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完美世界手游攻略:隧道安全風險評估與風險控制措施

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【摘要】以黃香灣隧道為例,對巖溶隧道修建風險評估與風險控制措施進行了詳盡的分析,最終認為可采取合理的風險控制措施來降低巖溶隧道工程的建設風險,并且風險水平在可接受的范圍內。

【關鍵詞】巖溶隧道;風險評估;風險矩陣法

1工程概況

黃香灣隧道為湖南省張桑高速公路重點控制工程、全線最長隧道。左洞(ZK12+896~ZK16+105)全長3209m,右洞(K12+887~K16+087)全長3200m,隧道最大埋深約350m。2015年4月28日晚,在左洞掌子面樁號ZK13+215處見一大型溶洞,溶洞向右前方延伸。4月29日,勘察組及設計組到現場進行了踏查,為確保工程安全及為變更設計方案提供地質依據,勘察及測量組于2015年5月9日~5月13日再次進場,對溶洞的大小進行了實測,并進行了雷達探測。現場共實測坐標點534個,地質雷達測線約680m。

2風險評估的流程及方法

2.1評估流程

勘察設計階段的安全風險評估主要包含了單一風險事件的分段落評估、單一風險事件的整體性評估和整體的風險評估。

2.2風險評估方法及等級

黃香灣隧道穿越巖溶段主要采用了風險矩陣法、層次分析法、模糊綜合評價法、專家調查法等相關方法進行了風險定性和定量化評估。采用上述方法對風險事件發生的概率等級、后果等級進行綜合評價后,將風險等級劃分為低度Ⅰ級、中度Ⅱ級、高度Ⅲ級、極高Ⅳ級[1](見表1)。 

3黃香灣隧道穿越巖溶段安全風險評估

3.1巖溶對隧道的危害

巖溶會對隧道工程的建設造成嚴重的危害。巖溶對隧道工程的危害見表2。

3.2風險事件的確定

3.2.1塌方風險分析根據現場地質調查情況,溶洞頂板和側壁圍巖較完整,除靠近掌子面處,其余地方未見明顯松動危巖和掉塊,溶洞洞頂和側壁自穩能力較好。溶洞內未見明顯洞室蓄水,僅“V”型溶溝處可聽見少量流水聲音,在溶洞洞頂和側壁局部段落,見裂隙水呈點滴狀滲出,滲水段落發育少量鐘乳石,平臺上可見石筍。巖溶發育段落,破壞了隧道圍巖的整體性,降低了巖體的強度,對圍巖的完整性及穩定影響較大,易導致坍塌及洞頂地表塌陷;當與隧道相距較近,或從隧道洞身穿過時,在巖溶水及軟弱填充物作用下,易導致塌方;隧道掘進揭穿巖溶水通道,易導致涌水、突泥發生,對隧道圍巖穩定及施工影響較大,當溶洞連通地表時,可能引起地表沉陷、塌陷,加劇了隧道塌方,影響施工進度,危及隧道施工人員生命安全,對隧道工程的建設造成極大的危害。綜合以上分析,巖溶段塌方風險等級判定為Ⅲ級[2]。

3.2.2突涌水風險分析根據水文地質條件,巖溶段地表水不發育,無大的地表水體,地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水。地下水的補給主要通過地表水沿裂隙面下滲補給,ZK13+300沖溝段隱約見水流聲,水量受天氣變化影響較大。預測隧道正常涌水量為937m3/d。綜合以上分析,巖溶段突涌水風險等級判定為Ⅱ級。

3.2.3結構設計風險分析由于溶洞橫向寬約13~45m,最大洞高約38m,為減少縱、橫向跨度,初步處理方案,在“V”型溶溝段(ZK13+290~ZK13+320),左線隧道右側每隔約10m設柱子1根,共計3根,柱子斷面3m×3m,采用鋼筋混凝土結構,柱頂與溶腔壁相接部位增設徑向準22mm砂漿錨桿,錨桿長4.0m,外露1.0m,并增加必要的膨脹劑,以保證柱子與溶腔壁銜接緊密。以此來穩定溶洞,確保隧道施工及運營安全。模擬大小尺寸約為42m×26m不規則溶洞,驗證巖溶段圍巖自身結構的穩定性。經計算,溶洞安全系數為1.1,在自然狀態下洞室穩定,無需設置鋼筋混凝土?;ぶ?。該計算為優化治理方案、取消鋼筋混凝土?;ぶ峁┝絲煽康氖葜С?。為驗證隧道襯砌結構設計的安全可靠,采用荷載結構法分別對穿越巖溶段明洞襯砌結構進行結構計算;采用地層結構法對穿越巖溶段采用Ⅴ級深埋型襯砌初期支護、二次襯砌進行結構計算。經過結構計算,巖溶段結構設計風險等級判定為Ⅱ級。

