隧道施工风险评估篇（1）

【关键词】隧道工程；施工风险；风险评估

隧道工程就一定程度上较之于其他工程施工来说，极具复杂性、隐蔽性等特点，且投资风险大，不论是在设计、施工还是在决策方面，都会遇到诸多困难。通过风险评估，便可对在任何一个环节中存在的不确定因素进行分析，把不可预见的风险因素转变为定量指标，以此来帮助相关部门做出正确决策，减少受到风险因素的影响。

1赐敢岩隧道工程实例

赐敢岩隧道为单向行车单洞双车道分离式隧道，分离式隧道，净高5m，净宽10.25m，行车道宽2×3.75m。出口端左线隧道里程ZK51+824～ZK57+539，长5715m；右线隧道里程YK51+877～K57+546，长5670m。隧道平面线形为；左洞平曲线半径为：∞/2800∞/1000，纵坡-1.62%，右洞平曲线半径∞/2800∞/1000，纵坡-1.72%。设计行车时速80km/h；设计建筑限界：净高5.0m，净宽10.25m；衬砌结构为“复合式”。

2关于赐敢岩隧道施工风险的评估

2.1风险辨识

也就是对阶段所有潜在的风险因素进行分析、归纳、整理，并将重点放在那些会对目标参数产生较严重影响的风险因素上。结合施工工序、所处地形地貌以及工程地质等几个重要的方面进行综合考量。

2.2主要风险因素的分析

2.2.1超前地质预报经地表测绘、钻孔揭露、物探大地电磁（EH4）成果揭露：场区主要发育9条断层构造带，隧道轴线相交，（其中进口段5条断层构造带）对隧道的围岩的稳定性有一定的影响。由于我国山区分布较为广泛，且地质条件复杂多变，在隧道施工过程中，地质灾害频发，也由此，地质超前预报更是隧道施工中不可或缺的一项重要技术。但是，超前地质预报却也存在着不准确预报的风险。

2.2.2施工工序隧道场址区未见滑坡、崩塌、泥石流、采空区、熔岩等其他不良地质作用，隧址区现状整体较稳定，适宜隧道建设。洞身围岩级别以Ⅱ~Ⅲ级为主；隧道出口段及断层构造带和节理密集带内围岩级别为Ⅴ~Ⅳ级。洞口加强段和浅埋偏压V级围岩段采用CD法开挖。

2.2.3二次衬砌在隧道工程施工的过程中，就隧道边墙与拱部的二次衬砌浇筑来说，应采用移动式液压模板台车和泵送混凝土整体浇筑，以保证二次衬砌的密实，每模衬砌混凝土应连续浇筑，一次完成。二次衬砌施作时必须先浇筑仰拱和矮边墙，然后立模进行拱部混凝土浇筑，矮边墙与拱墙模筑混凝土间的纵向施工缝宜位于电缆沟盖板以下。就实际施工方面来看，进行二次衬砌施工的风险主要包括：未能一次性连续完成浇筑；未能在应留注孔浆的拱部进行预留，导致无法在二次衬砌后进行重填注浆；拆模时二次衬砌强度未能与设计强度的100%相符等等。

2.2.4防排水铺设衬砌背后的塑料防水板前，应在防水板内侧（靠近围岩侧）先铺设300g/m2无纺布，无纺布用暗钉圈固定在喷层上；防水卷材的铺挂应采用热风双焊缝无钉铺挂工艺，防水卷材搭接长度应不小于10cm并应保证接缝质量，防水板的搭接质量应采用气压测试进行抽检：两条焊缝间生成2.5巴的气压，在15min内，气压下降值应小于0.25巴；隧道沉降缝和施工缝设置橡胶止水带，纵向施工缝采用单液型遇水膨胀密闭胶；所有排水管路交叉部分，原则上均应采用市售成品；而在此施工中，主要存在如下几点风险：材料以及工法选择的不当、搭接质量不合格等等。

2.2.5施工对环境的影响通常来说在隧道工程施工的过程中，会不免涉及到有大量弃渣的外运，这也就会造成如下几点主要影响：将弃渣运往处置地的过程中，会对城市路面造成污染，同时由于风的作用，扬起干、细颗粒物，还会对城市大气造成污染。

2.2.6洞内环境对施工级施工者的影响在赐敢岩隧道的施工中，使用光面爆破或预裂爆破法，加之由于洞内作业环境恶劣，会造成以下几点影响：①由于钻孔、爆破等施工产生的粉尘；②内燃机的废气及废烟排放；③有机溶剂产生的有害气体；由于洞内通风差，易使工作者发生缺氧症，而由于大量粉尘的产生，会对施工者造成健康风险。

3隧道工程施工风险评估及应用

3.1风险评估方法

最常用的风险评估方法包括层次分析法、检查表法、流程图法、故障树分析法以及模糊综合评判方法等等。

3.2风险评估

依据本次施工特点，在以多层次模糊综合评判为依据的基础上，构建施工风险评估模型，对赐敢岩隧道施工风险因素发生及其对施工的影响，来判定施工风险大小。①在借助层次分析法的基础上，构建隧道施工风险评估指标体系；②以本次施工特点为基础，借助专家经验法的模糊估计方法，就各项风险因素做出风险评估；③通过风险评估矩阵的构建，得出基本风险因素的评价指标，继而通过加权平均的方法，确定本次工程施工中基本风险因素的风险水平等级；④借助多级模糊综合评价模型，得到整体风险水平等级。

4隧道工程施工风险控制

4.1超前地质预报

该方法作为基本的地质分析方法，必须加以强化，促进其预报水平的提高；在施工地质灾害的超前预报中，长期地质预报作为一项重要组成，应积极发展与应用。

4.2施工工序

注意以下几点施工工序的风险整治：隧道洞口开挖应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，尽量采用零开挖进洞技术，确保洞口边坡及仰坡的稳定；开挖爆破作业要点；初期支护。

4.3支护施工

隧道初期支护拱墙采用湿喷工艺喷射混凝土；隧道初期支护的仰拱采用模筑混凝土；喷射混凝土的回弹物严禁重复利用；新喷射的混凝土应按规定洒水养护。隧道爆破开挖后，应坚持先喷后锚的原则，隧道系统锚杆为有压注浆中空锚杆，以保证注浆质量，锚杆必须设置垫板，并灌注早强水泥砂浆，锚杆孔内注浆应密实饱满。

4.4防排水

为了促进围岩止水性能的提高，将透水系数提升上来，必须要做好下列几点风险控制措施：①做好整个隧道工程的施工管理工作，其中包括对使用材料的管理、选用技术的管理以及水质管理；②严格依据施工目的、实际的地质条件选择压注材料。

4.5施工对环境的影响

对施工进度进行详细、合理、规范的安排，做好对弃渣运输的环境保护举措，尽量将由于弃渣运输而造成对周围环境的影响控制到最小；弃渣还应做好临时的覆盖保护工作，避免诱发水土流失的问题；依据当前节能、环保的基本观点，合理处理、管理产生的渣土。4.6洞内环境对施工级施工者的影响对隧道工程施工过程中，在洞内恶劣条件下施工时产生的粉尘浓度进行长期、持续、严格的测定，实际掌握粉尘情况，以便于做出相应的应对举措；同时，严格控制好在洞内所有施工人员的工作时间。

5结束语

由于无论是风险评估还是其应用管理都具有动态性，并不是一成不变的，因此，在实际工程的施工过程中，还应做到随时更新相关信息，继而更新评估模型，以此来得到更为准确的风险评估结果。

参考文献

[1]夏润禾，边玉良.山岭地区铁路隧道施工安全风险评估及管理研究———以贵广铁路客运专线金宝顶隧道为例[J].中国安全生产科学技术，2012，08（10）：64~71.

[2]雷进生，包磊，陈建飞，等.基于模糊概率方法的软土隧道结构性态风险评估[J].地下空间与工程学报，2012，08（4）：847~851.

