宁杭客专长岭隧道风险评估报告

宁杭铁路客运专线长岭隧道施工阶段风险评估报告同济大学杨新安教授课题组2009年7月宁杭铁路客运专线长岭隧道施工阶段风险评估报告目录TOC\o"1-5"\h\z1.编织依据 1\o"CurrentDocument"1.1. 业主制订的风险管理方针及策略 1\o"CurrentDocument"1.2. 相关的国家和行业标准、规范及策略 1\o"CurrentDocument"1.3. 隧道基础资料 1宁杭客运专线长岭隧道工程概况 1\o"CurrentDocument"2.1. 隧道概况 1\o"CurrentDocument"2.2. 工程地质与水文地质 22.2.1. 地层 22.2.2. 地质构造 22.2.3. 水文地质条件 3\o"CurrentDocument"2.3. 不良地质 3\o"CurrentDocument"2.4. 隧道施工方案与施工方法 32.4.1. 施工方案 32.4.2. 施工方法 3宁杭客运专线长岭隧道施工风险评估程序和评估方法 4\o"CurrentDocument"3.1. 风险评估程序 4\o"CurrentDocument"3.2.隧道风险评估方法 43.2.1.层次分析法 4宁杭客运专线长岭隧道风险评估内容 7\o"CurrentDocument"4.1. 隧道风险因素核对与风险源分析 74.1.1. 隧道风险识别 74.1.2. 施工阶段隧道风险因素核对 84.1.3. 施工阶段隧道风险源分析 10\o"CurrentDocument"4.2. 隧道风险评价 10\o"CurrentDocument"4.3. 隧道风险评价层次分析法 12\o"CurrentDocument"4.4. 安全风险评估记录 15宁杭客运专线长岭隧道风险对策措施及建议 161编织依据业主制订的风险管理方针及策略相关的国家和行业标准、规范及策略《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设[2007]200号）；《铁路建设工程安全生产管理办法》（铁建设[2006]179号）；《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）；《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）；《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000）；《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002）；《铁路工程施工安全技术规程》（上册，TB10401.1-2003）；《铁路工程施工安全技术规程》（下册，TB10401.2-2003）；《煤矿安全规程》（国家安全生产监察管理局第16号）。隧道基础资料长岭隧道设计文件《新建南京至杭州客运专线工程施工图-长岭隧道》宁杭客专NHZQ-3标施工相关合同文件；宁杭客专NHZQ-3标《实施性组织设计》等。2.宁杭客运专线长岭隧道工程概况2.宁杭客运专线长岭隧道工程概况隧道概况长岭隧道位于浙江省湖州市长兴县长岭村，起止里程为 DK148+535〜DK151+050，全长2515m，隧道最大埋深约为170m。出口轨面设计标高为26.912m。DK150+386.42至隧道出口段左、右线分别位于R卄=9000m、R=左右8995m的右偏曲线上，其余段位于直线上。隧道内坡度为单面下坡，从进口到出口纵坡为8.7%o单面下坡，其坡长为3142.2m,设置竖曲线里程范围为DK148+535〜DK148+933.81,曲线半径为35000m。