南百二线三标隧道风险评估报告

南昆铁路南百段增建二线施工三标施工阶段隧道风险评估报告1)国家相关法律、法规和铁总相关规章制度、地方政府的有关政策、法规2)与南宁铁路局南昆铁路南宁至百色段增建二线建设指挥部签订的施工合(1)铁路隧道工程施工安全技术规程TB10304-2009(2)铁路隧道工程施工技术(3)铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417-2003(4)铁路隧道设计规范TB10003-2005(5)铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设〔2008〕105号(6)铁路隧道监控量测技术规程TB10121-20072.1.1概况平果隧道起讫里程YDK89+280～YDK89+406,全长126m,为单洞全隧位于左偏曲线上、曲线半径1200米，隧道内纵坡为单面上坡、坡率为2.1.2地形地貌隧区属溶蚀孤峰地貌，地形较陡，山体地表自然坡度10～55°,局部直立。绝对高程100～165,相对高差达65m,山体基岩裸露，隧道进口植被茂密，多为杂树，出口段仅缝隙间长有一些小杂树。隧道进、出口段均有村庄分布，隧区左侧约85m有324国道，交通条件一般。本隧最大埋深约50m。1)地层岩性上覆第四系全新统人工堆积层(Q4ml)人工填筑土，坡洪积(Q4dl+pl)红1)岩溶2)地质构造节理发育，主要节理产状有N10°W/55°SW、N70°E/55°NW、150°W/20°测区地震动峰值加速度为0.15g(对应地震基本烈度为VⅡ度),地震动反应谱该隧道基岩均为可溶岩，溶蚀严重，主要沿岩层层面、节理面溶蚀，受地形地貌所限，隧道岩溶沿竖向发育为垂直发育带，经调查测绘其周围地表可见洼地、溶槽、小溶洞等强溶蚀地貌，经综合分析，该隧道洞身岩溶为中等～强2)顺层本隧YDK89+277～YDK89+401段岩层产状为N60角为3°,横断面视倾角约25°,倾向线路左侧，岩性以灰岩、白云岩为主，岩层间综合内摩擦角φ=24°。隧道进出口线路右侧边坡存在顺层；隧道洞身右3)危岩落石根据调查，该段既有南昆铁路以挖方通过，危岩落石以拦石网防护为主，危岩落石威胁依旧存在，现场调查，岩体节理裂隙发育。隧道进口危岩落石强岩、白云质灰岩，主要受节理N10°W/55°SW、N70°E/55°NW和层面N60°岩、白云质灰岩，主要受节理N10°W/55°SW、N70°E/55°NW和层面N60°2.2百合隧道2.2.1概况百合隧位于山心～思林区间，单线隧道，设计为人字坡，线路坡度依次为左偏、R=1200m的左偏、R=1200m的右偏曲线上和直线上，隧道进口里程2.2.2地形地貌隧道属剥蚀低山地貌，绝对高程120～330m,相对高差10～210m,山坡自然坡度一般5～60°,局部较陡，山坡覆土较薄，基岩出露，局部形成陡崖；地形起伏较大，树枝状冲沟发育。隧道进口仅有乡村小路通过，出口为果芬村，隧道所经地区属亚热带湿润季风气候区，气候特点是温暖湿润，雨量充沛，夏季长而炎热，冬季短偶有奇寒，有明显的干湿两季之分。年平均气温为22°C,极端最高气温40.9°C(1958年5月10日);极端最低气温-1.3°C (1963年1月15日);年平均风速为1.5m/s,最大风速为28m/s。平均降雨量为1364.6mm,历史最大降雨量为1883.3mm(1973年),最少降雨量为851mm(1989年),最大日降雨量为182.2mm(1968年5月30日)。年平均日照数位1682.2小时。年平均蒸发量为1572.6mm。相对湿度为84%。2.2.3地层岩性及地质构造1)地层岩性隧区上覆第四全新统坡洪积(Q)红粘土、粉质黏土，破残积(Q4)红粘土、粉质黏土，下伏基岩为三叠系中统河口组第一段(T2h1)页岩夹泥质砂2)地质构造据区域地质图及现场地质测绘，受区域构造影响，隧道范围内主要发育三F13陇血1#逆断层：该断层为区域性大断裂，属右江大断裂系，断层走向变化较大，在侧区断层走向约为N64°E,断层面倾向南东，倾角50°,与线路相交于YDK107+110,夹角74°。