安全管理-青云山隧道危险源分析及应对措.doc

新建向莆铁路隧道安全管理青云山隧道风险源分析及应对措施中铁二十三局向莆铁路fj-10标指挥部二oo九年三月二日青云山隧道风险源分析及应对措施一、青云山隧道概况1、设计概况青云山隧道为向莆铁路全线最长的双洞单线隧道，是向莆铁路的重点工程和控制性工程。左洞起讫里程dk491+253dk513+428长22.175km，右洞起讫里程ydk491+577ydk513+414，长21.837km。隧道施工方法为钻爆法施工，由于地处青云山国家级风景名胜区、藤山和老鹰尖省级自然保护区，为了保护风景名胜区和自然保护区，设计了 4座斜井作为辅助施工坑道，1#、2#、3#、4#斜井均为无轨运输斜井，坡度大、井身长，分别为1.44%/1273.5m、7.65%/2106.3m、5.94%/1864.3m、7.93%/763.5m），隧道最大埋深900m。2、地质概况青云山隧道位于福建省福州市永泰县和莆田市涵江区，起点位于永泰县城峰镇穴利村，穿越青云山国家4a级风景区和藤山及老鹰尖省级自然保护区，经莆田市大洋镇孝池村、莲峰村，止于庄边镇泮洋村，202省道大致平行线路纵贯全段，交通较为方便。隧道处于戴云山脉南段中低山山间地貌，山脉主要走向为北东南西，山峰林立，沟谷深切，多悬崖峭壁。凝灰岩、凝灰熔岩、熔结凝灰岩为主。剥蚀中、低山区构造发育，受构造影响，岩体节理、裂隙较发育；火山岩和部分花岗岩存在不均匀风化现象，基岩裂隙水和孔隙水不发育，构造破碎带和节理裂隙密集带地下水较为发育。隧道洞身穿过十条（f3f12）主要断层（均为强富水）、软质岩地层、高地应力区等不良地质地段，地质条件复杂，施工难度大，技术含量高，工期紧。二、青云山隧道的风险源分析本隧道施工阶段安全风险因素主要有：强富水带突水突泥、软岩大变形、岩爆、塌方，是安全风险管理的重点。1、突水突泥突水突泥是指隧道施工时，当挖穿含水体等不良储水结构时，致使赋存的大量地下水、泥瞬间倾泄的灾难性现象。青云山隧道穿越f3 f12等十个断层，其中日涌水量超过10000m3的断层有f7和f9断层，日涌水量分别为11167m3和12196m3。f7断层为区域断层，与对山水库有联系，f9断层通过长大深切沟谷，区域断层，汇水面大。f5、f6、f7、f8、f9、f11断层均为区域断层，预测能水量相对较大，隧道施工均可能引起较大的突水突泥安全事故，因此突水突泥安全风险因素主要在于富水断层破碎带，断层赋水情况见下表。强富水断层一览表风险事件易发地段断层最大单位涌水量（m/d.m）风险级别长度（m）合计长度（m）强富水dk495+476dk495+546f3断层25.3（高风险）70877dk496+483dk496+553f4断层26.2770dk498+303dk498+383f5断层40.2480dk499+735dk499+815f6断层69.0580dk500+525dk500+637f7断层99.71112dk501+900dk501+975f8断层71.6575dk502+400dk502+455f9断层221.7555dk506+526dk506+596f10断层15.3970dk510+925dk511+007f11断层30.482dk512+932dk513+020f12断层9.92882、大变形一般在隧道埋深大、围岩强度低时，隧道原始地应力与岩体强度比值偏高，这将导致开挖后的围岩产生大变形。围岩大变形将导致支护开裂、侵限，甚至引起衬砌开裂、洞身支护失稳，从而危及隧道施工安全。青云山隧道共存在4280米软岩段，可能存在软岩大变形的安全风险。软岩分布位置及地质情况见下表。