云桂铁路对门山隧道安全风险评估报告

对门山隧道施工安全风险评估

一、编制依据

1、编制目的

隧道施工安全直接关系到人民生命财产的安全，为全面了解、掌握隧道的风险状况，有针对性的对施工中的安全风险进行预防消除，最大限度减少人员伤亡和财产损失，结合对门山隧道的实际情况特制定本风险评估。

2、编制依据

依据国家、铁道部规定的安全规程，《中华人民共和全生产法》、《国家突发事件总体应急预案》和《关于进一步加强安全生产工作的决定》、《关于加强铁路隧道工程安全工作的若干意见》（铁建设[2007]102号）、《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》（铁建设[2006]179号）、《铁路建设工程安全生产管理办法》、铁道部《关于进一步加强铁路隧道安全工作的通知》（铁建设函〔2007〕1007号）、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设〔2007〕200号）、《铁路营业线施工及安全管理办法》（铁办〔2007〕186号）、《云桂铁路云南有限责任公司标准化管理手册》（云桂云铁工〔2010〕75号）等有关规定，及《对门山隧道施工图》。 

3、适用范围

适用于对门山隧道施工中可能发生岩爆、坍塌、煤层瓦斯等灾害。

二、工程概况

对门山隧道位于红石岩至南盘江区间，道起讫里程为DK588+056～DK597+7，全长9733m，其中Ⅲ级围岩5300m，Ⅳ级围岩2630m，Ⅴ级围岩1803m，设计为单面下坡，最大埋深680m；隧道进口采用双耳墙式明洞门，边仰坡采用砼骨架护坡；出口采用单压式明洞门，边仰坡采用锚杆框架梁护坡，洞口明洞段地形偏压，自然边坡较陡，采用锚索桩桩基托梁等进行地表、基底预加固。

隧止属于构造剥蚀中山地貌，隧道主要穿越三叠系上统鸟格组地层，岩性为灰、黄灰色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩、钙质粉砂岩；三叠系中统法郎组B段，岩性为黄灰色、绿灰色薄至中厚层状泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩，该套地层普遍含钙质。隧道地质构造以断裂构造为主，褶曲构造也较发育，隧址内有15个主要褶皱、18个主要断层。隧址区地下水类型可划分为：松散岩类空隙潜水、碎屑岩类孔隙裂隙水两种类型；地表水主要为山间沟水、池塘水，直接受大气降水补给，地表水不发育，对砼结构无侵蚀性。主要工程地质问题有软质岩、软弱夹层、构造破碎带、构造裂隙水、煤层瓦斯、隧道发生岩爆的可能。

三、风险评估的程序

1、首先由设计单位提供隧道工点的主要安全风险点和应对措施设计。

2、施工单位根据设计单位提供的隧道主要风险点，结合设计文件和隧道的具体情况罗列出基本风险点清单。根据风险点清单进行风险事件归类，最后进行风险分级。

3、施工单位对各类风险制定风险控制方案和预防措施，对设计的应对措施提出合理化建议，并建立风险管理台账。

4、施工单位编制隧道安全风险评估报告。

5、建设单位组织设计、监理、施工单位并邀请专家进行评审，对评审意见形成会议纪要。

6、设计单位按照评审意见修改有关设计文件，施工单位按照评审意见修改安全风险评估报告。

7、建设、监理单位按照隧道安全风险评估报告内容进行监督、检查。

四、风险源的辨识

风险辨识是风险评估与控制的基础。风险因素辨识是否全面、辨识的结果是否准确将影响风险评估和控制过程。风险辨识主要内容有:在隧道工程项目施工过程中有哪些风险应当考虑？引起这些风险的主要因素有哪些？这些风险的后果及其严重程度如何？

基本风险类型及其构成

1、基本风险点清单

根据基本风险点清单统计，对门山隧道主要安全风险为瓦斯、塌方、岩爆。

六、风险控制预防措施

根据评估对门山隧道施工主要风险是瓦斯、塌方、岩爆，为防止风险发生特制订以下措施。

（一）洞口塌方的预防措施

1、隧道洞口地段地质条件差，且地表水汇集，施工难度较大，施工时要妥善安排及早施工。

2、洞口工程施工前，应先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石，施工期间实施不间断监测和防护。