隧道施工风险评估篇（2）

2隧道施工风险管理内容和过程

隧道施工风险管理的内容和过程大体归纳为风险识别、风险分析、风险评估和风险应对4个方面。

2．1风险识别

铁路隧道工程施工的风险识别就是在诸多的影响因素中抓住主要因素，从而辨识出可能影响隧道工程建设质量、安全、工期、费用、环境等目标的风险因素。识别内容包括在施工过程中，哪些风险应当考虑，引起这些风险的因素有哪些，这些风险的后果及其严重程度如何。识别的原则是收集和研究资料、确定分析方法、确定隧道施工风险的主要类型、分析主要风险的构成、建立风险系统及采取的应对措施等。

2．2风险分析

进行隧道施工风险分析，有助于确定不确定因素变化对施工方案的影响程度，有助于确定工程造价对某一特定因素变动的敏感性。所以要针对施工方案中存在的不确定性因素，分析其对实际环境和施工方案的敏感程度，预测并估算相关数据和采取预防措施的费用，或在不同情况下得到的收益以及不确定性因素各种机遇的概率，对此作出正确的判断等。

2．3风险评估

在识别和分析可能发生的风险事件后，要对其进行相应的风险评估。风险评估就是对发生风险的概率及其破坏性后果做出评价。隧道施工风险评估是一个非常复杂的系统，在施工前期，要针对地质等不确定性因素，通过定性的风险评估方法对影响施工的关键因素进行预测，为制定和优化施工方案提供数据基础;在施工过程中要针对地质信息、周围环境及设计目标等，选用定量的风险评估方法进行全面准确的评估。定性的评估方法有层次分析法和专家调查法等，定量的风险评估方法有敏感性分析法和风险矩阵法等，本文将采用风险矩阵法对石长铁路柞树湾隧道施工进行风险评估。

2．险应对

风险应对是指在确定了施工中可能存在的风险后，在分析出风险概率及其风险影响程度的基础上，根据风险性质、项目设计参数、项目总体目标和对风险的承受能力而制定应对措施，将存在的风险降到最低或可控制范围内。风险应对措施有风险回避、风险控制、风险分担、风险自留和风险转移等。

3石长铁路柞树湾隧道施工风险识别与分析

3．1工程概况

柞树湾隧道位于长沙市开福区新港镇，属于石门至长沙铁路增建第二线工程中的联络线隧道，用于连接京广线与石长铁路，隧道起讫里程为BXDK1+865～BXDK3+929，全长2．064km。其中明洞1．284km，暗洞780m，洞身最大埋深17m左右。柞树湾隧道下穿长沙绕城高速公路，在BXDK2+520～+540段与既有石长铁路下行线垂直相交，在BXDK2+585～+615段与京广铁路、捞霞联络线相交，在BXDK2+670～+705段与石长铁路上行线成110°夹角相交，在BXDK3+760～+840段与长沙市主干道金霞路(芙蓉北路)近似垂直相交。该隧道地理条件复杂，地质条件较差，基本为Ⅴ级围岩～Ⅵ级围岩，地面有水塘及大量民房，施工难度大，安全要求高。

3．2施工风险识别与分析

在施工准备阶段，首先收集该隧道地段的水文和地质资料、设计和技术标准、下穿铁路和公路及其他建筑物的情况，针对编制的施工方案和拟采用的工法等，对所需资料进行全面分析。根据施工图设计阶段所做的风险评估结果和相关资料以及合同中反馈的有关信息，针对现场情况和施工水平对施工中可能发生的风险进行了识别，归纳起来分为2类，施工技术风险和施工管理风险。该隧道施工管理风险包括施工进度风险、项目成本风险、施工质量风险和安全风险。施工进度风险主要指现场环境条件和施工过程中存在不确定因素会导致工期延误;项目成本风险指直接成本和间接成本控制不当会导致工程投资增加;施工环境发生变化，管理人员和施工人员责任心不强，施工机械操作不当，施工方案存在不确定因素都会引发施工质量风险;防范措施不到位，施工过程中发生塌方、涌水、触电、火灾、爆炸、机械伤害等安全事故，会引发安全风险。

4柞树湾隧道施工风险评估

采用风险矩阵法对柞树湾隧道施工进行风险评估(即采用概率理论对风险事件发生的概率和后果进行评估)，先对风险评估中的威胁、脆弱性、资产3个基本要素进行识别、并赋值，从而确定风险事件中威胁出现的频率、脆弱性严重程度、资产的价值3个评估指标值;然后根据风险基本要素识别的结果和矩阵法原理，由威胁出现的频率和脆弱性严重程度计算风险发生的概率值，由脆弱性严重程度和风险事件作用的资产价值计算风险后果值;最后根据风险发生的概率值和风险后果值确定风险等级。

隧道施工风险评估篇（3）

中图分类号：U455.1 文献标识码：A

隧道工程建设项目是一个投资大、工期长、专业多、涉及面广的复杂系统工程，且由于在实际的施工过程中往往存在许多不确定和不可预见因素，使得整个工程在安全性方面面临着风险。对于这些项目进行完善和系统的安全风险管理，可以预见可能出现的危险和灾害，从而采取有效地预防和控制措施，甚至启动相应的应急方案，处理各种风险源所造成的不利后果，使整个项目以最小的成本获得最大的回报。

1.隧道工程风险评估的基本概念

1.1 基本概念

虽然不同的专业和背景对风险的定义大都不相同，但是风险可通俗定义为：

R=Pf C （1）

式中的R为风险，其具体含义为应尽量避免发生的事故风险值，一般风险值的单位为经济损失或人员的伤亡数，风险值的单位也可以是单位时间内事故发生所造成的经济损失或人员的伤亡数量；Pf表示的是系统风险概率或系统失效概率，也可表示为单位时间内系统发生事故的次数或频率；C表示的是系统发生的事故所损失的风险或者风险后果，或直接表示为工程发生事故的后果，C的含义是工程中所出现的突发事故的危险性的一种度量，其单位一般是事故造成的经济损失或者人员伤亡的数量。（1）式表明，风险可简单的看成是工程事故发生的概率与事故所带来的损失程度的乘积，用数学语言描述的话可表示为：

R=f（Pf ，C） （2）

（2）式中的函数f为乘积函数，这样风险就定义为事故发生概率Pf 和事故所造成的损失程度C的乘积。

1.2 基本流程

风险的管理流程是一个动态循环的过程，且这个过程应贯穿于隧道施工的整个过程而不能仅限于施工的某个特定阶段。风险管理的过程应包含风险辨识、风险的分析与评估和风险的应对三个大部分，详细步骤如下：

（1）确定隧道施工过程中的潜在风险，一般要确定施工过程中的潜在风险，需要业主、施工单位、设计单位和勘察单位先确定专家组，再由专家组经过仔细地勘察后初步商讨施工过程中可能存在的潜在风险并对风险进行商议以制定详细的风险汇总表。

（2）在得到风险汇总表的基础上，需要制定合理的风险评估模型对专家组制定的风险汇总表进行风险的评估，并评价潜在风险对于整个施工过程的影响，通过对施工项目存在的潜在风险的评估，能寻找最合理的风险控制措施，并在风险控制措施的基础上对整个项目施工过程严格把控，以达到尽量避免事故发生的目的，也保障了整个项目施工能在预定的时间内顺利完工。

2.隧道工程L险评估

2.1 风险辨识

对隧道工程进行风险评估的首要工作为风险辨识。由于隧道施工建设中常发生一些安全事故，严重的甚至导致大量人员伤亡，所以在隧道工程建设中，要做到全面无遗漏的风险辨识。考虑到具体的施工过程中的潜在风险因素太多，而且不同的因素往往会使整个问题更加复杂，所以如何将复杂多样的因素合理的简化是风险辨识的主要工作内容，以下就此问题简单介绍两种方法。

2.1.1 分解原则

分解原则的具体含义为将复杂的事物分解成容易被认知和学习的简单事物。在目前的隧道施工工程的整个系统中，一般采用的分解方法是将整个工程的系统分解为技术风险、经济风险、投资风险、资源风险以及环境污染风险等。

2.1.2 专家调查

由于实际工程中的风险评估难以运用实际的实验方法进行检测，而且隧道施工中的风险因素具有复杂性和多样性，所以目前大多运用的是专家调查的方法。先就目前常用的两种专家调查方法进行简单介绍。

（1）智暴法。顾名思义，智暴法采用的是集思广义的方法，通过一定数量的专家进行实地考察，再将专家的意见进行总结汇集，一般可以在专家中成立小组的模式，或者单人考察的模式，最后可采取小组开会的模式，要求参加人不能太多，十人以内较为合适，同时要求参加的专家组人员应没有任何的压力与约束，例如可以在小组之内不要设立领导人员。

