鹿门隧道风险评估及预防措施

表六风险评估综合表评估阶段施工阶段时间2008年隧道名称鹿门隧道长度1557线别新建铁路厦深线地质概况隧址区上覆土层为坡残积粉质粘土（Qdi+el）；下伏基岩为泥盆系（D1-2gt）的砂岩、页岩；奥陶系（O2+3ln）的灰岩设计情况全隧道除明洞外均采用新奥法施工，锚喷支护，仰拱超前，拱墙一次衬砌。Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法施工，V级围岩采用双侧壁导坑法施工。施工情况截止2008年12月5日，进口正在洞口防护评估目标安全、环境识别方法静态风险识别风险因素涌水、突泥原因背景塌方原因背景滑坡原因背景进出口、洞身浅埋√地质、地形因素局部可能发育含水溶洞、溶腔√地质因素出口滑坡体√地质因素评估方法风险事件涌水突泥等级风险对策塌方等级风险对策滑坡等级风险对策塌方II洞口设大管棚或双层小导管、洞身长管棚和超前小导管超前支护，监控量测，仰拱紧跟，及时衬砌涌水、突泥II基底注浆滑坡III清除滑坡体评估结论：通过本次风险评估，初步识别鹿门隧道存在涌水突泥、塌方风险及滑坡风险。通过采取措施降低了以上风险，但仍有残留风险。施工中应做好相关风险防范工作。下阶段注意事项：为保证隧道施工安全，隧道建设应对风险进行管理。施工时应根据设计文件制订风险防范措施及突发安全事故应急预案,执行风险管理制度，有效防范和规避隧道建设风险。表七风险登记表序号风险事件成因初始风险风险处理措施残余风险残余风险处理措施风险处理负责人填写日期意见/备注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塌方进、出口浅埋43Ⅱ采用Φ108大管棚以及Φ50双层小导管进行超前支护，采用双侧壁导坑法施工，加强监控量测，仰拱紧跟，及时衬砌32Ⅲ施工中加强监控量测，仰拱紧跟，及时衬砌杨敏2008-12塌方洞身浅埋42II采用Φ89mm长管棚、Φ50超前双层小导管、Φ42超前小导管进行超前预支护32Ⅲ施工中加强监控量测，仰拱紧跟，及时衬砌杨敏2008-3涌水、突泥含水溶洞、溶腔43II基底注浆32Ⅲ地质预报、物探、超前钻孔杨敏2008-12-104滑坡出口滑坡体43III清除滑坡体32IV施工中加强监控量测、洞内外观察杨敏2008-12-10八、鹿门隧道风险应对专项施工方案1监控量测方案1.1隧道监控量测现场监控量测是对围岩支护体系的稳定性状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。项目部根据以往类似隧道施工经验，结合设计文件，在施工过程中，将按照要求进行监控量测，以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，围岩与支护体系达到最佳受力状态，并在施工中进行信息化动态管理，达到确保工程质量、施工安全和进度，合理控制投资的目的。隧道监控量测工作必须紧跟开挖面进行，在隧道正洞洞身支护完成后，尤其是仰拱施工完毕后，喷锚支护已闭合成环，及时进行全断面监控量测，随时掌握围岩动态和初期支护的工作状态，保证围岩稳定和施工安全，指导和确定二次衬砌施作时间。1.2量测项目、方法及布置对DK432+142～DK432+182、DK433+624～DK433+664隧道浅埋地段开展地表沉降观测，并与洞内观测点布置在同一断面里程，观测点纵向间距不大于20m，布点观测断面不小于24个；对隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩段开展洞内外观察、拱顶下沉、净空变化监控量测，Ⅳ级围岩段量测断面间距不大于20m，Ⅴ级围岩段量测断面间距不大于10m。量测项目及方法见表1-1。1.3监测方法为确保量测精度和加快量测速度，隧道拱顶下沉和水平收敛量测中将采用目前比较先进的无接触围岩量测技术。它具有快速、准确、灵活方便等优点。量测原理：无接触法围岩稳定性量测系统分为数据采集和数据处理两部分。数据采集由全自动测量机器人及软件控制仪器自动完成量测全过程，数据采集完成后直接导入计算机利用数据处理软件对数据进行平差、成图、回归分析、曲线拟合等处理，最终得到围岩收敛的准确报告，以图形和表格形式打印出来。表1-1量测项目及方法序号项目名称方法及工具布置断面1洞内外观测现场观察、地质罗盘量测断面间距：Ⅴ级围岩：10m；Ⅳ级围岩：20m；2拱顶下沉水准测量的方法、精密水准尺、钢尺3净空水平收敛量测隧道净空变化测定仪（收敛计）4地表下沉监控量测水准测量的方法、精密水平仪、塔尺H（埋置深度）＞2B（开挖宽度），20～50m/断面；B＜H＜2B，10～20m/断面；H＜B，10m/断面5隧底隆起水准测量的方法、精密水平仪、塔尺每10m一断面1.4量测频率量测频率见表1-2。