长岭隧道隧址区为低山丘陵区，相对高差100〜200m,地形起伏较大，自然坡度为20°〜50°，植被发育，多为松林和杂木。长岭最高峰240.0m。长岭隧道为客运专线双线隧道，设计行车速度350km/h。洞内采用CRTSII无碴轨道结构。进出口均采用1:1.25斜切式洞门；洞口边、仰坡采用方格式浆砌片石截水骨架护坡。工程地质与水文地质地层表层为第四系残坡积粉质黏土，褐黄色，硬塑，夹碎石。下伏基岩主要为志留系上统唐家坞组石英砂岩、粉砂岩夹薄层泥质砂岩，泥岩，见图1、2。图1图1长岭隧道进口地层剖面图2长岭隧道进口掌子面岩层根据基岩饱和抗压强度实验结果，（4）3层砂岩为硬岩〜极硬岩，强度变化幅度较大；（5）3层粉砂岩灰岩为硬岩。本隧道均采用复合式衬砌。施工中斜切洞口34m，V级路堑式明洞34m，V级衬砌329m,IV级衬砌850m,III级衬砌1336m。地质构造隧道隧在大地构造位置上位于扬子地块江南台背斜与下杨子台褶带的过渡带，处在太湖西侧，隧址区地层岩性相对单一，无大的区域地质构造，物探揭示有五处低速异常带。其中,F1破碎带影响范围约20m,F2破碎带影响范围约20m。水文地质条件地表水主要为雨季降水，汇集于沟谷，水量不大。地下水主要为基岩裂隙水，地下水稍发育，构造带中裂隙水较发育，隧址区地下水无硫酸盐侵蚀、酸性。长岭隧道涌水量分析计算结果见表1。表1长岭隧道预测涌水量起点里程终点里程正常涌水量Q(m3/d)DK148+535DK149+400682DK149+400DK150+300508DK150+300DK151+050268合计1458不良地质根据钻探、物探资料及调查测绘资料，长岭隧道隧址区内有五处低速异常带，物探低速异常带与隧道交角较小，对工程建设有一定影响，须进行工程处理。隧道施工方案与施工方法施工方案长岭隧道采用双向掘进方式施工，当隧道距贯通50m左右，爆破作业时互相提前1小时通知；当距贯通15m时，采用独头掘进方式。施工方法明洞衬砌段采用明挖法施工，隧道正洞III级围岩采用台阶法施工，W级围岩采用三台阶及三台阶临时仰拱法施工，V级围岩采用三台阶四步法和三台阶临时仰拱法施工。宁杭客运专线长岭隧道施工风险评估程序和评估方法风险评估程序长岭隧道在设计阶段通过对勘测资料、地勘报告、设计图进行分析，对隧道进行风险识别，并根据风险因素采用相应的对策措施，从而将风险降低至可接收或可忽略的范围，具体详见长岭隧道设计中的“附表2长岭隧道风险评估及对策措施设计表”，并提出“施工时应根据风险评估结果提出相应的施工措施、编制应急预案，配备必要的报警、救援、逃生设施。”本施工阶段风险评估在设计阶段风险分析基础上，进行风险因素核对，根据实际情况，确定风险概率和损失，进而确定风险等级，制定风险对策，明确残留风险。并在施工中根据变化的地质、施工条件，实施动态化的风险管理。长岭隧道风险评估与管理目标为安全风险、环境风险、工期风险、投资风险及第三方风险。本项目为铁道部与浙江省投资建设，投资风险极小。因此，施工阶段的风险评估重点放在安全风险和环境风险。长岭隧道风险评估与管理按照图3、4的流程图进行。隧道风险评估方法可接受准则的确定，据此分析哪些风险是已辨识的，哪些是可控制的，以及风险可能造成的危害或影响程度和研究风险因素产生的概率。层次分析法层次分析法AHP运用于实际评估问题中，可以简单地描述为：确定指标体系f建立递阶层次结构f确定权重f多指标综合。权重的确定是AHP解决的核心问题，它是在专家调查的基础上运用数学方法，在一定程度上减少了专家主观因素的影响。具体步骤如下：第一步：建立递阶层次结构第二步：构造判断矩阵第三步：计算单一准则下元素的相对权重第四步：计算各层元素的组合权重

