太峪隧道施工安全风险评估报告1.doc
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1、目 录一、编制说明1二、编制依据1三、工程概况21、隧道简况22、水文地质条件3、地层岩性3、地质构造3、水文地质3、特殊岩土、不良地质43、施工方案概述4四、风险评估内容41、风险评估对象及目标42、安全风险评估因素53、安全风险评估内容6五、风险对策措施71、风险对策措施72、超前地质预报方案103、监控量测方案114、洞内注浆方案11六、特殊地段处理措施141、隧道进、出口142、洞口浅埋黄土地段153、煤系地层164、拱部通过圆砾土地段185、富水破碎地段186、通过土石分界及不整合接触带段,近水平岩层段、膨胀岩(土)段197、斜井与正洞交叉处19七、建议19八、风险评估结论20附表1
2、 太峪隧道初始风险等级表21附表2 太峪隧道残留风险等级表23西平铁路太峪隧道复工安全风险评估报告一、编制说明铁道部积极要求开展铁路隧道的风险评估与管理,是铁路建设“科学发展观”、“安全发展观”的体现,它有利于促进基本建设决策科学化,有利于促进参建各方风险意识和管理能力的全面提高,有利于达到控制风险、减少损失和建设和谐社会的目的。太峪隧道属全线难点工程,工期紧、水文地质条件复杂、施工难度大、技术含量高,洞身穿越黄土、圆砾土、土石界面、煤系等地层,穿越2条沟谷,1条沟谷内常年有流水。认真学习了设计单位提供的重点隧道风险评估报告,结合现场踏勘及对隧道地质资料的深入了解,在此基础上编制西平铁路太峪隧
3、道施工阶段安全风险评估报告。自2011年9月份停工至今,已有5个月有余,为保证接下来的施工人员安全。二、编制依据1、业主制定的风险管理方针及策略。参考西平铁路工程指挥部管理文件之二西平铁路建设防范高风险专项机制。西安铁路局西平铁路工程指挥部关于提供先期开工四座隧道施工图设计风险评估报告的通知(2008.12.9)。2、设计单位提供资料中铁第一勘察设计院集团有限公司编制的新建铁路西安至平凉线施工图重点隧道风险评估报告。3、相关的国家和行业标准、规范及规定铁路隧道风险评估与管理暂行规定(铁建设2007200号)。关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见的通知(铁建设【2007】102号)。铁道部
4、关于进一步加强铁路隧道安全工作的通知(铁建设【2007】1007号)。铁路隧道施工规范 (TB10204-2002)铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南 (TZ231-2007)铁路隧道防排水技术规范(TB10119-2000)铁路工程建设项目水土保持方案技术标准(TB10503-2005)其他国家、铁道部规定的安全规程,如中华人民共和国安全生产法、国家突发事件总体应急预案和国务院关于进一步加强安全生产工作的决定、铁路工程施工安全技术规程(TB 10401)、隧道施工安全作业手册、铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南、铁路建设工程安全生产管理办法、铁路营业线施工及安全管理办法(铁办2007186号)铁
5、路瓦斯隧道技术规范、铁路隧道监控量测技术规程等有关规定。4、基础资料太峪隧道施工图第一、第二册。西平铁路XPS-2标施工相关合同文件。中铁第一勘察设计院集团有限公司在施工前期对永寿梁隧道隧址的水文地质勘察报告。太峪隧道实施性组织设计。三、工程概况1、隧道简况太峪隧道是全线的难点工程,主要有滑坡、错落、瓦斯等不良地质,在隧道底部存在煤层,隧道洞身穿越土石界面,出口方向紧临306省道(高差17m),施工条件差。隧道全长5594m,洞口42m单洞双线大跨段、39m双连拱段、129m小间距段,其余预留线。线路纵坡(单向下坡)10.5、11.0、7.0,进口端采用单压式明洞门,出口端采用翼墙式洞门。辅助
6、坑道有1座斜井和1座横洞。全隧围岩为级、级;隧道穿越土石界面层,易造成地下水汇聚、单侧坍塌等灾害;隧道底部有煤层,斜井工区施工段设计为低瓦斯隧道,做好瓦斯监测、加强通风管理十分重要。隧道深切沟谷及邻近陡坡处地下水发育,且具有承压性,隧道涌水量相对较大,正常涌水量20514.8m3/d左右,可能最大涌水量41029.6m3/d 左右。隧道衬砌支护参数如下表:表1 一般断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量cm初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)钢筋网钢架厚度(cm)位置位置长度(m)间距(m)位置间距(cm)位置间距(榀/m)拱墙(cm)仰拱(cm)黄土大跨段202528拱墙仰拱拱
7、墙3.50.80.8拱墙20拱墙仰拱1榀/0.6m50*55*黄土连拱段152023拱墙边墙3.01.00.8拱墙20拱墙1榀/0.8m45*45*4820拱墙拱墙3.01.21.0拱墙25拱墙1榀/1.0m354081023拱墙拱墙3.51.21.0拱墙20拱墙1榀/0.8m40*40*表2 非绝缘锚段断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量cm初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)钢筋网钢架厚度(cm)位置位置长度(m)间距(m)位置间距(cm)位置间距(榀/m)拱墙(cm)仰拱(cm)6820拱墙拱墙3.01.21.0拱墙25拱墙1榀/1.0m35406823拱墙拱墙3.51.