表1-2量测频率表类型量测频率变形速度（mm/d）量测断面距开挖工作面距离普通围岩2次/d≥5(0～1)B1次/d1～5(1～2)B1次/2～3d0.5～1(1～2)B1次/3d0.2～0.5(2～5)B1次/周<0.2>5B注：B为隧道开挖宽度测方法：测量人员按量测频率要求对隧道断面上布设的观测点进行全自动多测回全员观测，得到这些点的收敛信息。1.5监测资料整理、数据分析及反馈在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，及时向总工程师及监理工程师汇报。1.6监控量测管理监测控制标准:根据有关规范、规程、设计资料及类似工程经验，制定本工程监控量测变形管理等级见表1-3，据此指导施工。表1-3变形管理等级管理等级管理位移施工状态ⅢU<Uo/3可正常施工ⅡUo/3≤U≤2Uo/3应加强支护ⅠU>2Uo/3停工，采取特殊措施后方可施工注：U为实测位移值；Uo为最大允许位移值。观察及量测发现异常时，应及时修改支护参数。每次量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图；对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度；数据异常时，则根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。一般正常状态须同时满足以下条件：净空变化速度小于0.2mm/d时，喷射混凝土表面无裂缝或仅有少量微裂缝，围岩基本稳定；位移速度除在最初1～2天允许有加速外，应逐渐减少。当净空变化速度持续大于5.0mm/d时，应加强初期支护。根据位移时态曲线的形态来判别：当围岩位移速率不断下降时（du2/dt＜0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/dt＝0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/dt＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。二次衬砌混凝土施作时间应满足《客运专线铁路隧道施工技术指南》的要求。监控量测体系:施工监测管理流程见图1.1。现场量测要求:净空变化、拱顶下沉量测应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下循环开挖前必须完成。施施工量测安全性经济性量测计划是否变管理基准是否变措施（改变施工方法，调整支护参数）措施（优化支护结构）改变量测计划改变管理基准是是否否否否是是图1.1施工监测管理流程图测试前检查仪表设备是否完好，发现故障及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，当测点状态良好时方可进行测试工作。测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次，取算术平均值作为观测值；每次测试都要认真做好原始数据记录，并记录开挖里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。及时进行资料整理及信息反馈。保证措施:将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则，量测数据均要经现场检查、室内两级复核后方可上报。量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。针对施工各关键问题开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导设计和施工。2地质预报方案2.1地质预测预报鹿门隧道发育有含水溶洞、溶腔及浅埋、滑坡体等多种不良地质，地质预测与预报是本隧道施工的一个极其重要的内容和环节。2.2本隧道地质探测综述施工中将超前地质预报工作作为一道施工工序来进行安排，根据本隧道的工程地质特点，为保障施工安全，采用常规地质法进行短距离超前预报，全隧道施工期间采用综合物探手段进行超前地质预报。本隧道采用常规地质法进行短距离超前预报，主要通过对开挖掌子面进行加深炮眼，通过观察地层岩性特征、结构面性质、产状及发育程度、岩体破碎程度、洞壁变形破坏特征、突泥与塌方部位、规模及其随时间变化特征，分析地质构造的地下水与地表相关性，水文地质情况，在此基础上，对掌子面前方一定范围内的地质条件进行预测预报，确保施工安全。