断层上下盘均为三叠系中统果化组上段断层影F14断层：为性质不明断层，断层走向为N46于YDK108+630,夹角82°,断层两盘地层均为三叠系中统果化组上段(T[2]g (3))灰岩。受断层影响，该段岩体破碎，产状杂乱，岩体稳定性差，容易形果芬右江逆断层：为右江大断裂在百合隧道出口附近的分支，未与隧道相交，断层走向N39°W,倾向SW,倾角约为79°,断层在测区的西南端与设计铁路线约相交于YDK110+547,夹角约18°。该断层切割两套不同地层，其上盘为三叠系中统河口组第一段(T2h1))页岩，下盘为三叠系中统果化组上段受区域构造影响，测区岩体完整性较差，产状扭曲较大，隧道进口代表性产状为层N40°W/65°NE,节N25°W/25°NE、N50°W/40°SW;洞身代表性产N30°W/70°SW、N20°E/90°、E-W/90°;隧道出口代表性产状为层N65°地震动反应谱特征周期区划图》(1/400万)划定，隧区地震动峰值加速度为0.15g(地震基本烈度为VII度),地震动反应谱特征周期为0.35s。1)地表水2)地下水断裂及构造节理裂隙发育，为溶岩裂隙水地下水的富集提供了良好的径流空水质类型侵蚀等级1无2SO₄2--Na+型3无序号分段段落洼地汇水面积分段涌水量备注12345671)特殊岩土2)危岩落石块石堆积.直径0.2～2m不等。隧道进口YDK105+785～YDK105+900右侧180～150米；隧道出口YDK110+300～YDK110+480右侧20～100米存在危岩落石，危岩落石中等发育。横洞出口危岩落石中等发育，但危岩落石距横洞出口较远.对横洞出口影响小。进出口危岩估计清方量817m3。危岩体分布详见下危岩体编号块径(m)体积主崩方向围型备注灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口8灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱隧道进口灰岩中厚-厚层状弱陡坡横洞出口3)岩溶地表为岩溶峰丛地貌，岩溶洼地、漏斗、落水洞极发育；地表水系不发育，其地面排泄条件较差，大气降水大型岩溶管道，雨季大气降水将大量渗入由于区内地形起伏大，沟谷切割深，多高差100～400m的悬崖峭壁，地表径流条件较差而地下径流条件相对较好，在一定程度上加剧了岩溶的发育。溶丘溶槽地貌，丘坡基岩大片裸露，为厚层灰岩夹白云岩，地表溶沟溶槽发育。溶槽内覆盖厚2～6米的粉质黏土；溶槽为断裂构造、溶蚀破碎带形成，沿溶槽岩溶漏斗、洼地呈串珠状发育。综合外业测绘结果分析，测区岩溶强烈发育，见表2.6.4-2岩溶部分布及形态统计表。序号偏距(m)1右454～右500漏斗不规则圆形2右306～右335漏斗不规则圆形3右620～右661漏斗不规则圆形4左47～右41漏斗不规则圆形5右465～右492漏斗不规则圆形6漏斗不规则圆形7右49～右101漏斗不规则圆形8漏斗不规则圆形9右229～右288漏斗不规则圆形右406～右433漏斗不规则圆形右457～右519漏斗不规则圆形左208～左160漏斗不规则圆形漏斗不规则圆形左208～左160漏斗不规则圆形右116～右202漏斗不规则圆形左204～左178两个漏斗不规则圆形左205～左170三个漏斗不规则圆形右214～右432漏斗不规则圆形右29～右90漏斗不规则圆形右662～右708漏斗不规则圆形右101～右213漏斗不规则圆形右238～右253漏斗不规则圆形右426～右459漏斗不规则圆形左127～左173漏斗不规则圆形右260～右298漏斗不规则圆形右254～右462漏斗不规则圆形右258～右407漏斗不规则圆形右695～右747漏斗不规则圆形右543～右720漏斗不规则圆形4)隧道出口仰坡顺层隧道出口岩层产状为N19W/50SW,岩层走向与线路夹角40.6,隧道出口仰坡顺层，灰岩岩层间综合内摩擦角24。横洞出口岩层产状为N40W/67`SW,岩层走向与线路夹角63,隧道出口仰坡顺层，灰岩岩层间综合内摩擦角24。