8、21.0拱墙20拱墙1榀/m40*40*表3 悬挂风机断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量cm初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)钢筋网钢架厚度(cm)位置位置长度(m)间距(m)位置间距(cm)位置间距(榀/m)拱墙(cm)仰拱(cm)1022拱墙拱墙3.01.21.0拱墙20拱墙1榀/m4545注:1、表中带*号者为钢筋混凝土。2、水文地质条件、地层岩性隧道工程涉及的地层主要有第四系、侏罗系、三叠系等。第四系上更新统风积黏质黄土,广泛分布于黄土塬的顶部,中间厚,边缘薄。中更新统风积黏质黄土,广泛分布于黄土塬的中部。下更新统冲积粉质黏土、细、中砂及圆砾土。侏罗系中统为砂岩、页
9、岩互层与煤层,岩层产状:N2055E/28S,与下伏三叠系砂岩夹页岩呈不整合接触。三叠系中统砂岩夹页岩,在隧道出口段出露最多。、地质构造太峪隧道位于彬县凹陷太峪背斜北翼阎家堡向斜之中,轴向NWW,核部由白垩系,侏罗系组成,两翼由三叠系组成,侏罗系在向斜中沉积较厚较细,含煤沉积好,背斜轴部较薄较粗,两翼产状平缓,为一平缓槽状大向斜。、水文地质太峪隧道区地下水以松散层孔隙水和基岩裂隙水为主,松散层孔隙水主要赋存于下更新统粗圆砾土层中;基岩裂隙水赋存于侏罗系全风化、强风化砂岩夹页岩层中。隧道洞身在进口、出口附近穿越于含水层之上,不受地下水影响;其余部分均穿行于含水层之中,受地下水影响较为严重。含水层
10、在隧道区连续分布,除隧道进、出口外,地下水对隧道围岩及施工影响较大,特别是隧道穿行于松散层孔隙水强富水区时,涌水量较大,且地下水具承压性,预计洞身可能发生突水、涌水、围岩失稳坍塌等危害。、特殊岩土、不良地质特殊岩土:A.湿陷性黄土:本区地表地区覆盖有第四系厚层黏质黄土,黄土具自重湿陷性,湿陷等级为级很严重,湿陷厚度一般1025m。B.膨胀土:第四系中更新统黏质黄土中古土壤夹层,厚度0.210m不等,具有弱膨胀性。不良地质:A.滑坡、错落:黄土塬上部黄土冲沟深切,冲沟两岸滑坡、错落发育,工程以隧道在其下部深埋通过,对工程无影响;出口附近左右两侧滑坡、错落均有分布,洞门施工中两侧及上部不能大量开挖
11、取土防止滑坡错落复活。B.瓦斯:太峪隧道侏罗系砂岩夹页岩地层含有煤层,钻探显示最大厚度达12m,未发现甲烷、重烴成分,CO2 含量不高,瓦斯放散初速度P 为0.8713.54(平均8.99),为低瓦斯隧道,但可能出现局部瓦斯富集区。3、施工方案概述采用钻爆法施工,全隧无轨装碴、无轨运输,形成机械化配套作业线。斜井及横洞进入正洞后,横洞向出口方向施工,施工终止里程为DK117+800;斜井双向施工,出口方向为主攻口,进口方向为副攻口, DK117+800DK120+000段设计为低瓦斯隧道,DK117+800 DK120+644段定为低瓦斯工区,按照低瓦斯要求进行作业,其他为非瓦斯工区;进口段在
12、施工至双连拱终点里程DK115+131后,先进行右线开挖支护作业,施工至DyK115+141(太峪隧道右线终点里程)后停止右线施工,开始进行左线开挖支护作业,严格按控制爆破进行施工,施工至DK115+270里程后,开始隧道的二次衬砌作业,避免小间距隧道左右线爆破作业对衬砌结构的影响。 大直径软式通风管配合大功率通风机压入式通风,斜井位置增加射流风机加强通风,满足瓦斯段隧道的风速要求,保证洞内瓦斯含量低于规范标准。瓦斯工区采取超前探孔探测、结构特殊处理、施工阶段瓦斯测试技术等措施保证施工安全,若在施工过程中检测瓦斯含量达到高瓦斯隧道标准,则对洞内施工方案按高瓦斯隧道进行调整。隧道采用三台阶法(黄