（2）SWOT分析法。SWOT中字母分别表示的是Strength（优势）、Weakness（劣势）、Opportunity（机遇）和Threat（挑战）。SWOT分析法是一种环境分析法，它的着重点在于不同的项目之间的比较。SWOT分析法首先比较不同项目之间的优势和劣势，再通过与本行业的平均水平进行比较以实现风险辨识的目的。SWOT分析法的原则是客观化，这就要求在分析的过程中不能加入任何的主观因素，必须要尊重事实。

结合赐敢岩隧道工程实例，依据风险事故发生率的大小，可将风险划分成5个等级。

2.2 风险评价

在实际的隧道工程中风险评价的方案有很多种，下文就隧道工程中的概率风险评价方案进行简单介绍。

首先定义风险的发生概率函数为：

Fi（≥xi，t）=∫∞x j fj（xj，t）dxj （3）

式中的fj（xj，t）为风险概率密度函数，其含义为某个事件在某个时刻发生某类风险的概率密度。可推出Fi（≥xi，t）的含义为某个时间在某个时刻发生某类事故所带来的危险值大于或等于xi的累积频率。且由于事故发生的累积风险频率受到多个时刻t的影响，和整个时间的后果可能又有k类影响，所以得到总风险的函数为：

Ri（t）=Σkj =1ai（j）∫0∞ fi（xj，t）dxj （4）

式中的ai（j）为事件造成的某类后果的第k类后果中的第j类的后果因子，其表示的是后果的总体损失价值，单位为人员伤亡数或者财产的损失数量。

例如依据赐敢岩隧道工程实例，见表2，可对施工的风险因素发生及其对施工的影响，划分等级并判定其施工风险的大小。

3.1 重点风险：隧道涌突水、突泥风险的控制措施

实际隧道施工过程中有着多种风险因素，其中隧道涌突水、突泥风险是最为突出的重点风险。由于实际的隧道施工过程中的突水突泥的形式具有多变性且多样性，针对不同的形式控制方法也不同，所以在实际施工中要针对事故发生的实际情况采取相应的处理方法，比如沈海复线A7项目部赐敢岩隧道工程中，对隧道涌突水、突泥风险控制措施就比较充分。具体总结如下：（1）加强地质预报，在隧道开挖施工的前期，就应对岩溶及断层涌突水突泥可能性做一份详细的评估报告，同时在施工期要加强地质报告，具体要求为加强地表即洞口段的重点断层处进行地质预报工作等；（2）超前预加固，在实际的隧道施工过程中，对断层破碎带采取先加固后开挖的措施能大大减少事故发生的概率，在施工开挖的过程中，一般会适当加大开挖断面的预留变形量，这样能确保净空断面值，进而减少了风险发生的概率；（3）注浆封堵，针对实际施工中出现涌突水突泥的地段，若采用超前帷幕预注浆对发生突水突泥的部位进行封堵，能在事故扩大之前有效的控制涌突水突泥。

3.2 次重点风险的控制

次重点风险的控制主要为洞口段边、仰坡围岩失稳风险的控制和隧道顶部塌陷、地表水源枯竭风险的控制，洞口段边、仰坡围岩失稳风险的控制要求对开挖爆破时的洞口周围的地质、地形以及地貌等情况进行实地勘察，并根据勘察的情况设置爆破点和爆破量，同时在爆破后要求及时清除危石、危土，并对爆破后的坡面进行网喷，并加强坡面变形量的监控以确保施工的安全性。比如关家沟隧道地处低丘陵区，进出口均为耕地。在施工中对次重点风险的控制尤为严格。隧道顶部塌陷、地表水源枯竭风险的控制的具体做法为在地表设置一定数量的检测桩对地表水进行监控，如果发现隧道的顶部出现开裂等现象，应马上停工并采取保护措施。

结语

由于无论是风险评估还是其应用管理都具有动态性，并不是一成不变的，因此，在实际工程的施工过程中，还应做到随时更新相关信息，继而更新评估模型，以此来得到更为准确的风险评估结果。

参考文献

[1]沈建明.项目风险管理[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]邓丽娜.层次分析法在隧道工程风险评估中的应用[J].四川建筑，2005（1） ：142-143.

隧道施工风险评估篇（4）

中图分类号：U455文献标识码： A

浅埋偏压隧道施工是我国隧道工程中一个重要的组成部分，其对工程的施工技术上有着较高的要求，需要对多方面进行认真的考虑。对此，文章通过下文对浅埋偏压隧道施工力学效应与风险评估上进行了阐述，进而为以后类似工程的施工提供一定的借鉴作用。

一、力学效应分析

1、确定荷载

开挖隧道工程，容易将围岩原来的平衡状态破坏，同时，也会有一定的变化出现在隧洞四周各个点的应力中，有位移的情况出现在各个点中，需要重新调整应力，来争取平衡。因为挖掘，就会有一定的变化出现在主应力方向和隧洞岩体应力中，应力重分布即为这种现象。应力状态在应力重分布之后，即为围岩应力情况，进而对围岩以前的原始应力状态进行区分。在隧道围岩和支护结构相互接触的时候，就会有一定的荷载作用出现在支护系统中。地下工程支护结构荷载密切的联系着地下岩体的地应力，还同结构刚度和开挖影响上联系密切，因此，对于地下工程结构荷载进行正确确定，应力荷载图如图1所示。

图1

2、分析围岩应力场

在对隧道进行评价中，围岩应力是其中的主要指标，要对隧道的主要应力、围岩塑性区和主应力矢量图等进行综合的分析，其应力图如图2所示。

一般的时候，在受压的状态下存在着围岩的大部分区域，应力集中的现象会出现在隧道的某个部位中，应力值一般都比较大。有硬拉力区会存在于左右拱脚、隧道拱顶处，就会由塑性区取代各个受拉区，这样就会有很大的范围存在于塑性区中，因此围堰就会失去稳定，并且通过相关调查发现，会有不对称的应力存在于隧道中，这样就会存在较为严重的偏压。

图2

3、分析支护结构力

在设计隧道结构时，设计人员往往非常关注于支护结构施工和施工完成的内力，在工程设计中，其是当中的关键指标，所以，对于不同条件下的支护结构内力进行探讨和研究也是不能缺少的。

锚杆、二次衬砌和喷射混凝土为本次对支护进行研究的主要内容。分析喷射混凝土内力情况，在工程中，左右不对称的情况会明显的出现在喷射混凝土轴力当中，说明在轴力中已经表现出了偏压效应；并且剪力和喷射混凝土弯矩也有不对称的情况出现，在隧道的某个部位中容易出现剪力和弯矩的最大值。分析锚杆轴力的分布情况，拉力值在其中会非常大，这样受压的情况就会出现在隧道的某个部位中，和一般情况下锚杆受力特征进行比较，这是偏压情况锚杆受力与其的主要区别所在。

4、分析边界的条件

在模拟隧道结构的有限元数值时，在进行计算的过程中，通常对代表性强的典型断面进行选择，对于原始岩体的状态用边界条件来估量，数值模拟结果的准确性和正确性在一定程度上是由边界条件的选择来决定的。为了将边界效应影响计算结果的程度降低下来，应该是具体的情况同边界的条件尽量的保持一致，这样需要有足够大的模型，然而，存在过大的模型，又会出现过大的计算范围，就会增多网格单元的划分，这样就会大大的提升计算的工作量，相应也不会过多的提高计算的精度。

因此，在具体的研究过程中，对隧道开挖影响四周岩体的情况在普通的情况下进行计算，进而将和具体工程相互符合的便捷条件获取出来。

二、风险评估

有着一定的复杂性存在于隧道工程中，有着较大的不确定性存在于隧道开挖中，针对复杂区域实施不确定性的分析是非常必要的。

辨别隧道施工围岩的稳定性：因为此项工程较为复杂，有着较多的不确定性因素，这样就会有一定的风险存在于隧道的开挖中，现阶段设计隧道工程时，以工程类比和简化计算为主，辅以有限元的计算，因为在很大程度上简化了隧道工程的计算模型，并且将很多情况建设了出来，这样就难以保证计算模型中模型参数的正确性，有很大的不确定因素存在于参数的取值中。

首先，辨别偏压程度。地质因素、施工方法和地形因素等会影响到偏压隧道的形成。这样在判断隧道偏压程度中，一个公认的定义现阶段还不存在，分析具体的工程项目，不对称情况出现在隧道中是偏压隧道的一个主要的特征。所以，在对这种不对称情况在偏压隧道开挖之后进行分析，是对偏压程度进行研究的一种非常有效的方式。