2.3.1概况YDK113+204,全长1254m,该隧道全部为V级围岩。隧道纵坡为3.0‰的单面上约55m。2.3.2地形地貌隧道属剥蚀丘陵地貌，地形起伏较小，高程110～170m,相对高差5~60m,自然坡度5°~20°,坡面植被发育，多为灌木。1)地层岩性隧区范围内上覆第四系全新统坡洪积层(Q4d1+pl)粉质粘土、坡残积层(Q4dl+el)粉质粘土，下伏基岩为三叠系中统河口组第一段(T2h1)页岩夹泥<6-6>粉质粘土(Q4d1+pl):浅红色，硬塑，土质一般，含约8～10%的泥<7-6>粉质粘土(Q4dl+el);灰黄色夹灰褐色，硬塑，质以粉粒为主，次为黏粒，厚0～2m。分布于隧道出口附近表层及进、出口碴场丘坡表层，属II<11-6>页岩夹泥质砂岩(T2h1):钻探揭示偶见泥质砂岩。褐黄色、青灰及饼状，可见原岩结构，夹有少量的角砾，厚2～5m,为Ⅲ级硬土；强风化W3勘探岩芯多呈角砾状，厚8～15m,属V级软石；弱风化W2勘探岩芯多呈角砾状，偶及少量块状，块状端口新鲜，岩质稍硬，属IV级软石，页岩弱风化层为2)地质构造隧道出口附近发育有区域性的东隆逆断层，受其影响，测区岩体产状变化隧道进口代表性岩层产状：层N5°E/30°NW;洞身代表性产状为层N25°E/32°NW、节N60°E/70°SE、N70°W/61°SW;隧道出口代表性产状为层N40°E/70°NW、节N65°W/68°SW。测区地震动峰值加速度为0.15g(对应地震基本烈度为VⅡ度),地震动反应谱3)隧道涌水计算出口仰坡顺层：出口代表性岩层层面产状N40°E/70°NW与线路夹角79°,在纵断面上视倾角69.6°,倾向大里程，出口存在仰坡顺层。页岩层间2.4东隆隧道东隆隧道位于田东县思林镇东隆村和那齐村内，隧道进口里程YDK114+744,出口里程YDK115+790,全长1046m,该隧道全部为V级围岩。隧道纵坡为4.0%的单面下坡，进口位于半径R=800的右偏曲线上，洞身位于半径R=800m的左偏曲线上，出口位于R=12.4.2地形地貌隧道属剥蚀丘陵地貌，地形起伏较小，高程110～200m,相对高差5~90m,自然坡度14°~25°,坡面植被发育，多为灌木。1)地层岩性隧区范围内上覆第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)粉质粘土、细圆砾上，下伏基岩为三叠系中统河口组第一段(T2h1)页岩夹泥质砂岩，各岩层土层特<6-6>粉质粘土(Q4dl+pl):黄褐色，硬塑，质以粉粒为主夹少量粘土，<6-17>细圆砾土(Q4d1+pl):灰黄色、灰白色、紫红色等杂色，松散～稍密，稍湿，以细圆砾为主，粒径2～20mm,约占60%,其余为砂及少量粗圆砾，<11-6>页岩夹泥质砂岩(T2h1):钻探揭示偶见泥质砂岩。褐黄色、青灰及饼状，可见原岩结构，夹有少量的角砾，厚10～15m,为Ⅲ级硬土；强风化2)地质构造隧道进口附近发育有区域性的东隆逆断层，受其影响，测区岩体产状变化隧道进口代表性岩层产状：层N40°W/10°NE,节N84°W/24°SW、S-N/68°W、N45°W/90°;隧道出口代表性产状为层N55°W/15°NE、节N52°2.4.4地震动参数地震动反应谱特征周期区划图》(1/400万)划定及本线地震安全性评估结果，测区地震动峰值加速度为0.15g(对应地震基本烈度为VⅡ度),地震动反应谱特征周期为0.35s。2.4.5水文地质特征1)地表水：段内地表水主要为沟水，水量受季节变化影响大，冬季水量较小，夏季较大。主要受大气降水补给，径流途径较好，以蒸发、下渗和径流等2)地下水：主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水；第四系孔隙水主要赋存于地表细圆砾土层中，基岩裂隙水赋存于泥质砂岩、页岩基岩裂隙水中。据附近隧道水文地质特征及用水量计算方法的选用：隧道穿过地层岩性简单，为三叠系河口组第一段(T2h1)页岩夹泥质砂岩，无大面积地表水体，涌水量计算过程中采用同一个水文单元。根据上述含水岩组的划分，结合地形、地貌等地质特征，隧道涌水量按大气降水入渗法以进行计算。