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鄭萬(wàn)高鐵湖北段隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制對(duì)策綜述

2019-02-20 09:37李老三
隧道建設(shè)(中英文) 2019年1期
關(guān)鍵詞:危巖巖溶高鐵

喻 渝, 李老三

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川 成都 610031)

0 引言

在工程建設(shè)中,風(fēng)險(xiǎn)通常是指潛在的不利事件的概率和后果的組合[1]。風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在,其發(fā)生具有隨機(jī)性與偶然性。隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制應(yīng)將可能發(fā)生的各類風(fēng)險(xiǎn)降至合理、可接受的水平,為實(shí)現(xiàn)隧道工程安全、穩(wěn)定、質(zhì)量、環(huán)境、工期、投資等目標(biāo)提供技術(shù)保障[2]。

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展,鐵路建設(shè)項(xiàng)目逐漸由中東部平原地區(qū)向西部山區(qū)轉(zhuǎn)移,建設(shè)在復(fù)雜環(huán)境、不良地質(zhì)條件下的隧道越來(lái)越多,建設(shè)難度和風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越高。鄭萬(wàn)高鐵縱連豫、鄂、渝3省(市),是我國(guó)高速鐵路網(wǎng)中的骨干線路,其中,湖北段線路穿行于崇山峻嶺之間,工程條件異常艱險(xiǎn),地質(zhì)環(huán)境極其復(fù)雜,長(zhǎng)大深埋隧道多,隧線比高,已成為在建高鐵安全風(fēng)險(xiǎn)最高的鐵路線路之一。在如此困難的環(huán)境條件下大規(guī)模地建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)特大斷面雙線鐵路隧道,風(fēng)險(xiǎn)能否得到有效控制成為了建設(shè)成敗的關(guān)鍵。

為了減少隧道建設(shè)期間風(fēng)險(xiǎn)事故帶來(lái)的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境變差等不良后果,針對(duì)鄭萬(wàn)高鐵湖北段,對(duì)隧道工程實(shí)施過程中可能遇到的自然風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了系統(tǒng)地辨識(shí)和評(píng)估,全面開展了貫穿勘察、設(shè)計(jì)和施工整個(gè)建設(shè)流程的風(fēng)險(xiǎn)管理和控制工作。

1 沿線隧道概況

鄭萬(wàn)高鐵線路自河南省鄭州東站引出,途徑開封市、許昌市、鄧州市后進(jìn)入湖北省境內(nèi),并經(jīng)襄陽(yáng)市、南漳縣、??悼h、神農(nóng)架林區(qū)、興山縣、巴東縣后進(jìn)入重慶市境內(nèi),經(jīng)巫山縣、奉節(jié)縣、云陽(yáng)縣至萬(wàn)州區(qū)連接渝萬(wàn)高鐵。全線正線建設(shè)長(zhǎng)度為818 km,湖北境內(nèi)正線建設(shè)長(zhǎng)度為287 km。

湖北省境內(nèi)共有雙線隧道33座,全長(zhǎng)167.619 km,約占湖北段線路總長(zhǎng)的58%。其中,長(zhǎng)度大于10 km的隧道共7座,分別為??邓淼?14 574 m)、羅家山隧道(10 640 m)、新華隧道(18 770 m)、興山隧道(10 085 m)、香爐坪隧道(15 154 m)、巴東隧道(13 553 m)和香樹灣隧道(12 475 m,跨省界)。鄭萬(wàn)高鐵湖北段隧道分布情況見表1。

表1 鄭萬(wàn)高鐵湖北段隧道分布情況

2 隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是鐵路建設(shè)工程必需開展的工作之一。通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作,識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素,確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),提出風(fēng)險(xiǎn)處理措施,將各類風(fēng)險(xiǎn)降到可接受水平,以達(dá)到確保安全、保護(hù)環(huán)境、投資合理、保障工期、提高效益的目的。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本程序