其次，辨别围岩强度发挥程度。在没有明显的特征存在于隧道偏压效应中时，在开挖隧道之后，并没有绝对稳定的状态存在于围岩中，比如，一些工况中没有存在于偏压效应不明显的情况，但是，自承能力在隧道围岩中已经被充分的发挥了出来，充分的发挥出了围岩的强度，这样就会有塑性区即将出现在围岩中，所以，面对这样的情况，就未必会有比较稳定的隧道。所以，应该在围岩强度发挥程度或者隧道围岩的自承能力发挥程度的基础上，来进一步的辨别隧道的稳定性。

对于隧道围岩强度的发挥程度或者自承能力发挥程度，用隧道围岩的自承效应系数表现出来，存在着越低的自承效应系数，就会有越高程度的围岩强度发挥存在，这样就证明围岩并不够稳定；相反，其存在越高的自承效应系数，就会有越低的围岩强度发挥程度存在，这样围岩的稳定性就会越高。

再次，辨别浅埋偏压隧道施工的稳定性。通过上面的分析我们知道，对隧道围岩自承能力的发挥程度和隧道偏压效应的强弱应该综合的进行考虑，来有效的辨别浅埋隧道开挖的稳定性：

第一，对于隧道的偏压效应程度，从偏压隧道左右拱肩Y向位移的差值来进行衡量，有越大的位置差值存在于隧道左右拱肩Y向位移中，表明有较强的隧道偏压效应，这样就说明隧道的稳定程度不够；当位移差值不大的情况存在于隧道左右拱肩处，则表明隧道没有过强的偏压效应，这样就证明隧道较为稳定，在判断中，还需要根据这一步再次进行细化。

第二，一些隧道中一旦没有较为明显的偏差效应，在对隧道的稳定性进行判定的过程中，应该对围岩的自承能力发挥程度上进一步去考虑分析，有着越低的围岩承载效应系数，表明有着越高的隧道围岩自承能力发挥程度，这样就会有越低的围岩安全储备，这样隧道的稳定性相对来讲也就越低，对应的隧道稳定性就会越强。

三、控制措施

根据以上力学效应的相关分析及对其风险的评估，为了更好控制施工，采取以下主要措施：

（一）使用长管棚进行支护

使用管棚花管进行扩散注浆，这样的方法可以将岩体的结构改变，能够将破碎的岩体形成固结的岩体，使用钢管注浆，能够提高管棚的抗剪切能力，整个管棚通过洞口承重墙能够在一定程度上将山体对围岩的压力减轻，将偏压的不良影响有效减轻。

（二）采用三侧壁导坑法工艺施工

由于隧道的跨度比较大，埋深比较浅，围岩的级别相对较低，造成洞身的受压不平衡，为了减小开挖面，一般采用三侧壁导坑法工艺施工，首先开挖中导坑，之后再开挖侧导坑。在中隔墙结束施工之后，及时对中隔墙的两侧进行支撑，可以架设水平支撑，使其支撑能力增强。

（三）用卸载的方式将偏压改变

隧道的出口处处于偏压地段，对此的控制措施应该采用卸载反压回填土的方法，这样能够有效地调整隧道出口处的偏压，在卸载反压回填施工结束后，要对回填面进行喷射砼防护施工。

四、结语

综上所述，在社会经济发展的推动下，我国的隧道工程获得了前所未有的发展。但是，因为施工环境的日益复杂化，并且浅埋偏压隧道的施工项目在不断地增多，所以在具体施工的过程中，我们需要对施工力学效应上进行认真的考虑，进而将施工及后期应用中的风险降低下来。这就需要有关的施工单位及施工人员需要认真的学习当前的重要理论知识，为我国工程建设的安全顺利进行提供一定的保证。

参考文献：

[1]张传庆.基于破坏接近度的岩石工程安全性评价方法研究[D].武汉：中国科学院.武汉：中国科学院岩土力学研究所.2006 .

[2]熊雄.基于有限元模拟和贝叶斯网络的隧道开挖风险分析[D].北京：清华大学.2008 .

隧道施工风险评估篇（5）

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0144-02

风险(Risk)是指损失发生的不确定性,它是不利事件或损失发生的概率及其后果的函数[1～2]。根据这一定义,风险可以通过量化来衡量,可将其表达为:

式中,为风险事件发生的可能性;为风险事件发生对工程项目的影响结果。

对于大型土木工程项目如隧道工程等,受到社会和自然环境的影响,其建设一般均需很长的建造期和较高的造价以及众多参与者。由工程项目开始到完成的过程中以及建成后的运营阶段,都存在很多的风险和不确定性。如果可以对风险适当地加以控制,则可以产生巨大的社会效益和经济效益。隧道工程全寿命期内的风险包括施工风险、合同风险及市场风险等多种。本文仅就隧道施工过程中的风险管理相关内容进行阐述,对在施工过程中可能发生的风险就识别、评估方法,以及减轻和控制的措施进行分析与探讨,为隧道施工风险管理提供参考[3]。

1 隧道施工风险的特有特征

隧道施工属于地下作业,照明通风、岩爆塌方等问题都是地下施工有的问题。另外,由于地质勘探的局限性、隧道所处地质条件的复杂性和多变性,地质条件的优劣及是否准确勘察直接影响隧道施工安全、质量和进度。所以,隧道工程施工风险除具有一般风险的特征外,还具有许多自身所独有的特点,主要表现为隧道施工风险对工程地质和水文地质条件具有高度依赖性,以及由此产生的隧道施工风险的隐蔽性和风险发生的随机性。同时,隧道施工风险的后果非常严重,影响较大,且隧道工程施工的开展也会加大风险发生的可能性。另外,隧道施工风险还与其现场环境等有一定关系。

根据隧道风险的特点,结合已有研究和经验积累,隧道工程施工中常见的风险因素具体包括施工风险(如可能造成重大风险事故的塌方、岩爆、突水等),技术风险(如施工技术不合理、爆破控制不当等),自然风险(如不可抗拒的自然灾害等),管理风险(如管理人员不合格等)和设备风险(如设备安装事故等)[4～5]。

基于隧道施工风险诸多的独特性,在隧道施工过程风险管理中充分认识与了解这些特性,针对不同的特性采取相应的措施等予以应对和控制,以实现对隧道施工风险的有效管理。

2 隧道施工风险管理的基本内容

隧道工程项目是一个投资大、工期长、涉及面广的复杂系统,在这些项目的建设过程中还会存在许多的不确定性和不可预见的因素,因而隧道工程建设中存在较大、较多风险因素。为使各风险因素对工程项目造成的不利影响降至最低,有必要在隧道工程施工中实施合理有效的风险管理。通过风险规划、风险分析和风险监控,科学合理地使用管理方法、技术手段对项目涉及的风险实施有效控制,主动系统地对项目风险进行全过程管理及监控,达到降低项目风险,妥善处理风险事故不利后果的目的[6]。

3 隧道施工风险识别与评估

隧道施工风险管理的目的是通过有效的风险管理使隧道施工过程中可能产生的风险及后果降至最小。而风险识别作为整个风险管理的开始和基础,能否准确、全面识别风险因素显得尤为重要。风险评估则是在风险识别的基础上,通过系统分析和判别风险的各种因素,综合评价其影响水平。

简单来讲,风险识别的首要任务是找出风险因素,并定性判别风险的性质、发生的可能性以及对工程项目的影响水平。即通过某种或几种方法的结合,尽可能全面地对工程项目所面临的和潜在的风险,并加以分析、判断、归类的过程。目前隧道工程中常用的风险识别方法整体上分为定性的、定量的和综合的三种识别方法。定性的识别方法一般比较直观,对识别人的经验水平等要求较高,主要有专家调查法,幕景分析法,头脑风暴等;对于较为复杂的隧道工程一般需要比较系统的风险识别,定量的识别方法主要有敏感性分析,蒙特卡罗模拟,故障树分析法等;而综合的风险因素识别方法综合了定性的和定量的分析方法,主要有系统动力学,影响图分析法,SWOT分析方法等。

