工程风险评风险评估工作估工作实实施施细则细则 1. 编编制依据制依据 (1) 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) (2) 铁路隧道风险评估与管理暂行规定(铁建设【2007】200 号) (3) 关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知(铁 建设【2010】120 号) 2. 风险评风险评估估总则总则 (1) 风险评估对推进技术进步，保证工程安全、质量，降低工程成本都起着重要作用。 为加强子谦山隧道风险评估工作，提高工程管理水平，特制订本细则。 (2) 风险评估的管理除执行本细则之外，还应遵守国家有关法律、法规以及现行标准、 规范、规程。 (3) 必须加强对工程风险评估的组织领导，建立健全相关机构，配备必要的人员、设备， 满足环境要求，认真做好风险评估工作。 (4) 本细则所指的风险评估是指在工程实施直至竣工验收和工程缺陷责任期的全过程 中，根据设计、施工技术要求、技术标准和有关规程、规范对工程的风险评估工作。风险评 估是安全、质量控制的主要内容之一。 (5) 风险评估的对象及目标任务 评估对象：新建合福铁路客运专线子谦山隧道施工过程中可能出现的对安全、环境、 投资、工期及第三方等各方面的风险。 评估目标：通过对各种风险进行评估，提出风险因素等级，采取合理的设计措施将 风险因素降低到可接受的水平。 通过风险评估，保证隧道工程施工的安全、质量。 优化设计和合理选用各种施工工艺等。 结合工程开展新材料、新技术、新工艺、新设备的研究，并积极组织或参与推广工 作，以推进隧道施工的技术进步。 为科研、设计、施工及工程竣工提供资料及技术数据。 及时收集与组织贯彻国家和行业有关法规、标准、规范和规定。 (6) 建立健全管理制度，成立风险管理、监督领导小组，使风险评估工作对安全、质量 真正起到控制、监督作用。 3. 隧道概况隧道概况 3.1 设计设计概况概况 子谦山隧道工程全长 3820m，隧道进出口施工里程为：DK156+869DK160+689。隧道 位于直线上，隧道纵坡设置为“人字坡”，从隧道进口（DK156+869）DK160+200 为单面上 坡，坡度为 10.1，坡长为 3331 m，从 DK160+200隧道出口（DK160+689）为单面下坡， 坡度为 10.5，坡长为 489 m。洞身最大埋深约 312.5 m，最小埋深约 5 m。主要围岩为 级 48 m、 级 1215m、级 1785m、级 772m；本隧道从 DK159+891DK160+509 段设 置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径为 30000m。 3.2 线线路概况路概况 子谦山隧道工程全长 3820m，隧道进出口施工里程分别为：DK156+869、DK160+689。 隧线分界分别为：DK156+869、DK160+689。隧道洞内设置双侧侧沟与 600mm 中心管沟 以及双侧电缆槽；电力电缆槽位于边墙侧，通信信号电缆槽采用合槽方式置于道床侧。隧道 内设置综合洞 14 处，照明变电洞室 1 处，其中通信区间直放站洞室 3 处，综合洞室内预留 余长电缆腔，洞室沿隧道两侧交错布置，洞室间距为 500m。隧道位于直线上，隧道纵坡设 置为“人字坡”，从隧道进口（DK156+869）DK160+200 为单面上坡，坡度为 10.1，坡长 为 3331 m，从 DK160+200隧道出口（DK160+689）为单面下坡，坡度为 10.5，坡长为 489 m。洞身最大埋深约 312.5 m，最小埋深约 5 m。主要围岩为级 48 m、 级 1215m、 级 1785m、级 772m；本隧道从 DK159+891DK160+509 段设置圆曲线型竖曲线，竖曲线 半径为 30000m。 