软岩大变形地段一览表风险事件易发地段埋深（m）地质特性岩质风险级别长度（m）合计长度（m）大变形dk500+600dk504+618326极高应力区凝灰质砂岩（高风险）40184280dk504+618dk504+880174326高应力区凝灰质砂岩2623、岩爆岩爆是指在高地应力岩层中开挖隧道时，围岩应力突然释放而引起的岩块爆裂引起开挖洞身发生围岩片帮、掉块、甚至激发抛掷等现象。青云山隧道隧址地应力强度属中等应力场地区，对于硬质脆性岩类地段的围岩，在隧道埋深在260 390m范围，有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆。埋深在390 730m范围，会产生中等规模的岩爆。埋深大于730m时，会发生较强岩爆。根据设计图纸提供数据显示，易发岩爆地段见下表。岩爆易发地段一览表风险事件易发地段风险区岩质埋深风险级别长度（m）合计长度（m）岩 爆dk492+250dk493+850高应力区515（高风险）16006300dk494+500dk495+400高应力区540900dk495+700dk498+000高应力区6752300dk499+100dk500+300高应力区7211200dk500+300dk500+600极高应力区8093004、 塌方青云山隧道左右线穿过10条断层破碎带、左线进口浅埋段及凝灰质砂岩软岩大变形段，这些地段均是易产生塌方的危险地段。5、 地表失水 青云山隧道穿越穿越青云山国家4a级风景区和藤山及老鹰尖省级自然保护区，且穿越f3 f12共10条断层破碎带；断层破碎带与地表存在良好的水力联系，地下水发育。地表水受大气降水补给，向两侧坡脚排泄，由于隧址区岩石裂隙较发育，地表水的下渗是地下水的主要补给源。在洞内渗涌水量较大时，对地下水位影响可能比较明显。地下水位降低严重，可能会导致地表缺水，影响植被及生态，存在环境风险。三、风险控制措施加强在风险地段施工过程中进行隧道风险的监测，包括施工监测、工况和环境巡视、作业面状态描述、风险处置过程和发展趋势等内容，采用超前地质预报全面监测工程自身结构及环境风险，并提前识别和预测地质风险因素，保证施工安全。根据实时检测数据、工况、环境巡视和作业面异常状态等，确定预警级别，形成异常状态报告。对可能发生重大突发风险的事件，各项目部及施工队要立即启动应急预案，专人监测和预警。1、 突水涌泥风险管理由于本隧道突水突泥安全风险因素主要在于富水断层破碎带，在隧道施工过程中，必须首先准确探测判断断层的位置及断层内充填物的特性，然后根据探测成果编制可行的施工方案，报设计、监理、业主等单位进行审查，审查批准后进行实施。1.1 超前地质预报探测采取tsp203、地质雷达进行中长距离预报，采用超前地质钻取芯进行验证。在开挖掌子面距设计推断断层破碎带、节理密集带、各种接触带50米时采用tsp203超前地质预报系统进行长距离探测，探测深度可达170-200米，可探测断层的位置及宽度、断层内充填物的特性及含水情况等异常地带。当开挖面距已探测的异常带30米时，在掌子面中上部采用超前水平钻孔进行钻探验证，钻探深度要超过异常带10米，钻孔深度不小于60米，根据钻碴、钻速及孔内出水的大小及水压准确判定断层内的地质状况及含水情况。超前地质预报的实施具体见超前地质预报专项实施方案。每次探测分析成果要及时报监理、业主单位进行审查。1.2 编制施工方案由工程技术部根据超前预报室提供的超前预报成果及设计编制可行的施工方案。 1.3 方案报批施工方案报监理、业主单位进行审查，批准后方可组织实施。1.4 方案实施方案批准后，由工程技术部向有关项目部工程技术科下发技术交底，经项目部技术人员学习技术交底后，向各施工班组下发技术交底并指导操作人员实施，并记录好每个工序的施工情况，由安质部及质检人员监督、检查，确保按技术交底实施。