该隧道平常期涌水量为1430m3/d,雨季涌水量为常涌水量的1.5倍，为2145m3/d。顺层：岩层走向与线路夹角为14°~18°,岩层倾向线路右侧，岩层视倾角为9.5°~14.5°,隧道洞身左侧边墙顺层。层间综合内摩擦角为12°。根据中国中铁二院工程集团有限公司所提供的《南昆铁路南宁至百色增建二线百合隧道施工图》,本标段4座隧道施工阶段存在如下施工风险：(1)塌方；(2)突水突泥；(3)危岩落石。评估对象：本次评估是在设计院施工图阶段基础上，结合《南昆铁路南宁至百色段增建二线工程NBSG-3标施工组织设计》,对平果隧道等4座隧道进行评估目标：通过对风险评估，识别所有潜在的风险因素，提出风险处理措施，将各类风险降到可接受水平，从而达到保障安全、保护环境、保证建设工后果或损失安全风险人员伤亡、经济损失、第三方人员伤亡、第三方经济损失、工期延误工期风险工期延误、经济损失投资风险经济损失、第三方经济损失环境破坏、经济损失、第三方经济损失5.1评估程序5.1.1风险评估的基本程序(1)对初始风险进行评价，对初始风险进行识别，形成风险清单表，分别(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(3)评价初始风险等级；(4)根据评价结果制定相应的风险处理方案或措施；(5)对风险进行再评价，提出残留风险等级。5.1.2风险评估流程图隧道风险评估采用专家调查为主线，综合运用风险因素核对法、风险层次分析法、矩阵法进行。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，对隧道的风险等级及风险应对措施提出指导性意见。我部参与风险识别的人员都具备隧道或地质专业3年以上工作经验，对本工程风险有足够认识程度；参与风险评估人员都有工程师及以上职称，5年以5.3.1风险分级标准风险分级包括事故发生概率的等级标准、事故发生后的等级标准和风险的等级标准，隧道风险等级应综合考虑隧道工程地质、投资、工期和技术难度等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概率及后果分别用1～5五个数值来表示，其中，概率等级“很可能”,各概率等级所对应的概率大小和等标准见下表。概率范围中心值概率等级1很可能5可能4偶然3不可能2很不可能1注：当概率值难以取得时，可用频率代替概率；中心值代表所给区间的对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，包括后果定性描述灾难性的很严重的严重的较大的较微的后果等级54321经济损失(万元)人员伤亡是指在参与施工活动过程中人员所发生的伤亡，依据人员伤亡的后果定性描述灾难性的很严重的严重的较大的较微的后果等级54321人员伤亡数量(人)1<F≤9或1≤F≤2或SI=1或工期延误是指工程风险事故引起的工程建设时间延长，不同性质的工程和后果定性描述灾难性的很严重的严重的较大的较微的后果等级54321月/单一事故环境影响是指隧道施工对周围建(构)筑物破坏或损害、环境污染等，环灾难性的很严重的严重的较大的较微的后果等级54321永久的且严重的微的长期的临时的但严重的临时的但轻微的根据事故发生的概率和后果等级，将风险等级分为四级，见下列表所示，后果等级概率等级轻微的较大严重的很严灾难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极高高度中度低度5.3.2风险接收准则铁路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施，见下列表所示，隧道风险风险等级接受准则处理措施低度可忽略此类风险较小，不需要采取风险处理措施和监测中度可接受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根据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》,施工阶段风险评估应在