3、洞口段及浅埋沟施工宜避开降雨期和融雪期。

4、洞口段地层条件良好，宜采用正台阶法进洞(台阶长度以1.5倍洞径为宜)，其爆破进尺控制在l.5～2.5 m，并严格按照设计及时做好支护。V级围岩及以下可采用分部开挖法进洞，开挖前应按设计对围岩进行预加固。浅埋或偏压隧道，应采用超前支护，做到先护后挖。

石质地层仰坡开挖应以浅眼松动爆破为主，且预留光爆层。开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，或采取适当的加固措施。边仰坡以外的植被不得破坏，尽可能确保土体植被的完整。

边仰坡较高时，不得掏底开挖或上下重叠开挖，应分层开挖，分层防护，及时检查坡度，合格后，应按设计要求，及时施做挡护结构。

5、洞门在施工前按设计要求并结合地形条件作好截、排水沟和施工场地、便道的规划，应尽量减少对原坡面的破坏和对周围环境的影响，开挖后的坡面应达到稳定、平整、美观的要求。及早做好洞门工程，洞顶地表水的处理应满足以下要求：

1）结合现场地形，洞口边、仰坡应及早做好坡面防护，确保洞口稳定。若采用喷锚或砌石护面，坡顶、坡脚宜绿化处理，以防止仰坡范围内地表水下渗和减少对坡面的冲刷。

2）洞顶如有溪沟或排水沟槽应加强养护、整治，确保水流畅通，若岩层裂隙多，地表水有可能渗漏到隧道内时，应用浆砌片石或混凝土铺砌沟底，浆砌片石应用砂浆抹面。

3）洞口排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成。

6、当洞口地质条件不良时，应采取稳定边坡和仰坡的措施。当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时，根据地质条件和地下水情况，可采用下列施工措施加固、稳定地层：

1）洞口段位于软弱土层地带，可采用高压旋喷法、深层搅拌法、抗滑桩、钢管桩等对开挖的边、仰坡进行加固、稳定。

2）地层为堆积层、断层破碎带、砂砾（卵）土、砂土时宜采用地面注水泥浆或超细水泥浆预加固。

3）有地下水地段，临时止水注浆可采用水泥—水玻璃浆液。

4）当地层条件差时，可采用套拱法施工进洞, 在拱架安设部位进行掏槽开挖，套拱段拱架宜采用工字钢，拱架尺寸应在原设计拱架的基础上外放20 cm。拱架架设完成后,立模浇筑套拱,在套拱混凝土达到规定强度后，进行洞内上断面开挖支护，并留核心土。上断面开挖3～5 m后进行下台阶的开挖支护，分左、右侧错台开挖，锚杆、挂网分层喷射混凝土至设计厚度。

7、洞门施工应符合以下要求：

1）基础处的渣体杂物、风化软层和积水应清除干净。土质地基应整平夯实，土层松软时，应核实地基承载力。

2）洞门衬砌拱墙应与洞内相联的拱墙同时施工，连成整体，洞口衬砌应一次性整体灌筑，并应保证模板不移动。

3）洞门端墙的砌筑与墙背回填应两侧同时进行，防止对衬砌边墙产生偏压。

4）洞门衬砌完成后，及时加固洞门上方仰坡脚。洞门的排水沟砌筑在填土上时，填土必须夯实。

5）斜切式洞门时，应严格测量放线以及模板制作，以确保定位准确、曲面圆顺、接缝严密、线条美观。

6）隧道洞门端墙、挡土墙的反滤层、泄水孔、变形缝设置应确保泄水孔通畅。当设计对泄水孔无要求时，应均匀设置，可按间隔2m左右梅花状设置，泄水孔入口应采用卵石或碎石，铺设长300 mm、厚200 mm的反滤层。