1.5 残留风险评估在方案实施过程中，在加强支撑的拱架上安装钢筋计，测试拱架支撑内力，在岩壁出水点安装压力计测试出水点的水压，在隧道一定位置安装流量计检测隧道涌水量，每隔10（）-20（）米布置监控量测点进行隧道变形监控量测，根据检测结果，评估已施工段的风险因素的风险等级，若达到接受程度，则说明方案及实施过程达到了预期目的，若检测结果不能满足设计要求，则需提出应对对策，经审批后进行处理，直至风险因素达到可接受程度。2、 软岩大变形2.1 超前地质预报探测采取tsp203或地质雷达进行中长距离探测预报，采用地质素描及地质调查记录进行验证。在开挖掌子面距设计软岩段30米时用tsp203超前地质预报系统进行长距离探测，可初步预测前方围岩的软硬程度、节理裂隙发育程度、含水情况等地质特性。在软岩变形地段布置地应力测试断面，采用应力解除法测试，测试断面数量为长度小于100m时，测试断面不少于1个；。长度100300m时，测试断面不少于2个；长度小于800m时，测试断面不少于3个；长度大于800m时，测试断面每200m布置1个；每个测试断面的测试点不少于3个。每次测试分析成果要及时报监理、业主单位进行审查。2.2 编制施工方案由工程技术部根据超前预报实提供的超前预报成果编制可行的施工方案， 2.3 方案报批施工方案报监理、业主单位进行审查，批准后方可组织实施。2.4 方案实施方案批准后，由工程技术部向有关项目部工程技术科下发技术交底，经项目部技术人员学习技术交底后，向各施工班组下发技术交底并指导操作人员实施，并记录好每个工序的施工情况，由安质部质检人员监督、检查，确保按技术交底执行，所需机械设备、材料有物资设备部供应和调配。2.5 残留风险评估在方案实施过程中，在加强支撑的拱架上安装钢筋计，测试拱架支撑内力，每隔10-20米布置监控量测点进行隧道变形监控量测，根据检测结果，评估已施工段的风险因素的风险等级，若达到接受程度，则说明方案及实施过程达到了预期目的，若检测结果不能满足设计要求，则需提出应对对策，经审批后进行处理，直至残留风险因素达到可接受程度。3、 岩爆3.1 超前地质预报探测采取观察开挖段岩壁有无片帮、蹦石等现象，试验人员采取岩样切割成标准试件测试单轴饱和抗压强度，计算最大地应力max=.h；采用锚杆应力计检测围岩内部的应力变化，进行验证；3.2 编制施工方案由工程技术部根据检测结果及编制可行的施工方案。 3.3 方案报批施工方案报监理、业主单位进行审查，批准后方可组织实施。3.4 方案实施方案批准后，由工程技术部向有关项目部工程技术科下发技术交底，经项目部技术人员学习技术交底后，向各施工班组下发技术交底并指导操作人员实施，并记录好每个工序的施工情况，由安质部及质检人员监督、检查，确保按技术交底实施。3.5 残留风险评估在方案实施过程中，在加强锚杆应力计的测试，专人观察岩壁的稳定情况，每隔10-20米布置监控量测点进行隧道变形监控量测，根据检测结果，评估已施工段的风险因素的风险等级，若达到接受程度，则说明方案及实施过程达到了预期目的，若检测结果不能满足设计要求，则需提出应对对策，经审批后进行处理，直至残留风险因素达到可接受程度。4、 塌方在断层破碎带、左线进口浅埋段及凝灰质砂岩软岩大变形段这些易产生塌方的危险地段施工时，结合相应的超前预报成果按设计采用的加强支护措施严格进行施工管理，按“短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则安排各工序施工。若出现塌方，首先要组织业主、设计、监理等有关专家正确分析造成塌方的原因，制定处理措施，编制专项施工方案，经报批后组织施工，对施工方案要进行风险评估，尽可能减小残留风险程度。5、 地表失水 设计采用“以堵为主、堵排结合、限量排放”的原则，采用超前预注浆或径向注浆的手段，以降低围岩的渗