鄭萬(wàn)高鐵隧道工程嚴(yán)格按照以下基本程序開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作: 1)對(duì)初始風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別,形成風(fēng)險(xiǎn)清單表; 2)對(duì)初始風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),確定各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素針對(duì)目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和后果等級(jí),并最終確定初始風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí); 3)依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果和風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則,制定相應(yīng)的方案和措施; 4)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行再評(píng)估,提出殘留風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2.2 隧道的主要風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

鄭萬(wàn)高鐵側(cè)重于安全風(fēng)險(xiǎn)的管理和控制,同時(shí)兼顧工期等其他各種風(fēng)險(xiǎn)。安全風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素主要來(lái)自2個(gè)方面: 一是地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素;二是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.2.1 地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

鄭萬(wàn)高鐵線路沿線地勢(shì)總體北低南高,施工段內(nèi)奇峰異嶺、層巒疊嶂、山高谷深。鄭萬(wàn)高鐵沿線地形地貌如圖1所示。區(qū)域地層發(fā)育較完整,自元古界至新生界地層皆有分布。據(jù)統(tǒng)計(jì),第四系覆蓋層總長(zhǎng)度約為62.1 km,占線路總長(zhǎng)度的21.6%;可溶巖總長(zhǎng)度約為64.4 km,占線路總長(zhǎng)度的22.3%。非可溶巖情況為: 志留系頁(yè)巖總長(zhǎng)度約為82.0 km,占線路總長(zhǎng)度的28.5%;紅層總長(zhǎng)度約為62.6 km,占線路總長(zhǎng)度的21.7%;其他非可溶巖總長(zhǎng)度約為16.9 km,占線路總長(zhǎng)度的5.9%。隧道洞身以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖為主,各級(jí)圍巖占比見表2。

圖1 鄭萬(wàn)高鐵沿線地形地貌

Fig. 1 Landform along Zhengzhou-Wanzhou High-speed Railway

表2 隧道各級(jí)圍巖占比

線路所在區(qū)域跨越華北地臺(tái)、秦祁褶皺系、揚(yáng)子地臺(tái),橫穿康西瓦—商南—榮成板塊縫合帶,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,地震活動(dòng)頻繁,地層巖性紛雜,地形起伏大,地質(zhì)條件極為復(fù)雜。深大活動(dòng)斷裂(層)、背(向)斜、巖溶、危巖落石、巖堆、錯(cuò)落、崩塌、順層、煤層瓦斯及采空區(qū)、滑坡、泥石流、膨脹土、人工填土等不良地質(zhì)和特殊巖土極其發(fā)育,這些不良地質(zhì)和特殊巖土構(gòu)成了本線隧道的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.2.1.1 斷裂、斷層、背斜和向斜構(gòu)造

隧道沿線地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育。對(duì)隧道施工安全影響大的深大斷裂有3條,分別是劉坪隧道南漳—荊門斷裂、??邓淼捞羶汉印藜覜_斷裂和興山隧道新華富水?dāng)嗔?。隧道穿越斷?5條,其中,富水?dāng)鄬佑斜?邓淼婪炙畮X斷層、向子棚斷層、楚烽隧道杜家坡斷層等。另外,還有12處背、向斜構(gòu)造,受到背、向斜構(gòu)造影響的隧道有12座。隧道通過這些構(gòu)造帶時(shí)存在較大的塌方、支護(hù)變形和突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.1.2 巖溶和巖溶水

湖北境內(nèi)巖溶洼地、落水洞、暗河出入口、溶槽、石牙等巖溶地表形態(tài)發(fā)育,如圖2所示。湖北境內(nèi)共13座隧道通過可溶巖段,總長(zhǎng)51 km,占隧道總長(zhǎng)度的31%。其中,巖溶強(qiáng)烈發(fā)育段長(zhǎng)27 km,主要分布在高家坪、羅家山、楚烽、興山及榮家灣等隧道。隧道通過的地下巖溶水水平徑流帶長(zhǎng)12 km,主要分布在杏橋坪、羅家山、楚烽、新華、興山及向家灣隧道,最大水頭高度為170 m。隧道通過可溶巖地段統(tǒng)計(jì)見表3。