图3风险评估流程图图4施工阶段风险评估流程图宁杭客运专线长岭隧道风险评估内容隧道风险因素核对与风险源分析隧道风险识别识别影响的主要风险因素，即考虑决策者、专家层对风险的态度的“主观概率”分析。长岭隧道施工及洞口施工风险因素中的施工准备情况、施工地质勘察、施工管理、隧道特征风险因素见表2~5。表2施工准备情况风险因素施工准备情况气象调查与施工有关法令调查设计文件的核对情况实施性施工组织设计其他表3施工地质勘察风险因素施工地质勘察资料收集情况常规地质法情况（地质素描）超前地质预报情况其他表4施工管理风险因素施工管理培训情况检测情况应急预案情况人员管理情况施工队伍状况机械装备程度施工质量施工经验辅助工法的掌握与应用监理情况其他

表5隧道特征风险因素隧道特征埋深断面大小长度坡度辅助坑道其他施工阶段隧道风险因素核对长岭隧道施工阶段风险因素核对及洞口风险因素详见下表6，表7。表6长岭隧道施工风险因素核对表风险事件风险因素塌方大变形开挖情况开挖方式★★循环进尺★★爆破器材检查和落实★★预留变形量★地下水处理★★爆破方法★★隧道超挖情况★★进洞★落底★挑顶★工法转化处★施工期防排水注浆堵水措施排水措施降水措施其他支护及衬砌情支护刚度★★超前支护★★预注浆预留变形量地层加固与改良★支护时机★★

况支护方法★★支护质量★★闭合成环周期★★其他防护情况机械设备防护★人员防护★其他监控量测水量水压掌子面稳定情况★★量测器材与布置★★量测频率★★规范要求监测项目★★监控量测制度★★信息反馈与处理★★其他表7长岭隧道洞口段施工风险因素核对表风险事件风险因素山体开裂变形坍塌其他施工组织施工顺序★★开挖情况开挖速度★★地下水处理★★爆破方法★★爆破器材检查和落实★★弃渣堆放★★其他施工期防排水排水措施★★降水措施★★其他支护情况支护强度★★支护形式★★其他量测器材与布置★★

监控量测量测频率★★规范要求监测项目★★信息反馈与处理★★其他隧道特征开挖跨度★★开挖深度★★其他施工阶段隧道风险源分析针对隧道各方案在建造、运营期影响其施工进度、工程安全、服务功能、人员安全、环境影响、使用年限等方面的风险因素，收集有关资料、分析、统计。长岭隧道施工风险评估指标体系框架见表8。表8长岭隧道施工风险评估指标体系框架项目阶段施工方法项目风险风险因素或风险事件施工阶段明挖法矿山法安全、环境、质量、投资、工期、第二方山体开裂突水突泥坍塌洞口浅埋垮塌4.2.隧道风险评价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。隧道风险等级综合考虑隧道工程地质、投资、工期和技术难度。1．事故发生概率分成五级，表9。表9事故发生概率等级标准概率范围中心值概率等级描述概率等级>0.31很可能50.03〜0.30.1可能40.003〜0.030.01偶然3

0.0003〜0.0030.001不可能2<0.00030.0001很不可能1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。2．事故发生后果分成五级，各后果的等级标准如表10~15所示。（1）经济损失是指风险事故发生后造成工程项目发生的各种费用的总和包括直接费用和事故处理所需的各种费用，表10。表10经济损失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经济损失（万元）>1000300~1000100~30030~100<30注：“~”含义为包括上限值而不包括下限值，5~4-5~7表均同。（2）人员伤亡是指在参与施工活动过程中人员所发生的伤亡，依据人员伤亡的类别和严重程度进行分级，表11。表11人员伤亡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人员伤亡数量（人）F>92<F<9或SI>101<F<2或l<SI<10SI=1或1<MI<10MI=1注：F=死亡人数，SI=重伤人数，MI=轻伤人数。（3）工期延误是指工程风险事故引起的工程建设时间延长。不同性质的工程和建设工期，采用不同的绝对延误时间，表12。表12工期延误等级标准后果定性描述灾难性很严重的严重的较大的轻微的后果等级54321延误时间1（控制工期工程）（月/单一事故）>101~100.1~10.01〜0.1<0.01延误时间2（费非控制工期工程）（月/单一事故）>246〜242~60.5~2<0.5

4）环境影响是指隧道施工对周围建（构）筑物破坏或损坏、环境污染等。环境影响根据其影响程度进行分级，表13。表13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”含义为在施工工期以内可以消除；“长期的”含义为在施工工期以内不可能消除但不会是永久的；“永久的”含义为不可以逆转或不可恢复的。3．根据事故发生的概率和后果等级，将风险等级分为四级，表14。表14风险等级标准后果等级概率等级 一轻微的较大的严重的很严重的灾难性的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4．铁路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施，表15。表15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，一般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极高不可接受此类风险最大，必须高度重视并规避，否则要不惜代价将风险至少降低到不期望的程度隧道风险评价层次分析法1、建立递阶层次结构根据表8风险评估体系所得的风险因素建立图5长岭隧道施工风险的递阶层