3.2.4初始風險等級評價通過黃香灣隧道穿越巖溶段風險等級的評價,塌方風險的最高風險等級為“Ⅲ級、高度”,突涌水、結構設計的風險等級為“Ⅱ級、中度”。具體統計見表3。

4隧道風險控制措施與殘留風險等級評估

4.1黃香灣隧道穿越巖溶段風險事件控制措施

4.1.1加強超前地質預報加強超前地質預報,對施工掌子面前方巖體情況、不良地質段落及可能造成的危害進行預測,指導隧道現場施工。

4.1.2隧道未完全置于溶洞空腔內控制風險措施加強支護,采取正確的開挖方法,從隧道初期支護的加強、監控量測、及時施工二次襯砌等幾個方面,確定一系列預防危害的施工預案。左線溶洞位于左右側邊墻處段采用C15混凝土回填,回填厚度≥2m,保證中巖柱≥5m;縱向每隔2m設置一處準160mm雙壁打孔波紋管與隧道排水系統相連。對于左線溶洞位于洞頂上段,采用泵送C25鋼筋混凝土澆筑護拱,厚度≥60cm,要求兩側嵌入巖石內≥50cm,再在其上施工150cm厚的棄渣緩沖層,對于單側露空范圍較大地段,為減少偏壓的影響,可考慮增設偏壓耳墻,完成后施做初期支護,施工時需要預埋準160mm雙壁打孔波紋管,并以Ω型排水管引出。部分地段基礎及路面下埋深4~6m深度的溶洞,對其采用C15混凝土回填,如有充填物,必須挖除,并增設排水管,保持原排水通路順暢。

4.1.3隧道完全置于溶洞空腔內控制風險措施首先施工C15混凝土基礎,然后施工鋼筋混凝土護拱,護拱厚度為60cm,護拱內采用明洞結構施工??悸竊謐笙哂也嗍實蔽恢迷鏨枰淮煨蘚嵬ǖ?,便于以后對溶洞處治進行檢修。

4.1.4做好施工防排水加強施工防排水工作,尤其是地表和洞內,因積水可使圍巖強度降低,從而導致塌方。

4.1.5監控量測結合現場圍巖和施工工法,重視施工監測,通過整理監控量測數據(主要以位移監測為主),掌握圍巖動態和支護結構的工作狀態,根據量測結果動態調整支護參數,有效的預測施工風險,避免塌方等,從而全面指導現場施工[3]。

4.1.6重視施工組織管理科學合理的施工組織管理是有效防止隧道施工塌方的重要因素,因此,在隧道施工過程中每道工序必須嚴格按照相關施工規范、具體的設計文件、詳細的施工組織等要求進行操作。

4.1.7制定事故應急預案制定塌方事故應急預案,將塌方造成的人員傷亡和經濟損失降至最低。

4.2隧道殘留風險評估結果

針對塌方風險等高度風險(Ⅲ級)采取相應的防護措施后,綜合黃香灣隧道穿越巖溶段各主要風險事件的殘留風險等級降低為中度(Ⅱ級)、低度(Ⅰ級)風險,在施工安全目標風險方面屬于可接受范圍,治理方案可行。

5結語

綜上所述,黃香灣隧道穿越巖溶段通過風險評估,確認施工中塌方初始風險較高。采取一定控制措施后,風險相應降低,能夠保證施工及運營安全。由于巖溶破壞了隧道圍巖的整體性,降低了巖體的整體強度,對圍巖的完整性及穩定影響較大,應分析溶洞自身的穩定性,采用合理的處治措施,確保隧道施工和運營。由于巖溶發育規律難以準確掌握、涌水量難以準確估計,建議隧道運營期間繼續跟蹤實施后的風險等級及風險因素變化,確保動態風險評估。

【參考文獻】

【1】劉曉蕾.巖溶隧道圍巖穩定性及其處治技術研究[D].重慶:重慶交通大學,2014.

【2】曹校勇.隧道突涌水致二襯??詿χ畏槳竅J].公路,2013(12):218-224.

【3】武贊.關于鐵路隧道風險評估方法的探討[J].鐵路工程造價管理,2007(6):8-11.

作者:奚魏征 潘屹 單位:中交第一公路勘察設計研究院有限公司

隧道安全風險評估與風險控制措施責任編輯:張雨    閱讀:人次