在准确、全面识别风险事件后,要对其进行相应的风险评估。目前常用的风险评估方法有十多种。总的来说,风险评估方法可分为定性的和定量的风险评估两种。隧道施工风险评估是个非常复杂的系统,在隧道工程建设前期,由于地质等不确定性,获得的信息量较少,这时可通过定性的风险评估方法对影响隧道施工的关键因素如工期、费用等进行预测,为方案决策提供数据基础;而在结构详细设计及施工运营阶段后,地层信息、周围环境及设计目标等参数已较明确,在借鉴已有工程经验的基础上,可选用定量的风险评估方法进行全面准确的评估。然而,不同的风险评估方法由于数理机理不同,在分析问题的深度、广度和精确度方面亦不相同。目前主要采用的风险评估方法[7]有定性的和定量的分析方法。其中定性的方法有风险矩阵,风险指数,MS风险评价体系;定量的主要有Mult irisk、TCM模型、DAT模型、CEVP模型等方法。

隧道施工风险评估篇（6）

1 项目概况

山区高速公路施工过程的安全问题历来备受重视，而山区高速公路施工过程的危险源尤其是重大危险源是导致工程施工事故的根源。为控制山区高速公路施工过程的安全风险，预防施工事故的发生，则需进行山区高速公路施工过程危险源评估及控制[1-5]。

作为河南省高速公路规划中的豫西一纵的重要组成部分，三淅高速由卢氏至西坪、西坪至寺湾（豫鄂省界）段高速公路两个项目组成，全长122.714公里。全线包含主线特大桥9座，主线大桥90座，隧道27座等，全线桥隧比58.58%。其中豹子岔隧道采用分离式隧道（测设线间距：进口26.21m，出口28.31m）。隧道左线起讫桩号为：ZK10+230～ZK10+760，平面位于RL-3600圆曲线接RL-2600圆曲线上，纵坡为2.2%/1950，长530米，最大埋深约115m；右线起讫桩号为：YK10+249～YK10+767， 平面位于RL-3400圆曲线接RL-2520圆曲线上，纵坡为2.2%/2026.833，长518米，最大埋深约106m，设置一处人行横通道，属中隧道。

2 风险源评估

2.1 风险估测方法

风险估测是采用定性或定量的方法对风险事故发生的可能性及严重程度进行数量估算。本评估采用LEC法进行风险估测。该方法采用与系统风险率相关的3个方面指标值之积来评价系统中人员伤亡的风险大小：L为发生事故的可能性大小；E为人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；C为一旦发生事故会造成的损失后果。风险分值D=LEC。D值越大，说明该系统危险性大，需要增加安全措施，或改变发生事故的可能性，或减少人体暴露与危险环境中的频繁程度，或 减轻事故损失，直至调整到允许范围内。

2.2 量化分值标准

为了简化计算，将事故发生的可能性、施工人员暴露时间、事故发生后果划分不同的等级并赋值。如表1-表3所示。

根据公式D=LEC就可以计算作业的危险程度，并判断评价危险性的大小。其中的关键还是如何确定各个分值，以及对乘积值的分析、评价和利用。将结果按表4分级。

2.3 风险矩阵的建立

《公路桥梁和隧道T 程施工安全风险评估指南（试行）》（交质监发[2011]217号，以下简称《指南》）中推荐采用风险矩阵法对重大风险源动态估测[6]。按照事故发生的可能性、事故后果严重程度建立风险矩阵表。

根据《指南》要求，结合风险矩阵法，专项风险等级分为四级：低度（Ⅰ级）——有一般危险，需要注意、中度（Ⅱ级）——显著风险，需加强管理不断改进、高度（Ⅲ级）——高度风险，需制定风险水平措施、极高（Ⅳ级）——极高风险，不可忍受风险，需纳入目标管理或制定管理方案，如表8所示。

结合实际，豹子岔隧道围岩较破碎，易发生坍塌事故，故确定了豹子岔隧道的重大危险源为隧道坍塌，以下将坍塌作为重大危险源进行评估。

2.4 施工管理引发的事故可能性评估指标

根据《指南》要求，人的因素及施工管理引发的事故可能性的评估指标体系，按表9计算指标分值M。

施工企业资质为公路工程总承包壹级，总包企业资质A为1分。无劳务分包由企业自己组织施工，有资质，B为0分。历史发生过一般事故，C为1分。作业人员经验较为丰富，D为0分。安全管理人员配备基本符合规定，E为1分。安全投入基本符合规定，F为1分。机械设备配置及管理符合合同要求，G为0分。专项施工方案可操作性强，H为0分。

经计算：M=A+B+C+D+E+F+G+H=4，根据《指南》中的指标体系可得折减系数γ为0.9。

3 坍塌事故风险评估

3.1 坍塌事故可能性评估

根据项目实际情况，结合《指南》中关于坍塌指标体系建立要求，建立坍塌事故可能性评估指标，如表11所示：

隧道施工区段评估指标分值：

R=C×A+B+D+E+F

V级R=C×A+B+D+E+F=1×4+1+1+1+1=8

Ⅳ级R=C×A+B+D+E+F=1×3+1+1+1+1=7

人的因素及施工管理引发的事故可能性的评估指标体系如表12所示。

M=A+B+C+D+E+F+G+H=2

依据安全管理评估指标分值与折算系数对照表，折减系数为0.8。

按《指南》要求，建立隧道施工坍塌事故可能性等级标准，如表13所示。

3.2 坍塌事故后果预测

经过计算，隧道发生坍塌的可能性为可能。隧道如果发生坍塌，会造成暴露在施工作业环境中的3至10名作业人员发生死亡事故，后果较为严重。

3.3 坍塌事故确定风险等级

结合表8建立的风险矩阵：

Ⅴ级施工区段事故可能性等级：P=R×=8×0.8=6.4，6≤P

Ⅳ级施工区段事故可能性等级：P= R×=7×0.8=5.6，3≤P

坍塌事故为高度（Ⅲ级）风险，需制定风险消减措施。

3.4 风险分布表绘制

按《指南》要求，完成重大风险源估测后，应根据隧道工程进度表，绘制施工安全风险分布表，如表14所示。

4 重大风险源控制措施与实施

经评估，豹子岔公路隧道施工过程存在发生坍塌事故的偶然性，且该事故为重大风险源。坍塌事故属于中度可接受风险，需加强监控，并对坍塌采取以下控制措施，如表15所示。

5 结语

通过评估发现，豹子岔隧道在施工过程中可能发生坍塌、高空落物、人员高处坠落、触电、机械伤害等风险，隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩施工区段易坍塌，从而导致施工难度加大，可能对隧道施工的安全、工期、投资及第三方造成不利影响。所以在山区高速公路施工过程中，一方面应严格执行各项风险控制措施计划，并对控制措施的执行效果进行评审与检查；另一方面，根据工程施工过程内外条件的变化有针对性的提出不同的风险控制措施处理方案。另外， 应实时检查是否存在被遗漏的危险源或新的危险源，若存在需对新发现的危险源进行辨识与控制，对风险做好动态管理，从而达到控制风险、减少损失、确保施工安全的目的。

参考文献：

[1]中国建筑股份有限公司.施工现场危险源辨识与风险评价实施指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]王开凤，张谢东，王小璜等.大规模山区高速公路施工危险源辨识与风险控制[J].武汉理工大学学报，2009，33（6）：1096-1099.

[3]夏润禾，周云，于红利.其岭隧道施工安全风险评估与控制技术研究[J].安全与环境工程，

2012，19（6）：131-136.

隧道施工风险评估篇（7）

中图分类号：X820.4文献标识码： A 文章编号：

1引言

隧道工程具有施工技术复杂、施工项目多、不可预见风险因素多和所处介质复杂多变等特点，是一项高风险建设工程[1]。目前国内外对隧道风险评估的研究日益深入，许多权威机构如国际隧道协会、中国土木工程学会已颁布了一系列相关规范规定，许多专家学者如Einstein H. H.[2]、黄宏伟[3]、仇[4]等已在该领域有所建树。

本文以新作坊隧道为工程依托，建立了适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评价指标体系，提出综合利用层次分析法（AHP）[5]、专家调查法对其进行风险评估，并根据评估结果提出了有针对性的专项设计。以期为同类工程的风险评估及专项设计提供借鉴。

2工程概况

新作坊隧道位于重庆市合川区铜溪镇境内，总长为466m，起始于DK888+177，终止于DK888+643。隧址区为丘陵地带，最大埋深约89m，植被较发育，附近交通条件较差。隧址区基岩多，全隧穿越侏罗中统上沙溪庙组（J2s）紫红色泥岩夹砂岩，进口附近分布有坡残积（Q4dl+el）粉质粘土，出口附近少量人工填土（Q4ml）和坡残积（Q4dl+el）粉质粘土。隧道通过地段主要由泥岩夹砂岩组成，泥岩为相对隔水层，砂岩孔隙水水量有限，地下水不发育，预计隧道涌水量不大，地下水无侵蚀性。

