隧道工降低程风险认识降低控制

1、“重视隧道工程的不确定性”,汇报内容 一、前言 二、我公司开展风险管理的一些做法 三、风险评估实例1（渝利线-排花洞、尖峰顶、方斗山、余家隧道） 四、风险评估实例2（长昆线玉屏至昆明段-大独山隧道、岗乌隧道） 五、风险评估实例3（成兰线可研-大变形地段分修隧道） 六、结束语,一、前 言 众所周知，隧道工程较其他工程更加具有不确定性，主要表现为： 1、设计的不确定性 （1）设计阶段固有的不确定性，如可研阶段已知的资料较初步设计少。 （2）勘察工作具有不确定性。如建（构）筑物、地下管线、危岩落石、采空区调查，周边居民、工厂对环境的敏感程度和要求。 （3）地质具有不确定性。隧道洞身的顺层力大小，膨胀

2、岩特性，深层天然气出露部位、岩溶隧道的水量和突水部位。 （4）设计具有不确定性。有些设计措施不能做到详细和具体，如危岩落石设计、采空区设计和注浆堵水设计。,2、施工的不确定性 （1）设计阶段遗留到施工期间的不确定性 （2）施工期间新出现的不确定性 不确定性是客观事物与人们认识和估计之间产生的差距，它反应人们难以预料未来的活动或事件的后果，或者即使人们可以事先辩识未来的活动或事件的后果，但不能确定它发生的概率。这些不确定性是风险产生的原因之一，是客观存在的。风险管理就是要对这些不确定加以研究和分析。风险不能视而不见，忽略风险的存在就是最大的风险。风险可以科学地加以管理，通过管理，可以识别风险、降

3、低风险、控制风险。,忽略客观存在的“不确定性”，就会引发风险，给各方带来损失，特别是现代企业关心的企业形象和信誉损失。,第 三 方,施工单位,监理单位,建设单位,设计单位,风 险,不确定性,鉴于铁路隧道工程发生各类风险的概率较高、损失较大，为使隧道建设决策科学、减少工程事故的发生，根据铁道部关于尽快开展铁路隧道风险评估指南编制工作的通知，我院于2007年1月开始主编铁路隧道风险评估与管理暂行规定, 2007年10月完成并发布。为配合暂规的编写、同时开展铁路隧道风险评估关键技术标准研究科研项目，研究内容为: 铁路隧道风险评估指标体系； 铁路隧道风险等级标准； 铁路隧道风险评估方法； 铁路隧道风险

4、管理模式； 铁路隧道风险评估统计分析； 铁路隧道矿山法典型风险数据库技术路线和框架。,二、我公司开展风险管理的一些做法 目前，我公司的勘测、设计工作量大，设计工期短。据不完全统计，2009年仅我公司的土建一院、土建二院、土建三院承担的施工图设计的有蒙河、厦深、柳南、南广、湘桂、遂渝二线、贵广、兰渝、渝利、成灌、绵成乐、林白、广大、巴达、昆明枢纽、重庆枢纽、成都枢纽，共计14条线和3个枢纽，隧道共530座。 在执行铁路隧道风险评估与管理暂行规定过程中，我公司结合渝利、贵广、大瑞、成兰、兰渝等线的不同设计阶段开展了风险管理的实践工作。,1、建立风险评估与管理的设计流程图,项目前期,项目中期,项目后

5、期,风险识别,落实,审核风险应对措施,2、将风险评估贯穿于整个设计过程 （1）可研阶段隧道进行风险评估的资料有限，我公司在学习和借鉴国内外工程风险评估和管理先进办法与标准的基础上，编制了可行性研究阶段隧道工程风险评估工作实施细则，从勘察设计源头基本摸清重点隧道风险因素，进行风险初始等级判定，初步确定风险处理和监控对策，为定测及初步阶段隧道风险管理奠定了基础。 （2）在可行性研究风险评估基础上，初步设计阶段编制了定测及初步设计阶段工程风险评估实施细则，对工程风险多样性、特殊性进行识别和预想。开展以隧道为主，兼顾桥梁、路基、站场等专业，对工程本身及周边环境、建筑、道路交通、管线等的风险评估，强化了