隧道開挖過程中揭示大型溶洞、暗河等巖溶的概率很高,發(fā)生支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、突水突泥的風(fēng)險(xiǎn)極大。

(a) 暗河出入口

(b) 巖溶洼地

2.2.1.3 危巖落石、巖堆、滑坡、錯(cuò)落、崩塌等重力不良地質(zhì)

沿線峽谷地段,地形切割強(qiáng)烈,山高谷深陡崖多,在陡崖上方多分布有危巖落石,下方緩坡地帶多分布有巖堆、崩塌,如圖3所示。

表3 隧道通過可溶巖地段統(tǒng)計(jì)

(a) 巖堆

(b) 危巖落石

本線共14座隧道存在危巖落石,典型工點(diǎn)有: 新華隧道進(jìn)口、甘家山隧道進(jìn)口、向家灣隧道、平陽(yáng)1號(hào)隧道進(jìn)口和香爐坪隧道出口等工點(diǎn),危巖體單塊體積0.5~2 m3,最大坡高100~150 m,最大危巖體總體積約2萬(wàn)m3,對(duì)隧道洞口施工和運(yùn)營(yíng)的安全威脅較大。另外,線路附近共分布巖堆86處,對(duì)隧道影響較大的有杏橋坪隧道進(jìn)口、香耳山1號(hào)隧道進(jìn)口、黃家寨隧道進(jìn)口、魏家坡1號(hào)隧道進(jìn)口、??邓淼莱隹?、興山隧道進(jìn)口等6處巖堆,洞口開挖時(shí),邊仰坡地表開裂、失穩(wěn)或坍塌風(fēng)險(xiǎn)高。

2.2.1.4 順層

湖北境內(nèi)順層隧道共24座,隧道順層段落約81 km,占隧道總長(zhǎng)度的48%,主要分布在蘇家?guī)r、后灣、保康及羅家山等隧道,存在因順層偏壓引起隧道坍方或受力不均勻而發(fā)生支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

隧道經(jīng)過二疊系上統(tǒng)(P2)炭質(zhì)頁(yè)巖、煤線,下統(tǒng)棲霞組夾煤地層,侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)頁(yè)巖夾煤線和三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)炭質(zhì)頁(yè)巖夾煤地層。湖北境內(nèi)共有4座低瓦斯隧道,分別為高家坪隧道、向家灣隧道、香爐坪隧道和巴東隧道,瓦斯段落長(zhǎng)度共計(jì)5 km,存在瓦斯燃燒、爆炸和有害氣體中毒的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

鄭萬(wàn)高鐵湖北段通過的區(qū)域沿線自然環(huán)境優(yōu)美、歷史文化悠久,分布有眾多的自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、文物古跡保護(hù)區(qū)、國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的野生動(dòng)植物區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感點(diǎn)。

1)自然保護(hù)區(qū)。線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)共有各級(jí)自然保護(hù)區(qū)29處,其中,省級(jí)自然保護(hù)區(qū)13處(例如以主要保護(hù)對(duì)象為森林生態(tài)系統(tǒng)及珍稀野生動(dòng)植物的五道峽省級(jí)自然保護(hù)區(qū)),市級(jí)自然保護(hù)區(qū)9處,縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)7處。

2)風(fēng)景名勝區(qū)。線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)共有各級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)7處,其中,國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)1處,省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)6處。

3)森林公園。線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)共有各級(jí)森林公園15處,其中,國(guó)家級(jí)森林公園3處,省級(jí)森林公園12處。

4)地質(zhì)公園。線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)共有地質(zhì)公園3處,其中,國(guó)家級(jí)地質(zhì)公園1處(長(zhǎng)江三峽國(guó)家地質(zhì)公園),省級(jí)地質(zhì)公園2處。

5)水源保護(hù)區(qū)。線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)有城鎮(zhèn)集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)18處,例如漢江白家灣水廠水源保護(hù)區(qū)。