该隧道DK888+177~DK888+600段为三线并行段落，DK888+600~DK888+626段为暗挖不等跨双连拱段，DK888+626~DK888+643段为明挖不等跨双连拱段（如图1所示）。该隧道穿越地层岩性为砂岩加泥岩，分化较严重，岩体较破碎，埋深较浅，地形偏压。DK888+600至DK888+643段采用不等跨连拱结构隧道通过，部分暗挖部分明挖，由于隧道开挖跨度、高度较大，致使施工阶段洞顶坍塌风险极大，有必要进行风险评估及专项设计。

图1 隧道出口平面图

3工程风险评估

针对新作坊隧道工程情况，首先结合事故统计、现场调研以及专家咨询等方法建立适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估的指标体系，利用层次分析法计算出各层指标权重，从而最终评价出风险发生的概率。

3.1 建立风险评价指标体系

在对隧道力学行为、风险因素以及本隧情况仔细研究之后，建立了适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估的指标体系，如表1所示：

表1风险评价指标体系

3.2 构造判断矩阵

建立风险评价指标体系后，可利用专家调查法对同层元素作两两比较，构造判断矩阵。专家小组由熟悉该工程的专家学者、设计施工技术人员等组成，人数为10人。针对本工程，构建出的逻辑层判断矩阵如下：

同理，可得到因素层风险因素各自的判断矩阵B1、B2、B3。

3.3 计算判断矩阵的特征向量

本文利用方根法计算判断矩阵的权重向量，以矩阵A的计算为例：

（1）计算每行元素方根均值

（2）归一化

由此得出，同理可得WB1、WB2、WB3。权重计算结果详见表1。

3.4 一致性检验

计算出权重向量后，还应进行一致性检验。首先计算相容性指标，再计算一致性比率，若C.R.

3.5 评估结果

由表1所示的权重排序可知，对安全风险影响程度由高到低依次为：岩性、节理裂隙、岩体完整性、风化程度、断面大小、设计施工情况等。故应针对这几方面制定风险应对措施。

4工程专项设计

（1）中隔墙结构设计

不等跨连拱隧道施工过程中中隔墙一直受到动态非对称力的作用，故应合理设计中隔墙，以提高其抗滑移、抗倾覆和承载力。本工程采用直中墙形式，墙体厚度由DK888+600的1.1m过渡到DK888+643的2.6m，并在中隔墙顶部与基底预埋厚160mm、长500mm、间距600mm的钢板。

（2）中隔墙开孔设计

本工程中采用了经济有效的直墙圆弧开孔式中隔墙结构，经计算确定孔洞高3m，宽2.5m，在DK888+600~+643段沿隧道纵向总计设置四处孔洞，可有效降低高速铁路隧道气动效应的影响。

（3）开挖工法设计

考虑到施工的安全性、便捷性和经济性，本工程采用“中导洞＋左右洞室台阶法”开挖工法，在保证施工安全的同时，显著加快了施工进度、降低了工程造价。

5结语

结合新作坊隧道的应用，对浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估及专项设计进行了研究。实践表明建立的风险评价指标体系合理有效，应用层次分析、专家调查等方法对其进行风险评估是可行的，可为后期制定针对性的专项设计提供理论依据。

参 考 文 献

隧道施工风险评估篇（8）

关键词：隧道设计 风险评估

设计阶段风险评估又分为可行性研究、初步设计和施工图3个阶段的风险评估。

一、可行性研究阶段风险评估

可行性研究阶段的风险评估主要是针对安全、工期、投资、环境等几方面展开的。这一阶段可采用多种方法进行风险识别，但由于勘察资料详略不一和设计深度深浅不等，加之时常遇到地质水文条件、采空区、环境保护区等缺少更准确的技术资料，一般采用专家调查表法更经济、简便、适用。这一方法起源于20世纪40年代末期，在工程领域应用较广，主要做法是通过与多名专家及时的纵横向沟通，反复校正，以逐步形成预测和识别依据。风险衡量和评价，一般采用定性的方法，在有条件的地区或是有详细的地质资料情况下，最好采用定性与定量相结合的方法。隧道可行性研究阶段的风险因素分析如表1。

在风险识别的基础上，要按照目标风险进行分类，确定单项风险因素的致险概率和后果，按照风险指数进行风险分级，对于一般隧道可根据接受准则对每一风险因素提出应对措施。对于低度风险，可忽略；对于中度风险，应在初步设计阶段加强地质勘察，加深线路方案和隧道技术方案的研究，并进行更深入评估，如在郑西客运专线的可研阶段，就专门针对线路穿越湿陷性黄土地区的实际情况进行了长时间深入方案论证，充分揭示了在这一地区建设客运专线隧道可能遇到的技术风险，为后期建设提供了有利的支撑；对于高度及以上风险，应慎重研究修改或改变线路或隧道技术方案，如向莆铁路戴云山隧道，原设计方案隧道长度约28km，地下水极其发育，且水压很高，隧道大部分地段为反坡施工，施工安全、工期和投资风险极大，后来调整线路纵坡，绕长线路，缩短隧道长度，从根本上降低了隧道的施工风险。

二、初步设计阶段风险评估

隧道施工风险评估篇（9）

关键词：长大隧道，风险辨识，风险管理，风险控制

中图分类号：U45 文献标识码： A

Abstract

With large-scale high-speed railway construction， long tunnel of risk assessment and risk management is particularly important. Scientific and rational approach to risk analysis and rigorous risk management measures， to prevent the risk of tunnel construction process is very important， this paper GGR Sandu tunnel， for example， to survey the main line， the integrated use of risk AHP， Matrix Method Fuzzy comprehensive evaluation method， brainstorming and other methods， analysis and evaluation of geological risk Sandu tunnel exists， and to lower the risk control measures， effective and orderly advancement for tunnel construction provides the basic theoretical basis of risk management.

Dynamic risk management is changing and understand the limitations of geological factors determined by objective factors， need to be developed before the construction of water inrush （mud） risk treatment plan， prepared to deal with unexpected risks of preparatory work， it is recommended to enhance the geological exploration and construction process of risk re-evaluation of the actual situation， properly handle the risk of adverse consequences caused by the incident， at a reasonable cost to ensure the safe and reliable achieve the intended goals.

Keywords： long tunnel， risk identification， risk management， risk control

一、三都隧道地理地质概况

三都隧道全长14598m，隧址区位于贵州省黔南州都匀市境内，进口位于王司镇，出口位于普安镇。地形地貌：隧道进口段属溶蚀丘峰洼地地貌，丘峰呈低缓浑圆馒头状连绵起伏，宽缓谷地相间出现，一般相对高差50～150m；隧道出口属侵蚀构造台状中低山地貌，多为硬质碎屑岩层盖顶的平台山，缓倾单面山为主，局部为南北向展布的脊状山脉。隧道穿越地层岩性主要包括泥灰岩、钙质粉砂岩夹页岩偶夹灰岩，石英砂岩夹粉砂质页岩、泥质砂岩，页岩夹钙质粉砂岩，灰岩、白云岩夹泥质白云岩，白云岩、灰质白云岩等。地质构造：隧区位于杨子准台地滇黔褶断区黔南坳陷断束的东北区，振荡运动频繁，沉积间断较多；褶皱运动以燕山期为主，形成背斜宽缓、向斜紧密的隔槽型褶曲带，其构造线多为南北向；隧道位于区域性的王司背斜与舟溪向斜南端平寨向斜之间，王司背斜位于进口外侧，隧道进口段位于该背斜的E翼；舟溪向斜轴部通过隧道出口。本隧道断裂构造很发育，且存在向斜构造，褶曲及断层富水赋存条件好，形成明显的承压涌水带；岩溶管道水赋存于可溶岩的溶孔、溶蚀裂隙、接触带。

本隧道主要不良地质风险因素为：

岩溶密布

断层、软弱夹层及软质岩变形

高应力

地下水富集

三、风险评估程序及方法

3.1风险评估程序

根据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》及建设单位相关要求，结合贵广铁路工程建设实际情况，本隧道评估基本程序是：