次结构图。图5长岭隧道施工风险的递阶层次结构图2、构造判断矩阵在建立递阶层次结构以后，上下层之间元素的隶属关系就被确定了。假设同层共有n个元素A],ajj,..,An，将所有因素对上一层元素的重要程度进行成对比较，如Ai与Aj比较，使用1~9的比例标度a^来反映它们的相对重要性，标度的含义见表16。若Ai与Aj相比得a^，则Ai与Aj相比的判断为aji=1/ajj，从而可以得至一个nXn的判断矩阵人=州）nXiO表16标度的含义标度含义1表示两个兀素相比，具有冋样作用3表示两个兀素相比，前者比后者稍重要5表示两个兀素相比，前者比后者明显重要7表示两个兀素相比，前者比后强烈重要9表示两个兀素相比，前者比后者极端重要注：2，4，6，8表示上述相邻判断的中间值采用这种方法对第二层两两比较，得到以下评判矩阵A：

AB1B2B3B4B111/31/51B2311/33B35315B411/31/513、计算单一准则下元素的相对权重1)计算A的各行之和。「1 1/3 1/5 「「2.53「3 1 1/3 37.335 3 1 5141 1/3 1/5 12.53_2)计算上面得到的各行之和的平均值。「2.53「「0.6325「7.331.8325143.52.530.63253)归一化。将上式中的平均值除以四个平均值之和(0.6325+1.8325+3.5+0.6325=6.5975)。即得到矩阵A的特征向量矩阵W。n九 n九 =工(AW) i-nWimax=1「11/31/5AW=311/353111/31/51「0.096「「0.3909「30.2781.03150.5312.32510.096_0.3909「0.6325/6.5975「「0.096「1.8325/6.59750.2783.5/6.59750.5310.6325/6.59750.0964)计算最大特征值入=1/4(0.3909/0.096+1.031/0.278+2.325/0.531+0.3909/0.096)=4.0577max5)一致性检验①计算一致性指标C.I.九—nC.I.=-n—1式中n为判断矩阵的阶数。②相应的平均随机一致性指标R.I.平均随机一致性指标是多次(500次以上)重复进行随机判断矩阵特征值的计算之后取算数平均数得到的。龚木森、许树柏得出的1~15阶重复计算1000次的平均随机一致性指标如表17。表17平均随机一致性指标R.I.矩阵参数123456789101112131415R.I.000.520.891.121.261.361.411.461.491.521.541.561.581.59③计算一致性比例C.R.C.I.C.R.=C1.R.I.根据以上公式，当n=4时，C.I.=(4.0577-4)/(4-l)=0.0192查表17,当n=4时，R.I.=O.89,则C.R.=0.0216v0.1贝V,判断矩阵A的一致性可以接受，故权重向量W可以接受。4、计算各层元素的组合权重在上述一致性检验通过的基础上，并有计算结果得知在长岭隧道施工中的风险因素按照对施工风险的影响程度从大到小排列为：坍塌＞洞口浅埋垮塌＞山体开裂=突水突泥风险评估结果长岭隧道风险评估结果见下列附表与附图——长岭隧道风险评估结果说明图。附表1《安全风险清单表》附表2-1《初始风险等级表》附表2-2《残留风险等级表》附表3《风险因素权重表》附表4《风险因素综合权重表》附表5《风险期望损失表》附表6《风险对策措施表》附表7《风险评估综合表》附表8《风险登记表》宁杭客运专线长岭隧道风险对策措施及建议长岭隧道风险对策措施见表18。序号风险因素初始风险对策措施风险事件风险等级风险事件风险等1DK148+535〜DK148+562进口浅埋段垮塌咼度1•明挖；2•避开雨季施工；3•做好截排水工作。垮塌低度2DK148+562〜+584进口浅埋段坍塌、冒顶咼度1•三台阶四步开挖法施工；2•洞口长管棚预支护；3•加强监控量测；4•二衬紧跟。坍塌、冒顶低度3DK148+584〜+620进口浅埋段咼度1•三台阶四步开挖法施工；2•单层超前小导管预支护；3•加强监控量测；4•二衬