8、明洞在石质地段开挖时，应防止爆破影响边坡和仰坡的稳定。松软地层开挖时，宜边支护边开挖。不宜在雨季施工。明洞侧壁基础应设在稳固的地基上，基础埋设宽度和深度应符合设计要求。明洞墙、拱混凝土应整体浇筑。当拱圈混凝土强度达到混凝土设计强度等级的100％时，且拱顶回填土高度达到0.7 m时，方可拆除明洞拱架。明洞外模拆除后应及时施作防水层及排水盲管，且应和隧道的排水侧沟、中心水沟及洞顶的截排水设施统筹考虑，墙后的排水设施应与填土同时完成，并保证出水口畅通。明洞回填应在明洞外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行。明洞拱背回填土石应两侧对称分层夯实，洞顶粘土隔水层表面应夯填平整，应与边仰坡搭界平顺、封闭紧密，防止地表水下渗。

9、洞口段开挖到隧底标高后，应及时施作中心水沟、排水侧沟及出水口。

10、洞口边仰坡的防护应按下列要求进行：

1）永久性防护应按设计图施工，并在隧道施工的初期及早完成。

2）临时防护应视工程地质、施工季节、施工手段等情况，采取喷锚网等措施。

11、洞口工程与相邻工程的连接应符合下列要求：

1）紧邻洞口的桥、涵、路基挡护等工程的施工，应结合隧道施工场地布置，适应出碴进料的需要，及早完成。

2）隧道洞口的截、排水系统应与路基排水系统顺接，不得冲刷路基坡面、桥涵锥体、农田房舍。

12、洞口临近有建筑物和构筑物时，开挖爆破前应对既有建筑物或构筑物采取防护、加固措施，撤离可能威胁到安全的人员。开挖爆破应采用控制爆破技术，按照《爆破安全规程》（GB6722）及《铁路隧道监控量测技术规程》，检测围岩爆破振速和加速度，采取措施减少爆破对围岩的扰动程度，加强对建筑物的变形观测，防止对既有建筑物和构筑物造成破坏。

（二）隧道塌方的预防措施

预防隧道塌方，要全面详尽了解隧道区的基本地质情况，充分认识围岩特性、各种不良地质发展趋势、不利因素间的联系及其可能诱发的地质灾害，对可能出现的塌方有充分的思想和相应的技术措施，采取合理的开挖和支护方法，消除各种影响因素。

1、塌方产生的原因

对隧道所在区的地质情况了解不清，地质资料不详细，对可能遭遇塌方以及产生塌方后的处理缺乏思想准备和相应的技术措施，以及盲目追求进度，对不稳定围岩没有进行有效合理的支护。

由于围岩本身不稳定和已切割成碎块而强度低，结构松散，节理面有泥质物及岩屑充填，支护不及时，暴露时间长，导致围岩风化严重，或因通过断层，突然遇到较高水压富水洞段，地下水向洞室内漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物时，以及由于岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因而产生不同程度的塌方。

在施工中，忽视围岩细微变形，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，抱着盲目乐观和侥幸心理，对不良地质洞段没有采取合理的开挖方法，支护不及时，在开挖时，爆破对围岩的扰动过大，开挖后围岩暴露时间过长，风化程度加剧，或由于中途进行二次扩挖和更换支撑，造成应力再次重分布，使得原来不应塌方洞段，因岩体的失稳而产生较大塌方。

2、塌方的预防

施工前设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧道区的基本地质情况，对可能出现的大断层、富水洞段和高应力段没有标识，地质不良地段，如断层、涌水、岩爆等，都会直接导致塌方，埋深大的隧道，地质资料不详尽，给隧道施工带来很大的盲目性。岩石在开挖成洞后，应力重分布，应及时采取支护，相同级别围岩自稳能力有差别， 要选定既安全有效又节省的支护参数，特别是临时支护方面。

1）做好施工过程中的地质预测,施工过程中的地质预测预报必须按要求实施，及时跟进掌子面的地质预测预报，对可能出现的局部地段围岩破碎引起失稳、塌方和可能遭遇的断层、涌沙、涌水都能及时预测清楚，有明确的位置、桩号、规模及发展趋势标识，能及时提醒施工人员采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。