（1）对施工阶段的初始风险进行评价，分别确定各风险因素发生的概率和可能造成的损失。

（2）分析各风险因素的影响程度，主要确定风险因素对施工安全的影响。

（3）提出各风险因素的等级，综合确定各隧道风险等级。

（4）根据评价结果制定相应的管理方案或措施。

（5）上级单位对风险评估报告进行审定，并针对高度和极高的风险等级，组织专家组评审。

（6）上级单位以书面的形式明确隧道安全风险评审意见。

（7）当次评审结束。参建单位按《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》的规定，各负其责，做好施工阶段风险过程管理。

3.2风险评估方法

以调查法为主线，综合运用风险层次分析法、矩阵法、模糊综合评估法、头脑风暴法等方法。

四、风险评估的内容

4.1风险评估的对象及目标

评估对象：三都隧道施工阶段风险。

评估目标：通过风险评估工作，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，提高效益的目的，后果或损失与评价目标关系见下表。

后果或损失与评估目标关系表

4.2风险评估内容

（1）岩溶。隧道洞身进口～DK127+700段白云岩夹灰质白云岩，钻探揭示岩溶发育程度中等～强烈，地表岩溶形态不发育，勘探岩芯多见细小的溶孔、溶隙，并见洞径3.2m的充填溶洞；DK128+000～DK133+000段地层中。地表调查岩溶弱至中等发育，但DK129+800深切沟谷两壁悬崖多见沿层间发育的干溶洞并见有水溶洞出露，岩溶发育、岩体极破碎，极可能遇大型溶洞、大段溶蚀破碎带、大型贮水岩溶管道，故应加强预测预报工作，作好突水、突泥等危害的应对措施。

（2）断层破碎带。DK134+100～DK135+350洞身围岩粘土页岩、砂质页岩为主，隧道埋藏深度大于500m。故围岩开挖后有产生过大变形的可能，故考虑该段为围岩变形段，部分围岩可能存在软质岩大变形。

（3）岩爆地段。隧道埋深大于500m时，深埋贫水地段地应力较高，尤其是石英砂岩、板岩地段可能发生弱岩爆。

（4）软质岩变形段。隧道埋深200～700m，受高地应力的影响，软岩易产生塑性变形。开挖时必须根据超前地质预报和开挖揭示以及量测情况，必要时测试地应力重新进行验证观测变形等级，并判断是否出现软岩大变形，并及时反馈设计和监理单位进行变更，采取有效的安全施工措施。

（5）洞口浅埋特殊岩土地层。三都隧道进口为棕红、灰黄、褐黄色的硬塑状红黏土，大部黏性较好，土质均匀，刀切口面光滑，质稍软；局部土质不均匀，夹强风化白云岩质角砾，厚度不均，厚2-15m，具弱膨胀性。施工前采用抗滑桩加固地层，施工过程中加强对洞口浅埋特殊岩土监控量测的方法减少施工风险。

五、风险评估结论

经风险评估，本标段隧道安全风险见下表：

（六）残余风险等级评定

通过对三都隧道初始风险等级评定，对安全风险等级为“高度”、“极高”的风险事件必须采取有效的措施，使风险降低到可以接受的范围。对初始风险采用相应的工程措施处理以后，进行残余风险评估，残余风险等级见表6-12。

七、风险评估结果

通过对三都隧道初始风险等级进行统计，52.2%段落塌方初始风险等级判定为“高度”，9.7%段落突水（泥）初始风险等级判定为“极高”，23.9%段落岩爆初始风险等级判定为“中度”，地表失水初始风险等级判定为“中度”，工期延误风险判定为“高度”，综合考虑各风险因素，三都隧道初始风险等级为“高度”。

三都隧道风险等级评定统计表 表7-1

采取相应的工程对策后，判定其残余风险为“低度”、“中度”风险，综合考虑各风险因素，三都遂道残余风险等级为“中度”。因此，三都隧道在施工安全目标风险方面都是可以接受。

参考文献：

1、《关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见通知》（铁建设 【2007】102号）。

2、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设[2007]200 号）

3、基础资料

⑴新建贵广铁路GGTJ-2标施工相关合同文件

⑵GGTJ-2标实施性施工组织设计（2010年修编版）

⑶设计院前期对隧道地质勘察报告

4、设计院初步设计风险评估报告

5、新建铁路贵广线施工图

6、相关国家和行业标准

⑴《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000）

⑵《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）

⑶《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）

⑷《铁路隧道辅助导坑技术规范》 （TBJ10109-95）

⑸《客运专线铁路隧道施工技术指南》（TZ214-2005）

⑹《铁路工程施工安全技术规程》（TB10401.1-2003J259-2003）

隧道施工风险评估篇（10）

1．1防突岩层安全厚度初步估算阶段

防突岩层安全厚度的初步估算需要综合考虑隧道本身诱发因素与岩溶地质突水孕险环境2方面的情况。对于勘察阶段，隧道勘察资料中提取的数据信息，难以满足目前防突岩层安全厚度计算方法参数要求。式（1）中的压力差q＝qw＋qs。由文献［6］知，压力差q中的高水头压强qw＝βh／100MPa（β为折减系数；h为水头高度，地下水位在实际过程中是一个动态变化的量，需要选择水文勘察数据中可能性最大的值）。压力差q中的隧道防突安全岩层上部岩体压强qs＝ρghsMPa（ρ是岩体综合密度值，kg／m3，根据各地层的岩性分布厚度按比例估算岩体密度的合适取值；g为重力加速度，取值10N／kg；hs是隧洞正上方防突安全岩层的岩体厚度值，m）。此外，岩石软化系数λ经验取值可参照文献［7］岩石软化系数经验取值。防突岩层安全厚度初步估算公式具体过程参见文献［3］，此处不再详述，其有效性已在文中得到验证。

1．2防突岩层安全厚度二次估计阶段

在施工前对隧道各段进行一次初步估算，对隧道各段所处地质条件和风险状态有一个初步认识，有利于施工单位结合设计方案，加强重点施工段的勘察力度及制定施工组织设计方案，然后由风险评估单位根据施工方案进行防突岩层安全厚度二次估计，尤其要重点关注初步估算阶段发现的危险地段，为评估施工方案的合理性提供可靠理论支持。目前钻爆法是隧道施工的主要方式，开挖多以爆破为主，在岩溶地层中进行隧道的爆破开挖，将其对防突岩层强度的降低等效于防突岩层安全厚度的增加。当开挖面接近至最小安全距离时，开挖面失稳突水的模式明显更多受制于掘进速度［3］。文献［8］所示方法能够很好地控制岩溶区隧道爆破开挖产生的地震危害，确保施工安全和工程质量。可以此为参考，对工程地区进行测试，获取爆破开挖时爆心与溶洞的间距R同单段最大药量Q的计算值，或者直接利用文献［8］所示地区情况为参考进行防突安全厚度二次估计。考虑到岩溶地质的复杂性，为充分确保施工安全，根据爆破安全标准控制，在二次估计阶段中，要确保初步估算阶段得到的防突岩层安全厚度大于单段最大药量Q和岩溶地层安全爆破震速共同确定的爆心与溶洞的间距R，将爆破方案调整适当，如果单段最大药量Q过多就要减少至合理水平，做好岩溶突水灾害防控措施，进而保证爆破开挖安全施工。

1．3防突岩层安全厚度动态测算阶段

岩溶水文地质与工程地质信息在隧道施工过程中，通过隧道开挖揭示及超前地质预报，防突岩层安全厚度动态测算信息获取将更加详实，可不断修正之前对防突岩层安全厚度的估值，对安全厚度值进行更加精准的预测。当隧道掌子面前方隐伏特大体量高压岩溶水体时（未考虑隧道底部溶洞），水体附近围岩在高压裂隙水作用下发生裂隙扩展、贯通，形成一定范围的破坏区域。当施工面接近至最小安全距离，施工面失稳突水模式与隧洞围岩力学参数、防突结构厚度、水体特征和掘进效率的关系紧密［3］，故选择文献［9］针对裂隙导通突水模式，该计算式的可行有效性在文献［9］得到验证。公式计算具体过程见文献［9］，此处不再详述计算步骤，并且具体工程可根据具体情况选取适用的防突岩层安全厚度动态测算公式。隧道开挖面突水未出现岩溶水压显著增加现象，可知隧洞施工扰动引起的局部岩体卸荷是突水灾害发生主因，在原有岩溶水的压力条件下隧道围岩水压劈裂临界水压力的陡然降低导致施工中突水灾害发生，故文献［9］方式获得的防突岩层安全厚度值对岩溶隧道工程是适用的。根据动态测算的防突岩层安全厚度需要进行一次二次估计，调整爆破方案。随着施工进展情况实行动态监控、分析量测数据，跟踪监控和测算防突水岩层安全厚度值的动态变化信息，不断进行防突水岩层安全厚度值的测算与修正，及时获取科学可靠的防突岩层安全厚度值。基于防突岩层安全厚度3个计算阶段是一个循序渐进的过程，且在二次估计阶段与动态测算阶段之间存在互反馈修正关系。