老北京火鍋也就是我們常說(shuō)的涮羊肉,羊肉講究肉質(zhì)細(xì)且無(wú)膻味,鮮嫩無(wú)比,銅鍋涮羊肉是老北京地道的火鍋吃法,它對(duì)器具和食材的選用非常講究:銅鍋、清水、涮鮮羊。吃起來(lái)就一個(gè)字兒:“純”!湯底用的是清水,頂多放蔥姜;羊肉的鮮味純,可不像吃羊肉凍卷,那可是新鮮羊肉手切片,用筷子一提溜,變色后撈出。

6)國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)植物。湖北境內(nèi)線路所經(jīng)的荊山山脈是湖北省重點(diǎn)林區(qū)和野生動(dòng)植物的重點(diǎn)分布區(qū),分布著大量原生植被和多種國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)植物。列入國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄的種類有48種,國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物共有24種。

7)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。在豫、鄂省界至南漳段以盆地、沖積平原為主,農(nóng)村地區(qū)土地利用以農(nóng)業(yè)耕地為主,基本農(nóng)田分布較為密集。

8)上跨、下穿臨近既有高速公路。湖北境內(nèi)線路多處與渝宜高速公路交叉,以隧道方式下穿高速公路共5處。在南漳至長(zhǎng)坪段與麻竹高速公路隧道并行,受到影響的隧道分別為劉坪、高家坪、楊家坪、五盤山、埡子沖、香耳山1號(hào)等6座隧道,最小凈距為15 m,存在隧道結(jié)構(gòu)變形、開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 工期風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

鄭萬(wàn)高鐵建設(shè)工期5年,隧道土建工期4~4.5年,部分隧道建設(shè)工期接近全線施工組織關(guān)門工期,工期風(fēng)險(xiǎn)較大。高家坪、蘇家?guī)r、???、羅家山、楚烽、甘家山、香爐坪、巴東等8座隧道存在高度工期風(fēng)險(xiǎn),其控制工期見表4。

表4 鄭萬(wàn)高鐵隧道控制工期

2.3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)事故。鐵路隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率的等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)事故產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度確定,等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則參照現(xiàn)行規(guī)范[1]執(zhí)行。鄭萬(wàn)高鐵湖北段初始風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)的隧道有17座(見表5),其余16座隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中度。

表5 鄭萬(wàn)高鐵湖北段高風(fēng)險(xiǎn)隧道

表5(續(xù))

注: ★代表存在此類風(fēng)險(xiǎn)。

3 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

風(fēng)險(xiǎn)控制始終貫穿于勘察、設(shè)計(jì)和施工階段全過程。各個(gè)階段風(fēng)險(xiǎn)控制的內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)有所不同??辈煸O(shè)計(jì)階段以地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制為重點(diǎn),確定線路方案時(shí)已經(jīng)規(guī)避了大型不良地質(zhì)段落,減少了巖溶、危巖和瓦斯等高風(fēng)險(xiǎn)源,并且針對(duì)鄭萬(wàn)高鐵每座隧道具體的風(fēng)險(xiǎn)因素制定了風(fēng)險(xiǎn)控制措施;施工階段,重點(diǎn)在建章立制,督促風(fēng)險(xiǎn)控制措施的有效落實(shí),并制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案。

3.1 勘察設(shè)計(jì)階段

勘察設(shè)計(jì)階段是風(fēng)險(xiǎn)控制的源頭,是控制風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)鄭萬(wàn)高鐵,勘察設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)集中在隧道線位、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、大型機(jī)械化配套和針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)因素的工程對(duì)策等4個(gè)方面。

3.1.1 選擇風(fēng)險(xiǎn)較低的隧道線位方案

通過選擇合理的線路繞避極高風(fēng)險(xiǎn)源是控制全線隧道安全風(fēng)險(xiǎn)的重要措施之一。在勘察設(shè)計(jì)階段,在加深地質(zhì)工作并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上,為繞避大型不良地質(zhì)或者環(huán)境敏感區(qū)開展了大量卓有成效的方案比選工作。以降低隧道風(fēng)險(xiǎn)為目的的典型線路繞避方案有: 1)楚烽隧道前后線路比較,主要控制隧道巖溶與巖溶水地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素; 2)興山車站前后線路方案比較,主要控制隧道危巖落石和滑坡地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素; 3)香爐坪隧道前后線路方案比較,主要控制隧道巖溶和巖溶水、危巖落石、滑坡、巖堆等地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素; 4)榮家灣隧道前后線路方案比較,主要控制隧道危巖落石、巖溶和巖溶水地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素。