6、工程风险评估的过程控制，以安全和环境风险为重点，兼顾质量、工期、投资、第三方等风险，并将风险评估结论性意见纳入初步设计。,2、将风险评估贯穿于整个设计过程 （3）施工图阶段按照铁路隧道风险评估与管理暂行规定对所有隧道进行了风险评估工作，并制定了必要的工程措施和降低风险的预案，进一步完善高风险隧道的施工防灾应急预案。 通过上述各阶段的工作，风险评估的过程就形成了横、纵向两个循环： 横向循环：在同一阶段进行了“地质勘察风险初评反馈线路线路优化再次评估风险可控设计措施专家评审”的一个循环，每阶段均编制风险评估报告并组织了专家评审。 纵向循环：在不同的设计阶段之间，形成了“上阶段风险评估指导本阶段地勘

7、及设计本阶段设计继续减缓风险再次进行风险评估指导下阶段设计”的循环。,三、风险评估实例1（渝利线可研、初步设计、施工图阶段） -排花洞、尖峰顶、方斗山、余家隧道,1、充分吸收以往隧道建设经验，开展典型岩溶隧道事故调查,岩溶隧道还会给运营带来以下影响 1、如株六线新茨冲、新猫猫营隧道，因隧道施工封闭了地下水出路，在运营期间出现衬砌被水压裂 2、采用提灌措施，费用高时间长易产生纠纷给运营单位留下长期后患.,2、可研阶段的初始风险评估 （1）风险识别,（2）确定初始风险等级 风险事件发生的概率等级有一个。风险事件发生的后果等级有多个。一个风险事件往往会造成多种后果，取后果等级为最高的作为评定的风险等

8、级。 一般情况，应以安全风险作为评估目标，应着重人员伤亡等级的评定。 对于岩溶隧道，当地下水线较高，隧道位于水平循环带，地表人口多，生产生活用水量大时，应着重环境影响等级和第三方经济损失等级的评定。 对于软岩大变形，应着重工期延误等级的评定。 对于下穿铁路、公路及其他建（构）筑时，应着重工期延误等级和第三方经济损失等级的评定。,例如： 余家隧道风险事件后果表,排花洞、尖峰顶、方斗山、余家隧道初始风险等级表,排花洞、尖峰顶、方斗山、余家隧道初始风险等级表,（3）可研阶段风险评估结论 隧道背斜核部为可溶岩，两翼地层为非可溶岩，岩溶强烈发育，地下水丰富，地下潜水位高，水压力极大。隧道位于水平循环带；

9、突水时涌水量大，地表失水会严重影响到居民的生产、生活用水，环境影响是不可恢复的。 （4）风险处理措施-调整线路方案 可研阶段对方斗山隧道研究了3个方案：中线方案、北线方案、沿龙河（南线）方案，见下图所示。,北线、中线方案位于岩溶水水平或深部裂隙带，地表存在岩溶大泉及三个大型水库，总库容达89万立方米，如地表失水将影响两个镇7个村，约16000人的生产生活用水，环保问题突出；北线、中线方案最大水压约3.1Mpa，岩溶突水的施工风险相对也较大。 南线方案与方斗山背斜大角度相交，通过可溶岩长度相对较长；洞身地表无大的岩溶泉点，靠近地下水排泄基准面龙河，隧道大部分位于岩溶水垂直循环带，对环境影响小。

10、故可研推荐方案为：南线方案,3、初步设计线路方案进一步优化 初步设计阶段又进一步研究了南线长隧方案、南线短隧方案。见下图所示：,南线长隧方案较短隧方案更靠近该地区岩溶水排泄基准面龙河，隧道位于岩溶水垂直循环带的段落较长，更远离暗河及岩溶泉，靠近鱼剑口电站引水隧道，该引水隧道在施工中已形成一个岩溶水降落漏斗，进一步降低了发生岩溶突水的可能性。 故初步设计推荐方案为：南线长隧方案,4、施工图阶段线路方案再次优化 施工图设计阶段，再次在南线长隧方案基础上进行了优化，将平面线位继续南移，研究了南线D5K方案和南线D8K方案。见下图所示：,南线D8K方案几乎垂直穿过方斗山背斜，通过可溶岩长度缩短了1.6