2隧道岩溶影响态势估计

由岩溶突水的主要因素可知，突水风险的发生是防突岩层安全厚度和隧道周围溶洞分布态势2方面共同决定的。为此，需要估计溶洞与隧道的相对位置，而且岩溶的发育是有一定规律可循的，由此估计溶洞存在的影响大致范围，在未开挖前提下对溶腔具置准确探测仍然是研究难题。文献［10］和［11］认为，根据现有资料分析，岩溶的发育深度可达2000～3000m，其发育程度既有随深度增加而减弱的趋势，又存在局部增强和分带性的特点。在适宜的地质地貌、水化学环境佳以及地下水循环交替运动强烈的岩层区域，洞穴型的发育强烈的深部岩溶出现概率极大。为此，可通过勘察资料依据岩溶发育规律估判导水构造存在，从剖面图中的岩溶发育规模粗略估计位置。在勘察过程中，要注重勘察隧道穿越山体中构造交接部位、非可溶岩与可溶岩接触带和断裂破碎带的大致位置，为在剖面设计图中估判隧道距离溶洞相对位置提供依据。从褶皱构造、断裂构造和单斜构造进行分析，充分总结文献［12－18］岩溶发育位置规律，归纳了岩溶发育位置特征，具体情况如表1所示。利于地下水的运移部位为构造的交接部位，如断裂、节理裂隙的交接部位，其岩体破碎，易发育成岩溶管道；岩溶可能发育的部位为节理、裂隙及无胶结岩层面，既是地下水的运移通道，也是控制岩溶发育的因素［13］。岩溶发育程度和规模主要受制于的地层特征有：一是岩体结构、构造；二是岩层产状与岩层接触面关系；三是岩层层厚、裂隙、节理、褶皱、断裂、软弱夹层和岩石风化程度等［14］。可见，岩溶发育的影响规模可等效为平面圆，选取岩溶影响等效半径进行量化表征。结合文献［19］对西南地区溶洞大小的统计、文献［20］的岩溶发育程度评价标准、文献［9］的岩溶发育的高程分带特点以及相关文献岩溶发育一般规律，构建表2岩溶影响规模评价参考表。在施工前，通过表2并结合勘察资料中估计剖面图中岩溶发育可能性高的位置范围，依据隧道穿越的剖面图位置取岩溶发育位置的上下限值的平均值作为岩溶影响规模等效圆的中心位置估计值，结合岩溶发育位置特征和岩溶影响规模评价参考表，可大致判断出溶洞存在可能性最大的范围，得出溶腔在隧洞设计地质剖面图中的分布态势。在施工过程中，通过随着开挖揭露及超前地质预报对工程地质情况将有更加精确的了解，对溶腔位置的探测将更加准确，可不断修正溶腔距隧道的位置距离。

3岩溶突水风险评估矩阵构建

将隧道岩溶分布态势估计与防突岩层厚度预测相结合，可对隧道岩溶突水风险进行定量化评估。《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》将事故的概率和后果等级分为5个级别，参考此规定并结合工程的突水风险评价实际应用，将本文岩溶突水风险分为4个概率等级与后果等级。同时考虑到，文献［21］认为厚度3m的岩墙可抵御突水压力，其数值来源是帷幕注浆止浆墙的常用厚度，且据文献［22］可知，掌子面的爆破对隧道前方围岩的扰动影响不会超过1．5m的深度，考虑到爆破震动会形成动载从而造成含水裂隙瞬间处于超临界状态，以及开挖后隧洞围岩的松弛厚度为2～3．5m。当防突岩层安全厚度加上1．5m＋3．5m＝5m后的距离就会比较好降低爆破扰动影响。关于爆破扰动深度和围岩松弛厚度可根据具体工程实际选取，结合防突岩层的裂隙存在随机性影响分析考虑，将岩溶突水风险的概率等级标准暂定如表3所示。以中国人平均身高约169cm，体重约60kg，作为施工人员体型标准。鞋底主要以橡胶为主，考虑到地面粗糙，静摩擦因数取0．6，重力加速度取9．8N／kg，从摩擦力算式f＝μ×PN（μ为静摩擦因数、PN为单人体重压力），计算得静摩擦力f＝μ×PN＝353N。若突水形成的喷射水流与人的接触面积取值约为12cm×36cm＝0．0432m2（参考人体上身面积），要克服静摩擦力所受压强为8171．296Pa。由压强P＝F／S＝ρ×V2知，水流速度V为2．86m／s。通过总结工程突水裂隙数据，将突水裂隙取值简化为直径0．2m的圆形管道，截面积A为0．0314m2，由Q＝A×V（A为管道截面积；V为水流速度）知，此时流量Q为0．0898m3／s。若高压射流水与人体接触面积取直径为12cm的圆形，面积为0．0113m2。由文献［23］人体骨骼能够承受的冲击力数据可知，500N以上的冲击力将极有可能对人体造成伤害。高压水射流可能造成伤害下，身体所受压强有44247．79Pa，由压强P＝F／S＝ρ×V2知，水流速度V为6．65m／s。假设突水裂隙取值近似为直径0．2m的圆形管道，截面积A为0．0314m2，由Q＝A×V（A为管道截面积；V为水流速度）知，此时流量Q为0．208m3／s。将隧道简化成圆形排水管道，由文献［20］的混合模式搜索算法求解圆形断面均匀流水深可知，流量Q取5．5m3／s时，在直径6m的圆形隧道，糙率取0．06，坡度取0．003，得水深1．636m，由标准身高1．69m可知，此水深度的情形下易发生人员淹亡事故。该计算过程提出了一个分级基础概论模型，可以此破坏分级标准依据具体工程情况计算明确突水量分级标准。由前述分析可知，溶腔水压力决定着突水水流速度，故参考文献［25］对溶腔水压力的等级划分，暂定岩溶突水风险后果等级标准如表4所示。根据突水风险概率与突水风险后果二者等级评定，将风险等级标准划分为极高（Ⅰ级）、高度（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）、低度（Ⅳ级）4个等级（见表5），为应对不同等级突水风险需采取相应的岩溶突水风险接受准则标准（见表6）。由于重大地质灾害在隧洞内发生，极易造成人员生命和施工财产的重大损失，对隧道突水灾害风险等级判定建议广泛应用就高原则［27］。

4工程案例应用

以防突岩层安全厚度初步估算阶段为例，以文献［26］峡口隧道为工程背景，由相关文献资料得到如表7所示的结果。由本文岩溶突水风险评估模型知：斜井隧道揭穿溶洞可能性极大，岩溶突水风险概率等级属于Ⅳ级（即很可能）。虽然突水量预测较小，但溶洞高水头压强相当大，依据就高原则，突水风险后果等级属于Ⅱ级（即较大）。最后，根据突水风险等级评估矩阵评判峡口隧道斜井段隧道风险等级属于高度（Ⅱ级）。与开挖结果验证对比，2011年8月7日，掌子面XJK0＋101左侧2个炮眼发生涌水，喷射距离约4m，经测算涌水量约为64m3／h［26］，突水发生后并未造成人员与设备等相关情况的严重损失，可知防突岩层安全厚度初步估算阶段，突水风险评估结论与突水灾害实况是相对吻合的。初步估算、二次估计与动态测算3阶段结合应用以圆梁山隧道毛坝向斜段为例，由文献［28］中的地质剖面图及相关地质资料知，圆梁山隧道DK354＋255～＋280段、DK354＋461～＋492段隧道穿越向斜构造的核部，接近向斜核部脱空部位，洞身附近为构造交接部位和破碎带，结合其他岩溶现象该区域可判定为岩溶发育极强烈，并且在掘进的过程中大地电磁探测发现异常，隧道周边存在溶洞可能性极大。为确保施工安全，故爆破震速V选择不大于2cm／s，单段最大药量Q选择为0．39，降低爆破对防突安全岩层强度弱化效果。