以規(guī)避巖溶風(fēng)險(xiǎn)為例,通過選線階段有目的的方案比選,全段通過可溶巖的長(zhǎng)度大幅度縮短。可研階段線路通過可溶巖的長(zhǎng)度為125 km,初步設(shè)計(jì)階段減小到106 km,施工圖設(shè)計(jì)階段減小到92 km。同時(shí),隧道巖溶水壓力水頭也由最高300 m降低到170 m。隧道突水、突泥的風(fēng)險(xiǎn)得到了大幅度的降低。

通過線路方案優(yōu)化,數(shù)次繞避大、巨型不良地質(zhì)體后,目前施工圖中隧道沿線僅存在8處滑坡、14處危巖、35處巖堆對(duì)工程有一定程度的影響。

3.1.2 制定完整的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案

針對(duì)全段33座隧道及其輔助導(dǎo)坑全面開展綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。利用地震波法、聲波反射法、地質(zhì)雷達(dá)等綜合物探手段和超前水平鉆孔,結(jié)合常規(guī)地質(zhì)素描法,預(yù)測(cè)掌子面前方巖層及巖層變化點(diǎn)巖體的完整性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育情況、突涌水位置、水量、水壓,綜合分析富水地段地下水的補(bǔ)、徑、排特點(diǎn),并評(píng)價(jià)隧道修建對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響程度,同時(shí)預(yù)測(cè)煤層瓦斯等有毒、有害氣體賦存狀況。

3.1.3 大型機(jī)械化配套

針對(duì)本線深埋長(zhǎng)大隧道多、設(shè)置輔助導(dǎo)坑困難的特點(diǎn),為加強(qiáng)隧道施工安全,保證建設(shè)工期,對(duì)重點(diǎn)隧道(高家坪隧道進(jìn)口、保康隧道橫洞及斜井、羅家山隧道橫洞等15座隧道,共24個(gè)工區(qū))采取加強(qiáng)型大型機(jī)械化配套施工,正線隧道配套長(zhǎng)度約為90 km,其余均為機(jī)械化基本配置。

3.1.4 制定可靠的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

針對(duì)各隧道工點(diǎn)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素,采取了以下減輕風(fēng)險(xiǎn)程度的控制措施。

1)危巖落石風(fēng)險(xiǎn)控制。鄭萬(wàn)高鐵湖北段共有14處危巖落石對(duì)隧道洞口造成安全隱患。采取的風(fēng)險(xiǎn)控制措施: ①貫徹“早進(jìn)晚出”的原則,優(yōu)先考慮接長(zhǎng)明洞,全線共接長(zhǎng)各類防落石明洞1 113 m; ②結(jié)合洞口危巖規(guī)模、基巖風(fēng)化程度以及地形條件,采取清除、嵌補(bǔ)、主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等措施。

2)坍方風(fēng)險(xiǎn)控制。鄭萬(wàn)高鐵湖北段地質(zhì)復(fù)雜,軟弱圍巖段落長(zhǎng),坍方是隧道可能遇到的主要風(fēng)險(xiǎn)之一。采取的風(fēng)險(xiǎn)控制措施: ①超前支護(hù)和預(yù)注漿,預(yù)先加固前方軟弱圍巖,提高圍巖的自承能力,控制圍巖變形的發(fā)展; ②積極推廣應(yīng)用“鄭萬(wàn)高鐵大斷面隧道安全快速標(biāo)準(zhǔn)化修建關(guān)鍵技術(shù)研究”科研成果,開展綜合機(jī)械化配套大斷面開挖,提高開挖質(zhì)量,減少圍巖擾動(dòng),做到快挖、快支護(hù)、快封閉; ③針對(duì)本線Ⅲ級(jí)圍巖隧道順層偏壓和巖層緩傾段,拱部設(shè)置格柵鋼架加強(qiáng),采取順層側(cè)錨桿加長(zhǎng)加密、非順層側(cè)錨桿相應(yīng)減少的不對(duì)稱設(shè)置錨桿的措施; ④加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