施工图阶段风险评估的基础上，结合实施性施工组织设计进行评估，主要侧重于施序号风险产生的原因险源类别后果1突水因素可能引发重大安全事故2断层、软岩变形、地质构造、地下水、初支时效和施工质量等地质、地形、可能引发重大安全事故3洞口垮塌施工方法不当或施工质断层、浅埋等可能引发重大安全事故隧道名称概率等级后果等级风险等级易发生43高度百合隧道易发生43高度果芬隧道易发生43高度东隆隧道易发生43高度隧道名称概率等级后果等级风险等级易发生42高度百合隧道易发生42高度果芬隧道易发生42高度东隆隧道易发生42高度隧道岩溶(突泥突水)初始风险等级表隧道名称概率等级后果等级风险等级易发生34高度百合隧道易发生34高度果芬隧道偶然24中度东降隧道偶然24中度附表1《风险清单表》;附表2《初始风险等级表》;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》;7.1.1洞口垮塌洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排、及早完成，施工宜避开雨季及严寒季节。洞口施工前，应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，及时清除悬石、处理危石，并应进行不间断监测。结合现场地形，洞口边、仰坡应及早做好坡面防护，确保洞口稳定。洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成。隧道开挖应力求早进洞，避免出现深路堑或高边坡，尽量减少对山体的破坏，防止水土流失。洞口土石方工程施工应自上而下分层开挖、分层7.1.2洞内塌方(1)加强超前地质预报工作，对开挖面前方地层进行探测预报，探明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时的分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时(2)加强施工监控量测，实行信息化施工，及时对监测数据进行整理分析，及时反馈设计和施工，及时优化设计和施工方法，当量测数据接近5mm/d或累计接近100mm时，必须采取加固(3)根据不同地质采用不同的开挖方法(台阶法或台阶+临时仰拱法),严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺为1榀钢架间距，杜绝各种违章施(4)保证施工质量，超前支护、初期支护施工质量必须符合设计及验标要(5)施工期间，洞口必须配备足够的应急物资。7.1.3岩溶或突水突泥岩溶及突水突泥地段严格按“综合预报、先探水、全面掌握前面地质状况”,弱爆破、强支护、快封闭、勤量测、稳步推进的原则组织施工。在接近岩溶或断层破碎带富水区域时，先采用TSP地震波对前方100m范围内的不良地质体位置、规模、性质进行详细的预报，预报前方围岩和地下水情况，有异常时适当加密探测；在地震波探测的基础上实施超前水平钻探和加深炮孔验证，并辅以红外探测测定，在判明水源补给、涌水量和突水水压等情况1)涌水地段施工(1)根据水源补给、涌水量和突水水压等预报情况及设计要求，分别采取超前小导管预支护、径向注浆或管道引排、超前钻孔等措施排出部分地下(2)采用台阶+临时仰拱(设临时钢架)开挖方法，并辅以超前管棚和超前小导管预注浆止水穿越突水段，施作初期支护时，根据渗漏水情况，在各(3)铺设防水板，浇注二衬；(4)富水地段配足够抽水设备，加强施工用水、排水管理、防止拱脚和2)突泥地段施工(1)施工中，首先要依靠超前地质预报做出判断，根据断层或溶洞规模及填充物的性质，提前采用径向注浆和超前小导管预注浆进行封堵，以加固地(2)当瞬间水量达到40m3/h(φ42探孔)、压力在0.06Mpa以上的突水情况时和初期支护变形、开裂明显、可能出现突泥时必须启动应急响应措(3)出现突泥时，必须尽快将口堵住，堵塞的材料以钢筋、钢管、型钢为骨架，填塞草袋、木板。堵口后用喷射混凝土将其封闭，并将周围洞身加固，然后打设超前φ89管棚进行超前支护，