13、土大跨段)、中洞法(双联拱段)、台阶法或全断面法(单线隧道)等工法施工。四、风险评估内容1、风险评估对象及目标评估对象:太峪隧道在施工过程中可能造成的人员伤亡、工程经济损失、工期延误、环境破坏等风险事件。 评估目标:通过对风险评估,识别所有潜在的风险因素,确定风险等级,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、保证建设工期、控制投资提高效益的目的,后果或损失与评估目标关系见下表。表4 后果或损失与评估目标关系表评估目标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风险环境
14、破坏、经济损失、第三方经济损失2、安全风险评估因素按隧道地形、地质、设计情况,太峪隧道进行风险因素识别,隧道风险因素核对表如下: 表5 太峪隧道施工风险因素核对表 典型风险事件风险因素 塌方涌水大变形瓦斯洞口段失稳其他地形进口偏压、高陡浅埋黄土冲沟出口桥隧相连,紧邻S306省道地质岩性第四系粉质黏土第四系黏质黄土圆砾土土与砂、页岩接触带砂岩夹页岩煤层近水平岩层地下水(局部承压)不良地质滑坡、错落特殊岩土湿陷性黄土细砂黏质黄土中古土壤(膨胀土)设计情况常规设计特殊设计监控量测计隧道断面长度埋深辅助坑道类型长度位置坡度断面大小根据以上分析,本隧道施工中存在的主要风险为:突然涌水风险、塌方风险、瓦斯
15、风险、变形风险;因此对隧道主要存在的突水突泥、塌方、瓦斯,识别结果见表6。表6 隧道风险清单表序号风险事件风险产生的原因险源类别后果备注1塌方1、洞口、洞身浅埋段2、地层不整合接触带3、围岩破碎地段4、岩层产状;5、隧道埋深。地质、地形因素人员伤亡工期延误投资增加2突然涌水1、地层不整合接触带;2、向斜储水构造3土石界面含水层;4、反坡施工或斜井施工地质、地形因素人员伤亡工期延误投资增加3瓦斯1、侏罗系砂岩夹页岩地带2、煤层地带地质、地形因素可能引发瓦斯爆炸安全事故4变形1、洞口土质地层2、断层破碎带3、夹古土壤4、泥岩地质、地形因素投资增加3、安全风险评估内容、安全风险情况分析塌方太峪隧道洞
16、身穿越土石界面,进口为黄土地层,出口拱部为圆砾土、底部为水平岩层;在土石接触带范围内,围岩具节理发育,软硬相间,岩体破碎,裂隙水发育、完整性较差的特点。在土石分界,两种不同岩层接触带范围,由于围岩软弱破碎,易产生坍塌。塌方是太峪隧道施工的高度风险因素。突然涌水隧道洞身穿越土石界面,易遇地下水汇聚,形成突然涌水。穿越斜井所处沟谷,常年有流水,浅埋破碎段易造成突然涌水。隧道富水性分区有贫水、弱富水、中等富水、强富水区,强富水影响1.67km,中等富水影响1km,横洞及斜井均处于强富水区。且地下水具有承压性,有可能发生集中涌水、渗漏水或流砂现象。突然涌水是太峪隧道施工的高度风险因素。变形隧道进出口第
17、四系黏质黄土中古土壤夹层,厚度0.210m不等,具有弱膨胀性;泥岩具弱膨胀性。遇膨胀岩(土)地段施工,易引起围岩变形。围岩大变形是隧道施工的高度风险因素。瓦斯太峪隧道侏罗系砂岩夹页岩地层含有煤层,钻探显示最大厚度达12m,其中灰分含量9%-88%,挥发分含量为31%-72%,自然瓦斯成分中甲烷含量01.26%,未发现重烃成分,CO2含量亦不高,主要为N2,瓦斯放散初速度P=0.8713.54(平均8.99),为低瓦斯隧道,但可能出现局部瓦斯富集区。瓦斯地段在斜井工区,施工过程加强通风管理及瓦斯监测。、安全风险评估记录附表1初始风险等级表附表2残留风险等级表五、风险对策措施1、风险对策措施塌方A