施工人员为抢进度，对围岩的自稳能力过于乐观，或地质条件一直较好，思想上麻痹，对突然出现的断层等估计不足，准备不充分，很容易造成塌方。为此在隧道的施工过程中，要对工期作合理的安排，在思想上要有对可能出现的各种不良地质情况打持久战的准备，在技术上对可能遭遇的塌方有详细对应的技术措施，当出现断层或其它不良地质现象时，一定要对地质情况作详细的分析，充分了解围岩和其稳定性，按照就低不就高的原则进行开挖和支护，并且加强围岩的变形观测和分析，对超过允许范围的较严重变形洞段应及时采取相应的支护，抑制围岩的进一步变形，能很好预防塌方的发生。

2）不良地段塌方预防措施

(1)Ⅳ、Ⅴ级围岩等不良地质段塌方的预防方法

①开挖时预防的方法，当地下工程通过断层、断层影响带，或岩石比较破碎，风化严重时；或岩层产状、结构不利组合地段时，合理的开挖方法，能很好预防塌方的发生。一般常用主要方法有：

a.超前导洞法，可以探明前方地质条件，确定本段开挖和支护方法，还可以增加二次开挖的临空面，有利于光爆效果，减小光爆对围岩的扰动。

b.套拱法，此方法在拱部开挖好以后，对拱部采取安全有效的支护，然后在拱部的保护下开挖下部边墙或仰拱，防止因开挖面过大引起的塌方，保障顺利安全通过地质不良洞段。

②及时支护是预防塌方的主要措施。洞室开挖后，在围岩自稳时间内及时给予支护，可有效围岩变形的自由发展，防止岩体因松动、脱动、脱位而造成塌方。

对地质不良地段主要采取“锚喷、网喷、喷混凝土与钢支撑或格栅钢架相结合”的支护方法。

a、锚喷支护：在岩层是裂隙扩张的大块体，由于结构组合或产状不利时所引起的不稳定时，锚喷支护是很经济安全的支护措施。开挖后，垂直于岩层走向打锚杆，锚杆长度应穿透不稳定岩体深入内部与稳定岩体相连。然后喷混凝土，封闭填塞围岩裂隙，防止岩体滑移。

   b 网喷支护：在岩石破碎、裂隙密集发育、块体较小的洞段，采取网喷支护更为安全合理。在开挖后，清除浮石，初喷混凝土，及时封闭围岩，预防支护过程中小块体塌落，并作为钢筋网的保护层，防止钢筋网的锈蚀，后打系统锚杆，梅花型布置，然后挂钢筋网，喷第二层混凝土作为承载结构。

c.喷混凝土与钢支撑或格栅钢架的组合支护适用于围岩破碎或不稳定的围岩。在每循环开挖后，初喷混凝土，打系统锚杆，挂网立钢支撑或格栅钢架，打系统锚杆固定钢支撑，补喷混凝土至设计厚度。

在特别破碎和松散的软弱岩层或断层带中，预防塌方可以采用超前管棚或固结灌浆与钢支撑和格栅钢架支护相结合的方法，在开挖前打入超前管棚形成棚架，或将浆液注入围岩裂隙，使破碎的岩石固结为整体，以增强围岩的承载力，开挖后采取钢支撑或格栅钢架，及时衬砌混凝土，能很好防止塌方。

③变形是塌方前兆。加强围岩变形观测可有效预防塌方。洞室开挖后，岩体的重新稳定过程中，围岩都存在变形，当变形超过允许范围时，就发生塌方。

在隧道新奥法施工中，通过量测仪器对围岩的变形量和变形速率进行观测分析，推测其最大变形量，估算是否会发生塌方，提前作出预告，以决定采取合理的支护。

目前采取的观测方法有位移观测、收敛位移观测、压力量测等，最常用是收敛位移量测，即量测隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化。