11、km，并且靠近了该地区岩溶水排泄基准面龙河，隧道位于岩溶水垂直循环带，完全位于引水隧道施工时形成的岩溶水降落漏斗。 故施工图最终推荐方案为：南线D8K方案,5、施工图阶段的风险评估,方斗山隧道初始风险等级评定表,方斗山隧道残留风险等级评定表,上图为方斗山隧道施工图阶段风险评估纵断面 左下图为局部放大图,6、施工图阶段风险处理措施 （1）明确超前地质预报的段落和方法，将超前地质预报的时间纳入工序，在指导性施工进度图中反映。 （2）实施监控量测工作，制定控制值和预警值，建立风险预警标准，如洞口的山体稳定,地质预报在一个循环中占用的时间（内容略）,洞口边坡测点警戒标准等级表,（3）开展瓦斯爆炸，突水

12、、突泥风险的专项设计，确定风险减缓措施； （4）制定地表失水风险减缓措施,四、风险评估实例2（长昆线玉屏至昆明段可研-大独山隧道、岗乌隧道） 长昆线我院范围共有隧道227座，可研阶段对22座隧道进行了重点评估。 1、大独山隧道 （1）可研初始风险评定,大独山隧道穿丙坝矿区取直方案初始风险等级表,因隧道穿越三叠系可溶岩，岩溶极发育，且隧道高程与3条暗河高程相近，故突水、突泥风险评定为极高，需进行线路优化。,（2）线路方案优化 穿丙坝矿区取直方案及经关岭绕行方案做比较。,黄果树至北盘江线路方案示意图,绕行方案穿过地层以三叠系可溶岩地层为主，地层多含泥质，岩溶发育程度比取直方案之二叠系栖霞、茅口组可

13、溶性弱。取直方案多次通过可溶岩与非可溶岩接触带，分别于D2K860+500、D2K861+700、D2K874+300通过暗河，推测暗河标高与隧道标高相近，隧道遇涌突水的可能性大；取直方案通过煤系地层段落长，小煤窑采空区影响大，压覆丙坝煤矿大致约2007万吨（按煤炭价格400元/吨，压覆的煤炭价值达80.28亿元）， 绕行方案虽然岩溶突、涌水风险仍较大，但能够实现顺坡排水施工，对地表环境的影响可控，而绕行方案不经过既有及规划矿区。 综上所述，虽然取直方案线路较短，但为了实现工程风险可控，采用了绕行方案。,（3）绕行方案残留风险评定（可研）,大独山隧道残留风险等级表,通过风险处理措施，本隧道中的

14、各种风险均有所降低，但因突水、突泥导致的安全风险仍为高度。由于现阶段地质勘探深度有限，尚无深孔资料，在下阶段需针对本阶段风险评估情况，加深地质勘探工作，进一步落实工程地质情况，完善设计措施。,2、壁板坡隧道 (1) 初始风险等级评定,可研阶段壁板坡隧道（穿仲恒矿区方案）初始风险等级表,壁板坡隧道穿越大段落的二叠系下统宣威群泥岩夹煤层，与南昆线家竹箐隧道为同一地层,主要风险瓦斯突出及软岩大变形。,（2）线路方案优化 对仲恒矿区方案及上纸厂、中纸厂煤矿间通过方案做比较。,盘县至富源线路走向方案示意图,通过进一步加深地质工作，发现穿仲恒矿区方案，采空区对线路影响极大，而且隧道穿越大段落的二叠系下统宣

15、威群泥岩夹煤层，根据既有南昆线家竹箐隧道建设经验，该套地层存在瓦斯突出和软岩大变形的可能性极高。 而上纸厂与中纸厂方案，中纸厂煤矿采空区对线路基本无影响，上纸厂煤矿煤层采空区对工程有一定影响，该方案避开了宣威群地层，洞身只穿越小段的梁山组和大塘组煤系地层，发生瓦斯突出和软岩大变形的风险大大降低，且少压覆矿藏资源268.78万吨。 综上所述，采用了在上纸厂与中纸厂煤矿间通过的方案。,（3）上纸厂与中纸厂方案残留风险评定,定测阶段壁板坡隧道（上纸厂与中纸厂方案）残留风险等级表,通过风险处理措施，本隧道中的各种风险均有所降低，特别是瓦斯突出和软岩大变形的风险大大降低。,五、风险评估实例3（成兰线可研