3)突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)控制。鄭萬(wàn)高鐵湖北段13座隧道通過灰?guī)r、白云巖等巖溶地層,長(zhǎng)達(dá)51 km,施工過程中可能產(chǎn)生突水、突泥現(xiàn)象。風(fēng)險(xiǎn)控制措施有: ①盡量實(shí)現(xiàn)順坡施工條件; ②采取超前帷幕注漿、超前周邊注漿、超前局部注漿、開挖后徑向注漿及其組合方式堵水; ③高壓富水段設(shè)置泄水平導(dǎo)、隧道結(jié)構(gòu)配筋加強(qiáng)等措施; ④完善襯砌背后防排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4)煤層瓦斯風(fēng)險(xiǎn)控制。全段共有4座隧道洞身穿越煤層,存在瓦斯燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)和通風(fēng)。

5)下穿臨近既有建構(gòu)筑物風(fēng)險(xiǎn)控制。強(qiáng)化觀測(cè)和監(jiān)測(cè),必要時(shí)對(duì)既有建(構(gòu))筑物進(jìn)行預(yù)加固,施工時(shí)采用控制爆破或非爆破開挖,加強(qiáng)初期支護(hù)和二次襯砌。

6)自然風(fēng)險(xiǎn)控制。不在自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)設(shè)置隧道及輔助導(dǎo)坑,全段43座渣場(chǎng)和施工營(yíng)地的設(shè)置均避開生態(tài)敏感區(qū)。

針對(duì)每座隧道的風(fēng)險(xiǎn)因素,設(shè)計(jì)中采取了相應(yīng)的處理措施。在兼顧投資和工期的前提下,針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)所采用的設(shè)計(jì)措施均能有效降低隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),殘留風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)大部分已降至中度以下,在可接受范圍內(nèi)。

3.2 施工階段風(fēng)險(xiǎn)控制

規(guī)章制度是風(fēng)險(xiǎn)控制措施落實(shí)的保證,施工階段風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)在于建章立制和各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的落實(shí)。建設(shè)單位武九客運(yùn)專線湖北公司根據(jù)國(guó)家、行業(yè)相關(guān)法規(guī)和設(shè)計(jì)文件要求制定項(xiàng)目的工程風(fēng)險(xiǎn)管理辦法,通過相關(guān)管理文件或辦法,建立了風(fēng)險(xiǎn)管理的組織機(jī)構(gòu)、責(zé)任體系,明確了各個(gè)單位和管理者的工作內(nèi)容和職責(zé)范圍,規(guī)定了本項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理方法和流程,建立了項(xiàng)目的檢查和考核制度。

現(xiàn)場(chǎng)襄陽(yáng)、興山指揮部以公司管理辦法為依據(jù),結(jié)合管段工程特點(diǎn),編制風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)施細(xì)則,編制重大危險(xiǎn)源盯控要點(diǎn)。針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)隧道實(shí)施《高風(fēng)險(xiǎn)隧道安全施工條件評(píng)估制度》,對(duì)不同級(jí)別的高風(fēng)險(xiǎn)隧道進(jìn)行首座評(píng)估,同時(shí),還實(shí)施《高風(fēng)險(xiǎn)隧道包保制度》,對(duì)Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道實(shí)行指揮長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)包保責(zé)任制,以確保各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的落實(shí)。

此外,建設(shè)單位正在創(chuàng)建項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái)。該平臺(tái)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代信息技術(shù),搭建風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),建立涵蓋資料管理、工作信息流轉(zhuǎn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控、預(yù)警及組織指揮等功能的工程安全風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控信息系統(tǒng),實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)重大安全風(fēng)險(xiǎn),并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