3.3 主要技主要技术标术标准准 铁路等级：客运专线； 正线数目：双线； 正线线间距：5m； 最小曲线半径：4000m； 最大坡度： 20； 机车类型：电动车组； 列车运行方式：自动控制； 行车指挥方式：综合调度集中； 轨道类型：无碴轨道； 隧道防水等级：一级； 工程主体结构设计基准期：100 年。 3.4 工程特点及重工程特点及重难难点点 本隧道围岩级别主要为 IV、V 级，在进口段为岩溶发育地段，共穿过有四个断层，裂隙 发育较破碎，且为强富水段，所以本隧道特点为围岩级低，支护难度大，特殊地质多，安全 风险高。重难点为穿越岩溶地段施工防突水、涌泥，岩溶隧道衬砌、断层破碎带施工防塌方、 光面爆破、超前地质预报等。 4. 工程地工程地质质和水文特征和水文特征 4.1 自然特征自然特征 隧道所处区域属亚热带季风气候区，阳光充足，四季分明，降雨丰沛集中，梅雨显著， 无霜期长，寒雪期短；多年平均降雨量 1500mm，全年最大降雨达 2294mm；多年平均气温 16.5，年极端最高气温 40.6，最低气温-15.6，平均无霜期 240 天；平均相对湿度 77。 隧道地区属中低山地貌，为构造剥蚀山地，地势起伏很大，山体自然坡度一般为 4060，植被非常发育，松树、竹林、灌木杂草丛生。 地下水类型主要为基岩裂隙水、岩溶水。 基岩裂隙水主要赋存于低山丘陵区岩石的层间裂隙、风化裂隙以及构造裂隙中，主要 接受大气降水的补给，以泉的形式出露排泄。层间裂隙以及风化裂隙地下水一般水量不大， 多为潜水；在基岩构造盆地、断层破碎带、节理裂隙很发育带、侵入岩接触带、褶皱核部裂 隙密集带及揉皱强烈发育带等储水构造中。 岩溶水地下水类型主要为潜水和承压水，赋存并循环于沿线寒武系、奥陶系、石炭系、 二叠系、三叠系等可溶岩的溶洞、溶腔和裂隙中，呈脉状及带状分布，水量丰富，尤其河谷 地段及构造破碎带岩溶发育剧烈，水量较大。 4.2 工程地工程地质质及水文地及水文地质质 围岩级别为围岩级别为级 1215m、级 1785m、级 772m，级 48 m。 。分布的地层 主要为三叠系下统灰岩、二迭系上统灰黑色泥质页岩及粉砂质细砂岩、页岩，二叠系下统 灰岩，石炭系中上统灰岩，泥盆系上统石英砂岩，志留系上统泥质页岩、粉砂质页岩及泥质 粉砂岩，志留系中统粉砂岩，志留系下统泥质粉砂岩，燕山晚期花岗长斑岩，地表广泛分布 第四系坡残积层。 岩溶段 630 m：影响段 DK156+869DK157+500，该段岩溶为弱中等发育。 断层 4 处：F1 断层于 DK157+517 与线路呈 81斜交，两盘接触处为破碎带，角砾岩及 裂隙发育，其对隧道影响宽度约 1530 m；F2 断层于 DK157+745 与线路呈 75斜交，两盘 接触处为破碎带，宽度约 24 m，其对隧道影响宽度约 1030 m；F3 断层于 DK158+265 与线路呈 61斜交，两盘接触处为破碎带，宽度约 45 m，其对隧道影响宽度约 2030 m；F4 断层于 DK159+310 与线路呈 69斜交，两盘接触处为破碎带，角砾岩及裂隙发育，其 对隧道影响宽度约 2030 m。 地下水为基岩裂隙水及岩溶水，稍发良不发育。进口段预测单位长度最大涌水量为 8.21(m3/天/米)，为强富水段；F1 断层及影响带预测单位长度最大涌水量为 11.56(m3/天/米)， 为强富水段；F2 断层及影响带预测单位长度最大涌水量为 17.51(m3/天/米)，为强富水段； F3 断层及影响带预测单位长度最大涌水量为 25.6(m3/天/米)，为强富水段；F4 断层及影响 带预测单位长度最大涌水量为 7.19(m3/天/米)，为强富水段；DK160+090+390 浅埋段预 测单位长度最大涌水量为 5.66(m3/天/米)，为强富水段。 5. 