18、、黄土段施工双线大跨段采用三台阶法施工,必要时增设临时仰拱;双连拱地段采用中洞法施工;单线隧道采用预留核心土环形开挖法施工。施工时应及时发现一些隐患,如地表对隧道有影响的陷穴、陷坑应及时回填。加强施工用水管理,保持洞内排水畅通。洞口施工前,应先做好截排水系统,施工水池应远离线路,以防成为坍塌的诱因,洞内用水管理有序,排水应畅通,严防软化地基出现坍塌。及时施做仰拱和封闭,特别是隧底部分,防止钢架内移失稳造成塌方。在施做支护时,钢架地基应平整压实,设混凝土垫块,必要时加设临时横撑。锚喷施工支护的施工工序,应按开挖、初喷、布设锚杆、挂网或架立钢架、复喷的步骤进行。在第一次开挖完成后,隧道断面位移速度
19、最大,应及时施做初期支护,约束围岩早期变形,防止隧道产生坍塌。在上半断面施工支护完成并进行下部开挖时,拱脚位置应预先采取加固措施,必须打锁脚锚杆,防止由于下部开挖拱脚失稳拱架下沉引起坍塌。施工必须注意仰拱超前,施工全过程进行监控量测,并对量测数据及时整理分析并反馈到施工中,以确保施工安全。仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,衬砌应紧跟,仰拱距掌子面距离控制在60m左右,衬砌与上台阶掌子面距离控制在90m左右。埋深较大及含水量较大的黄土隧道,不能脱模过早,并要定期检查衬砌拱架和模板台车的刚度,以防止因其变形造成衬砌开裂。B、拱部通过圆砾土段施工拱部采用超前小导管注浆措施。采取短台阶预留核心土开挖
20、,仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,仰拱距掌子面5060m,二衬距掌子面70100m。对位于上土下岩段落地质情况的隧道下部岩石开挖应采用人工挖掘,如必须爆破时应优先采用松动爆破等弱爆破方式。加强监控量测,并依据量测数据分析判定支护稳定情况,以便调整支护参数。C、通过土石分界及不整合接触带加强土石分界及岩层不整合接触带范围的初期支护措施,配合钢架,采用超前小导管超前支护。不整合接触带施工中,应预防突水的可能,提前打设探孔查明。按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的原则施工。土石界面时,必须做好锁脚锚杆,尽量采用人工开挖,需放炮时,采用小炮,以防坍塌。采取短台阶
21、预留核心土开挖,仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,仰拱距掌子面60m左右,二次衬砌距掌子面90m左右。加强监控量测,并依据量测数据分析判定支护稳定情况,以便调整支护参数。D、近水平岩层地段施工采用弱爆破技术,对隧道顶部采用光面爆破,严格按照“短开挖、弱爆破、快支护、勤量测、紧衬砌、早成环”的原则施工。加强拱部系统锚杆,使锚杆与水平岩层形成组合梁,以防止拱顶两侧水平岩层坍塌、掉块。边墙可不设锚杆,边墙锚杆等量调整到拱部系统锚杆加密,或做超前锚杆使用,以防止拱顶围岩坍塌。针对水平岩层开挖后拱部岩层自稳能力较差、易形成弯折破坏造成坍塌的特点,初期支护应及时施做,并严格控制开挖进尺。施工中应调整超前
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