施工單位是風(fēng)險(xiǎn)控制的實(shí)施主體,在建設(shè)單位的領(lǐng)導(dǎo)下,以高風(fēng)險(xiǎn)隧道高家坪隧道為例,建立了《隧道進(jìn)出人員動(dòng)態(tài)管理制度》、《應(yīng)急救援管理制度》、《高風(fēng)險(xiǎn)隧道帶班作業(yè)制度》、《高風(fēng)險(xiǎn)隧道跟班作業(yè)制度》等一系列制度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理和大斷面隧道安全快速標(biāo)準(zhǔn)化修建關(guān)鍵技術(shù)研究的需要,編制普通機(jī)械化和大斷面隧道大型機(jī)械化條件下的隧道爆破、襯砌和瓦斯作業(yè)等專項(xiàng)技術(shù)方案以及隧道開挖、錨桿和噴射混凝土作業(yè)等20余項(xiàng)隧道工序作業(yè)指導(dǎo)書,基本達(dá)到了風(fēng)險(xiǎn)控制全覆蓋不留盲區(qū)的要求。

鄭萬(wàn)高鐵湖北段開工一年多來(lái),隧道工程已完成開挖約40%以上,設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)的各種隧道風(fēng)險(xiǎn)因素正在不斷地揭示出來(lái),各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施實(shí)施以后已經(jīng)初見成效,當(dāng)前全段隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)處于可控的狀態(tài)。1)五盤山隧道出口、??邓淼肋M(jìn)口、羅家山隧道出口等20處存危巖落石危害的洞口,采用了“先清除、再支擋、最后防護(hù)”的處理原則,最終確保了施工的安全。2)羅家山、平陽(yáng)1號(hào)、榮家灣等3座隧道已揭示存在巖溶管道,采取保留既有管道通暢或引排至泄水平導(dǎo)再排至洞外并設(shè)置迂回導(dǎo)坑、加強(qiáng)相應(yīng)段落的基底及結(jié)構(gòu)處理的方法。3)黃家溝、保康、巴東等軟弱圍巖隧道受構(gòu)造影響,圍巖極其破碎,設(shè)計(jì)采取超前注漿加固、加大預(yù)留變形量、加強(qiáng)支護(hù)和襯砌的措施進(jìn)行處理,工程措施有效,施工安全可控。

4 結(jié)論與建議

鄭萬(wàn)高鐵湖北段是國(guó)內(nèi)在建的高風(fēng)險(xiǎn)鐵路工程項(xiàng)目??辈煸O(shè)計(jì)階段運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和方法對(duì)全段隧道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,辨識(shí)出了深大活動(dòng)斷裂(層)、背(向)斜、巖溶、危巖落石、巖堆、錯(cuò)落、崩塌、順層、煤層瓦斯、滑坡、泥石流等主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素。在全段33座隧道中,評(píng)估出17座初始風(fēng)險(xiǎn)為高度風(fēng)險(xiǎn)的隧道,其中,5座隧道需要按Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理,6座隧道需要按Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理。通過合理的線路方案選擇了通過巖溶發(fā)育區(qū)域的最短路徑,繞避了規(guī)模較大的滑坡、巖堆、危巖落石等風(fēng)險(xiǎn)源。針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因素提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度。目前,鄭萬(wàn)高鐵湖北段的施工已經(jīng)全面展開,在工程建設(shè)中需要注意以下問題:

1)嚴(yán)格按照國(guó)家、行業(yè)的相關(guān)規(guī)定開展現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理工作,落實(shí)設(shè)計(jì)要求的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,加強(qiáng)檢查和監(jiān)督。

2)本段地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,風(fēng)險(xiǎn)因素難以完全查清,要注意對(duì)新出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的辨識(shí),及時(shí)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)控制措施,實(shí)行動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理。

3)推廣隧道大型機(jī)械化配套作業(yè),減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量,避免群死群傷;加快風(fēng)險(xiǎn)信息化管理平臺(tái)的建設(shè),實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速應(yīng)急處理。

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