风险评风险评估程序和估程序和评评估方法估方法 5.1 评评估程序估程序 (1) 对初始风险进行评价，分别确定各风险因素对目标风险发生的概率和损失； (2) 分析各风险因素的影响程度(权重)，并进行多风险因素综合影响分析； (3) 提出风险等级； (4) 根据评价结果制定相应的方案或措施； (5) 对风险进行再评价，提出残留风险。 5.2 评评估方法估方法 风险估计和评价可采用专家调查法、风险矩阵法、层次分析法、故障树法、模糊综合评 估法、蒙特卡罗法、敏感性分析法等方法。 由于铁路隧道风险评估刚刚起步，在缺少足够数据的情况下，可主要采用主观估计的 方法(专家调查法)，先由评估单位或专家对风险因素的发生概率和权重做出一个主观估计， 然后通过专家委员会对评估报告进行评审，对子谦山隧道的风险等级及风险应对措施提出 指导性意见。 5.3 风险评风险评估流程估流程 图 1 风险评估流程图 6. 风险评风险评估内容估内容 6.1 风险风险指指标标体系体系 子谦山隧道风险指标体系见表 2。 开始预设计 检查勘察资料 对初始风险因素进行识 别 对初始风险因素进行评估 确定降低初始风险水平的主要措施 评估设计措施对风险的减轻程度 风险水平是 否可接受 风险接受准则 不能接受 可以接受 预设计结束 残留风险 表 2 子谦山隧道风险评估指标体系 项目阶段施工方法目标风险风险因素或风险事件 塌方 突发涌水 进出洞风险 初步设计阶段 施工图设计阶段 新奥法 安全、工期 投资、环境 第三方 其他 6.2 风险风险因素核因素核对对 子谦山隧道施工风险因素核对表见表 3。 表 3 子谦山隧道施工风险因素核对表 风险事件 风险因素 塌方大变形地表水流失洞口失稳其他 地形偏压 黄土 含碎石黄土 坡洪积层 中更新统洪积层 岩性 奥陶系下统(O2) 石灰岩 地质 岩石节理 设计情况常规设计 表 4 子谦山隧道施工风险因素核对表 风险事件 风险因素 塌方突泥突水大变形地表水流失 洞口失稳 其他 特殊设计 设计情况 监控量测设计 断面 长度 隧道 埋深 其他 注：其中打“”表示该风险因素对风险事件有影响。 6.3 风险风险分分级级及接受及接受标标准准 铁路隧道风险分级包括事故发生概率的等级标准、事故发生后果的等级标准和风险的 等级标准，分别见表 512。铁路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施见表 5。 表 5 概率等级标准 概率范围中心值概率等级描述概率等级 0.3 1 很可能 5 0.030.3 0.1 可能 4 0.0030.03 0.01 偶然 3 0.00030.003 0.001 不可能 2 10003001000100300301009 210 1F2 或 1101100.110.010.124624260.5210310130.11104101.540.31.510310130.510.5 表 10 环境影响等级标准 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54321 环境影响描述 永久的 且严重的 永久的 但轻微的 长期的 临时的 但严重的 临时的 且轻微的 注：“临时的”含义为在施工工期内可以消除； “长期的”含义在施工工期以内不能消除，但不会是永久的； “永久的”含义为不可逆转或不可恢复的。 表 11 风险等级标准 轻微的较大的严重的很严重的灾难性的 后果等级 概率等级 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 表 12 风险接受准则 风险等级接受准则处理措施 低度可忽略此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测 中度可接受此类风险次之，不需采取风险处理措施，但需予以监测 高度不期望 此类风险较大，必须采取风险处理措施降低风险并加强监 测，且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失 (ALARP 准则)。 