综合物探超前地质预报主要采用TSP进行预报。2.3综合物探超前地质探测与预报工艺根据本隧道工程地质条件，采用TSP203地质预报系统、超前钻探等综合地质预报技术，预测开挖工作面前方一定范围内围岩的工程地质和水文地质状况。2.4工作程序探测和预报工作程序见图2.1。2.5探测方法及频率探测方法及频率见表2-1。2.6资料交付地质测试与超前预报成果资料采取分报告与总报告相结合的交付方式。每天将现场采集的资料进行分析和汇总，并向施工和技术负责人进行汇报，每周进行一次归纳汇总。对地质条件与设计变化较大、影响隧道施工安全，可能产生地质灾害的重点地段（含水溶洞、溶腔等）所做的地质超前预报，及时提交业主、设计单位进行动态设计；情况紧急时，先及时采取防范措施，再以书面形式报告业主、设计单位，以保证施工安全。2.7质量保证措施成立QC小组。为了保证地质测试与超前预报质量，成立QC小组，实行全面质量管理，按ISO9001质量体系的要求，建立内部管理机制，制定岗位责任制，保证测试预报工作按计划运行，全部地质资料实行计算机管理，保证资料的完整性和连续性。测试预报人员要根据现场实际每天或经常、主动地深入施工现场，及时了解施工动态，进行地质测绘与编录，同时对一些地质条件复杂的地段，设置质量控制点，进行重点测试预报，确保地质测试与超前预报工作的质量。为了地质测试与超前预报和施工的顺利进行，实行定期会议制度，每天进行一次调度会，每周召开周例会，每月进行一次汇总和分析，若遇特殊情况，根据需要随时召开，适时邀请业主和设计单位参加，及时协调解决存在的问题，保证地质测试与超前预报和施工的顺利进行。开挖面岩性前推法超超前钻孔探明地质TSP203地质预报系统制定超前探测预报方案现场地质状况调查地质资料研究根据开挖及支护情况发现坍方征兆开挖面岩性前推法超超前钻孔探明地质TSP203地质预报系统制定超前探测预报方案现场地质状况调查地质资料研究根据开挖及支护情况发现坍方征兆资料整理与经验积累确定施工方案，保证施工安全反馈设计、施工，信息化设计资料整理与经验积累确定施工方案，保证施工安全反馈设计、施工，信息化设计数码成像数码成像图2图2.1探测预报工作程序图表2-1探测方法及频率探测方法项目频率及位置探测目的地质素描(数码成像)洞顶及洞壁3处/1m，左右侧洞壁、洞顶地质构造掌子面1张/10m，地质构造物探TSP203地质预报级围岩断层破碎带、地下水发育段及放射性元素；地质构造、软弱夹层、断层等不良地质探测段及放射性元素超前水平钻探单孔水平钻探断层破碎带及影响带、地下水发育段采用超前水平钻探（φ50孔，每断面3孔）；地质构造、塌方量九、隧道塌方的整治1、处理措施1)、隧道发生塌方，及时迅速处理，不得随意拖延时间。处理前，必须仔细观察塌方的范围、形状、数量大小及坍体的地质状况、地下水的分布、活动情况等，分析塌方发生的原因，研究制定处理方案。2)、隧道塌方根据发生的部位、规模及地质条件、采取“治塌先治水、治塌先加强”的原则，采取喷锚支护、注浆、管棚、加强二次衬砌、设置护拱等技术措施，不失时机、不留隐患地进行处理。3)、清理塌方前，采取下列技术措施，加强防排水工作：(1）、地表沉陷和裂缝，应采用注浆填充和加固，或采用不透水土壤夯填紧密，开挖截水坑，防止地表水下渗进入塌体；(2）、通顶陷穴口的地表四周应挖沟排水，搭设防雨棚遮盖穴顶‘洞内衬砌通过塌方后，陷区应及时回填，回填应高出原地面，并用黏土或浆砌片石封闭穴口，做好排水：(3）、塌体内有地下水活动时，采用管、槽引至排水沟排出，无法进行引排时可采用注浆堵水。4)、隧道洞口坍方应按下列要求处理：(1）、中小型坍方应将坍体自上而下全部清除。根据坍方后坡面的情况，可选刷坡卸载的方法，同时应对仰坡面自上而下进行喷锚加固。(2）、大型坍方的坍体不必全部清除，可采取先挖台阶的形式清除一部分，再进行喷锚网加固，并在仰坡上适当位置设浆砌片石挡墙防护。(3）、仰坡加固完成后，洞口段已露空洞身可采用暗洞明做或改为明洞衬砌，拱圈上部可回填土石或浆砌片石。(4）、根据仰坡坍方的规模及稳定性情况，对洞内二次衬砌应进行加强。5)、石质类塌方的围岩级别为Ⅱ—Ⅳ级，岩体以未风化或轻度风化的岩层为主，节理较发育，坍体呈碎石状，黏土及砂的含量较少，一般不超过30%。为塌方的围岩呈相对稳定状态。使用的方法为WNF法和WF法：(1）、WNF法：先清除塌体，利用围岩暂时的基本稳定状态，抓紧时间沿坍塌面采用喷锚支护技术加固未塌的地层（既W，以下称“外层初期支护”），然后沿二次衬砌外轮廓施作钢架混凝土支护壳体（即N，以下称“内层初级支护”）。