16、-大变形地段分修隧道） 成兰线我公司范围共有隧道71座，大于10km的隧道有13座。可研阶段对15座隧道进行了重点评估。本线隧道千枚岩及千枚岩夹层地段较长，易发生大变形的隧道有17座，长度48KM。通过活动断裂带的隧道有7座，长度2.6KM。埋深超过1500 m的隧道有龙门山、太平、岷山、尼藏、上漳，其中上漳隧道埋深达1814m。海拔最高隧道为括波隆瓦隧道，高程为3522m。,1、充分吸收以往隧道建设经验，进行大变形调查工作,病 害 调 查 表,2、开展大变形段合修和分修风险评估 （1）施工难度比较,施工工序-双线隧道大变形地段每延长米开挖量为145.79 m3，单线为91.50m3，双线隧道

17、相对单线隧道必然要有更多的施工工序，若发生大变形，难以控制。 施工工期-对于控制工期的特长隧道施工组织来讲，合修隧道采用贯通平导方案，分修方案采用平行导坑加单线正洞，然后扩挖平行导坑的方法，利于保证工期。,塑性区深度3米,塑性区深度4.5米,断面大小-通过对家竹箐软弱地层，乌梢岭岭脊地带大变形处理措施的分析，小断面大变形处理技术相对成熟。大断面隧道大变形处理困难（如鹧鸪山公路隧道），相对于公路隧道而言，铁路隧道埋深大得多，大变形问题更为突出，其处理难度更大，风险更高。,（2）工程数量比较 隧道IV、V级围岩比例高达75，隧道分修投资较大。合修方案虽然前期投资较小，但合修相对分修而言，施工期间投

18、资增加的风险更大。 （3）运营维护比较 成兰线地震烈度高，所处地区震害频发，在运营期间可能发生较强烈的地震灾害，会造成隧道结构受损。5.12汶川地震发生后，我公司对受灾地区隧道进行了调查，根据调查结果发现： 单线铁路隧道基本无重大损毁； 公路隧道因跨度较大，较铁路隧道损毁现象严重； 隧道破坏严重部位主要在洞口段、洞身浅埋段、岩层接触带和断层地段。 如果在运营期间发生地震灾害，分修隧道比合修隧道更能有效抵抗地震带来的损毁。即使在地震中隧道发生了损坏，分修隧道修复较快，且只需一个隧道通车即可保证线路通畅。 经比较，推荐3段采用分修方案。其余的邓家坪王爷庙、茂县太平、扎久克卡黄土梁段隧道比例均高于9

19、5，且为长隧道密集地段。考虑到投资会由于分修而较大幅度地增加，本阶段暂按合修设计。下阶段在加深地质工作后，进一步落实分修方案的可实施性。,3、分修段风险处理措施 (1)加强初期支护强度、扩大围岩自承作用的范围，提高初支抵抗变形的能力。 (2)加大预留变形量，在初支变形的情况下确保二次衬砌的空间。 (3)采用圆形或类圆形衬砌断面，使初期支护、二衬受力情况更加合理。 (4)活动断裂地段衬砌加大净空，预留震后衬砌补强空间，以提高震后通过可能性。,六、结论 1、风险评估的目的是辩识最重要的风险，并加以管理，不同阶段有不同的最重要的风险。过分地投入可能性和后果的精确评估往往会使评估工作偏离其主要目的。现阶段应以定性为主，切实开展风险管理，逐步完善评估方法。 2、风险管理应动态地开展，需建立风险监控程序、信息报送程序、风险预警程序、风险处理程序。 3、地质选线应高度重视，这是规避隧道重大风险的重要手段。 （1）贵广线桂林至贺州段长约150km，岩溶地面塌陷严重，我公司开展了岩溶地质灾害调查评价、岩溶水文地质评价、典型岩溶地段地球物