极高不可接受 此类风险最大，必须高度重视，一般应规避，否则要不惜代 价将降低风险至少降低到不期望的程度。 6.4 初始初始风险风险等等级级表表 6.4.1 正洞分段正洞分段风险识别风险识别 (1) 当隧道通过的地层主要为第四系上更新统坡洪积层(Q3dl+pl)新黄土、中更新统洪积 层(Q2pl)老黄土时，新黄土呈黄褐色，坚硬硬塑，孔隙发育，含少量的钙质结构，下伏老黄 土，棕红色、黄褐色，硬塑，含少量钙质结核和洪积碎石类土。雨季会有少量第四系孔隙潜 水，在土石分界处，潜水汇集，有突发涌水的可能。在围岩级别变化接触接线处易发生大变 形和塌方等施工安全事故。存在的风险主要为塌方，突发涌水。 (2) 当隧道通过的地层主要为奥陶系中统地层(O2)，老黄土，黄褐色，坚硬硬塑，含少 量的钙质结构和破碎碎石类土时，下伏石灰岩，青灰色，强弱风化，节理很发育，岩体很破 碎，成块石、碎石镶嵌结构。受地质作用的影响，该段围岩构造、风化成因的多种结构面较 发育，岩石破碎，在围岩级别变化接触接线处易发生大变形和塌方等施工安全事故。存在 的风险主要为塌方、大变形，该段含少量的岩溶裂隙水，发生突发涌水的可能性很小。 (3) 当隧道通过的地层主要为奥陶系中统地层(O2)，洞身分布灰岩，弱风化，节理较发 育，岩体呈大块状砌体结构，中厚层状，局部岩体破碎，岩层呈水平走向，易脱落、塌方时。 受地质作用的影响，该段围岩构造、风化成因的多种结构面较发育，岩体破碎，易发生大变 形和塌方等施工安全事故。存在的风险主要为塌方，该段含少量的岩溶裂隙水，发生突发 涌水的可能性很小。 (4) 当隧道通过的地层主要为第四系上更新统坡洪积层(Q3dl+pl)新黄土、中更新统洪 积层(Q2pl)老黄土，新黄土呈黄褐色，棕褐色，坚硬硬塑，孔隙发育，含少量的钙质结构， 下伏老黄土，黄褐色，坚硬硬塑，含少量钙质结核和坡积碎石类土时。雨季会有少量第四 系孔隙潜水，在土石分界处，潜水汇集，有突发涌水的可能。在围岩级别变化接触接线处易 发生大变形和塌方等施工安全事故。存在的风险主要为塌方，突发涌水。 6.4.2 正洞初始正洞初始风险风险等等级级 通过对子谦山隧道的地层岩性、工程性质、地质构造、水文地质及特殊地质进行详细 分析后，统计出了子谦山隧道在不采取任何特殊措施的情况下的目标风险等级(初始风险)。 详见汇总表 13。 表 13 子谦山隧道正洞初始风险等级表 初始风险等级表编号日期 隧道名称子谦山隧道审核阶段 A(安全)B(投资)C(工期)D(环境) E(地表水第 三方) 序 号 风险 因素 风 险 事 件 概 率 等 级 后 果 等 级 风 险 等 级 概 率 等 级 后 果 等 级 风 险 等 级 概 率 等 级 后 果 等 级 风 险 等 级 概 率 等 级 后 果 等 级 风 险 等 级 概 率 等 级 后 果 等 级 风 险 等 级 1黄土 塌 方 32 中 度 32 中 度 32 中 度 2 含碎 石黄 土 大 变 形 32 高 度 31 中 度 31 中 度 3 坡洪 积层 大 变 形 32 高 度 33 高 度 33 高 度 4 岩石 节理 涌 水 31 中 度 33 高 度 32 中 度 5岩溶 涌 水 11 低 度 21 低 度 11 低 度 6 隧道 特殊 设计 大 变 形 31 中 度 33 高 度 33 高 度 7 隧道 监控 量测 设计 大 变 形 31 中 度 32 中 度 32 中 度 8 隧道 断面 大 变 形 32 高 度 31 中 度 31 中 度 9 隧道 长度 塌 方 32 高 度 31 中 度 31 中 度 10 隧道 埋深 大 变 形 32 高 度 31 中 度 31 中 度 11 隧道 类型 塌 方 32 高 度 31 中 度 31 中 度 12 隧道 长度 大 变 形 31 中 度 31 中 度 31 中 度 13 隧道 位置 塌 方 22 中 度 31 中 度 31 中 度 14 隧道 坡度 大 变 形 31 中 度 31 中 度 31 中 度 15 隧道 断面 大小 塌 方 32 高 度 31 中 度 31 中 度 6.5 风险识别风险识别及降低及降低风险风险的的对对策策 根据风险接受准则，风险等级为“低度”的风险事件不需要采取风险处理措施。