同时用钢架将内、外层初级支护连成整体，待二次衬砌完成以后，沿内层初期支护外轮廓依次设防水层、1m厚混凝土护拱及1m以上的土石缓冲层（即F，简称“防护”）。这种方法的特点是：工序多，处理周期长，成本高，但安全可靠。此法适用于坍腔横断面矢跨比小于0.7时的坍方。（2）、WF法：当坍方高度较大，塌腔横断面矢跨比大于或等于0.7时的塌方，W、F的含义同前，在塌方发生后，利用围岩的自稳能力，抓紧时间沿塌方面外层进行初期支护，不设（也难于设）内层初期支护，待二次衬砌完成以后，设置与WNE法相同的防水层、护拱及缓冲层。与WNE法比较，WF方法未设内层初级支护及内、外层初级支护之间的联系钢架，从而成本大量降低，处理周期短很多，但因矢跨比较大，再次塌的可能性较小，仍能基本确保施工安全。由于设有1m厚的混凝土护拱及1m以上的土石缓冲层，即使在隧道完工后的运营时期，发生了一定规模的塌方，其抗冲击能力仍能确保运营安全。6）、当岩石类塌方已塌至原地面（这种情况一般只发生在浅埋隧道或深埋隧道的洞口段）时，就不能采用清喳的方法，而应利用塌喳。施工时应先处理地面塌口，其内容具体如下：塌口周围进行防排水处理。塌口进行喷射混凝土封闭。根据情况，决定是否采用地表注浆加固，以防止塌方的继续发展和扩大。洞内塌方采用注浆加管棚的方法，即Z法进行处理，其施工的具体内容为：a、设止浆墙，一般采用素混凝土（厚度一般为1m），或浆砌块石（厚度一般大于2m）;b、安设注浆孔口管：一般采用长2.5~3.0m，直径为80～150mm;c、塌体注浆，一般采用双液浆或单液浆；d、注浆完成后，打设管棚，一般采用直径为80~150mm，长10～32m的长管棚；e、管棚内注浆，一般在管棚内安放小钢筋笼并灌注水泥砂浆。2、处理塌方的物质储备及机械1）、物质储备由于鹿门隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩较多，围岩稳定性较差。地质条件复杂，引起塌方的原因很多。因此处理塌方的物质储备对安全生产至关重要，储备物资如下：（1）钢拱架10吨（2）钢管1000米（3）水玻璃1吨（4）编织袋2000个（5）方木20方2）、机械利用原有洞内施工机械及从其他隧道调用机械。十、鹿门隧道风险应对应急预案1事故应急救援领导小组组长：副组长：组员：后勤保障情况值班车辆：小车三辆司机：挖掘机PC200一台铲车ZLC50C一台草袋子500只铁铲30把救援人员：负责人：定点医院：值班室电话：2、应急预案（1）、一旦发生隧道掌子面坍塌、塌方事故，最先发现的人应立即打电话告知现场负责人，由现场负责人立即组织现场自救工作。（2）、现场安全员立即应立即打电话告应急总指挥赵晓锋，负责现场指挥、协调和组织抢救。并及时向上级部门反映，必要时向当地政府求助，以最大限度的减少人员及财产的损失。（3）、由现场安全员负责打电话“120”通知医疗急救中心，报告事故的地点，伤害的程度，受伤人员的状态。（4）、视情节的轻重，立即进行自救，对摔伤人员进行简单止血和包扎。3、隧道塌方应急演练计划演练项目：塌方事故演练计划时间：2009年5月（视情况而定具体演练时间）地点：鹿门隧道洞内参加人员：应急领导小组成员、应急救援队员及各工班作业人员代表演练物资清单：简易担架、跌打损伤药品、挖掘机、装载机、出碴车演练过程描述：2009年5尽管撤离及时，撤离过程中仍然造成五人头部受伤，带班班长利用对讲机通知洞口值班人员按照进洞人员登记表清点人数，核查洞内施工人员是否全部撤离出洞。同时安排人员将伤员护送至洞口进行简易包扎处理后安排车辆送至临近的医疗处进行正式治疗。洞口值班人员通过手机上报项目部、应急抢险领导小组迅速赶到事发现场，了解事故的实际情况、施工队采取的应对措施以及进展情况。根据事故的实际情况，应急抢险领导小组当机立断，果断采取以下措施：命令电工人员检查电源是否正常，并同时准备启用备用电源；立刻集合抢险队伍，实施抢险方案和措施交底。调用2台挖掘机、1台装载机以及3辆出渣车组织抢险。根据抢险方案调集应急抢险物质，确保抢险过程中物质供应。由富有经验的工人及抢险领导小组有关人员由外向内逐段进行检查，检查至出现裂缝的掌子面时，观察并分析事故发生原因，制定切实可行的加强措施；施工队及现场技术人员根据应急抢险领导小组制定的方案进行加固（采用加密钢架和加打锚杆等方式加固）待加固后进入冒顶或塌方的外围进行详细观察，仔细检查垮落部位，重点检查破坏断面临近的初期支护的变形，制定安全快捷，切实可行的方案。加强方案：加固发生破坏的断面相邻10m之内隧道，保证抢险人