因此，以 下仅对风险等级为“高度”和“中度”的风险事件研究对策。 6.5.1 安全安全风险风险目目标标 对风险目标 A(安全)的风险等级进行统计后显示，隧道内发生较大涌水和塌方，对隧道 的安全施工造成威胁。 位于贫水区的地层主要为新黄土、老黄土，发生大变形、塌方等事件后，会造成风险等 级为“高度”的风险事件。 位于奥陶系中统(O2)石灰岩，岩体很破碎，发生塌方等事件后，会造成风险等级为“高 度”的风险事件。发生大变形的事件后，会造成风险等级为“中度”的风险事件。 在隧道洞身段，发生塌方、大变形后会造成风险等级为“高度”的风险事件。隧道洞口的 第四系上更新统坡洪积层新黄土、老黄土地层发生洞门坍塌、水土流失的事件后，会造成 风险等级为“中度”的风险事件。 6.5.2 投投资风险资风险目目标标 对风险目标 B(投资)的风险等级进行统计后显示，隧道内发生突发涌水、塌方和大变形 是主要风险，对隧道的投资影响很大。 位于主要为新黄土、老黄土的地层，发生大变形、塌方等事件后，会造成风险等级为 “高度”的风险事件。 位于主要为奥陶系中统(O2)石灰岩的地层，岩体很破碎，发生塌方等事件后，会造成风 险等级为“高度”的风险事件。发生大变形的事件后，会造成风险等级为“中度”的风险事件。 在隧道洞身段，发生塌方、大变形后会造成风险等级为“高度”的风险事件。隧道洞口的 第四系上更新统坡洪积层新黄土、老黄土地层发生洞门坍塌、水土流失的事件后，会造成 风险等级为“中度”的风险事件。 6.5.3 工期工期风险风险目目标标 位于主要为新黄土、老黄土的地层，发生大变形、塌方等事件后，会造成风险等级为 “高度”的风险事件。 位于主要为奥陶系中统(O2)石灰岩的地层，岩体很破碎，发生塌方等事件后，会造成风 险等级为“高度”的风险事件。发生大变形的事件后，会造成风险等级为“中度”的风险事件。 在隧道洞身段，发生塌方、大变形后会造成风险等级为“高度”的风险事件。隧道洞口的 第四系上更新统坡洪积层新黄土、老黄土地层发生洞门坍塌、水土流失的事件后，会造成 风险等级为“中度”的风险事件。 6.5.4 其它目其它目标风险标风险 隧道施工对环境造成的影响较小，为“中度”以下。从子谦山隧道附近的排水对地表水 的影响分析，子谦山隧道的建设不会造成地表水的大量流失，风险等级为“中度”。 6.6 降低降低风险风险的的对对策策 6.6.1 主要的主要的风险风险因素和因素和风险风险事件事件 通过对风险目标的风险等级进行统计筛选，一种风险因素可以导致一种风险事件，有 时也可以导致两种及以上的风险事件，子谦山隧道的主要风险因素及风险事件有： (1) 新黄土、老黄土段易发生塌方。 (2) 隧道洞身土石分界处易发生塌方、大变形、突发涌水。 (3) 洞身中段岩层呈平层发生塌方、大变形。 6.6.2 风险对风险对策策 (1) 超前地质预报是防止发生风险事件、施工风险评估的基础 为了防止隧道施工中发生安全事故或灾难，必须在子谦山隧道施工中实施超前地质预 报，通过超前地质预报工作，对前方的地质条件进行判断分析，以确定隧道掘进中是否需 要加强安全施工的工程措施，提前进行工程设计及施工准备。 (2) 落实监控量测工作，验 证工程设计，是防止发生风险事件的重点 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、受力情况实施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