3）浅埋塌方、地表塌陷的处理

①对塌方地段地表的处理：

a、对两山夹一谷的浅埋地段，隧道内未进行二次衬砌的地段，地表禁止一切车辆通行，施工单位在地面作出明显标识。

b、在地表塌陷处上游做截水沟，避免因雨水等冲刷或汇入陷穴，造成塌方扩大。

c、尽快对地表陷穴内壁四周喷射混凝土，并做好雨水防护措施，防止进一步塌陷。

d、对陷穴附近的管线，施工单位应积极与管线管理单位联系，配合管线管理单位做好防护。

②塌方地段隧道内处理

a、对初期支护进行补强，喷混凝土厚度应达到设计要求的喷层厚度，并对塌方体表面进行喷混凝土封堵；及时抽排塌方段附近的洞内积水，避免积水浸泡墙基；完成拱墙180o范围的小导管超前预支护，压注水泥浆液；及时封闭钢架，在钢架支点处打锁脚锚杆或增设钢架横撑，防止初期支护变形；抓紧施工塌方临近处的二次衬砌。

b、尽快开辟第二掌子面，尽快进入塌方段的另一端（必要时可先开挖一小导洞），以便对靠近塌方处进口侧初期支护进行补强，达到设计要求的喷层厚度，并对塌方体表面进行喷混凝土封堵，防止塌方范围扩大；完成小导管超前预支护，并压注水泥浆液；及时封闭钢架，在钢架支点处打锁脚锚杆或增设钢架横撑，必要时可采用木支撑予以加强；抓紧对塌方临近处二次衬砌施工。

③加强隧道观测

二十四小时对初期支护稳定性进行监控。并对洞内及地表沉降量量测，做好记录。发现异常情况及时做好应急方案。

④、对塌方地段处理

塌方段落的处理，根据洞内及地表沉降量测结果，确定塌方段的变形稳定后，具体处理措施为：

a、超前长管棚施工：可根据实际情况作适当调整。其长度根据施工单位设备情况，可采用双向施工或单向施工确定，可为10～25m。钢管在达到位置后，管内压注水泥砂浆。

b、超前小导管预支护：塌方松散体内拱墙范围采用小导管进行超前预支护，并压注水泥浆液，以确保坍方体周边围岩注浆加固圈不小于1.5米。

c、塌方段采用微台阶法施工：严格按照铁路隧道施工规范要求。

d、支护形式：拱墙设置全长粘结型锚杆，全断面设钢筋网，喷射混凝土包裹型钢钢架，二次衬砌采用钢筋混凝土。

e、防水措施：二次衬砌环向施工缝设中埋式橡胶止水带,纵向施工缝设刚性止水带。环向盲沟间距按5m设计。

f、陷穴回填：在塌方段二次衬砌施工完成并达到设计强度后进行陷穴回填，应高出地面不小于1m。

3、保持日常的风水管路通畅和设备状况良好，隧道塌方时风水管路可作为洞内被封闭人员的联系、给氧的救援通道。

（三）隧道有毒有害气体事故的预防措施

隧道内发现瓦斯或不明气体，应及时加强通风，采取防范措施。如发生瓦斯爆炸及发现不明气体，就做好自救工作，迅速协助伤员一齐撤出到通风安全地区。有人受到有毒气体伤害，应将其运至有新鲜风流的安全地区，并立即检查伤员的心跳，脉搏，呼吸及瞳孔，并注意保暖，同时保持伤者呼吸通畅。如受一氧化碳中毒，中毒者还没有停止呼吸或呼吸停止但心脏仍挪动，要立即搓摩他的皮肤，温暖后立即进行人工呼吸。如心脏停止，应迅速进行体外心脏挤压，同时进行人工呼吸。如因瓦斯或二氧化碳等窒息，情况不严重时，抬至新鲜风流中稍作休息，即会苏醒。如窒息时间较长，就要在皮肤搓摩后进行人工呼吸。情况严重时应立即拨打事故抢救电话“120”，向上级有关部门或医院打电话抢救。

（四）岩爆发生时的应急措施

岩爆发生后，立即停机待避，同时进行工作面的观察记录，包括岩爆的位置，爆落的数量，弹射的速度及距离，岩爆前后的声响等，并尽快对岩爆的强度进行分级。

不论在掌子面、拱部、两侧边墙，都要进行2～3次找顶。尽快施做锚杆、及时喷射聚丙烯纤维混凝土，厚度5cm～8cm。台车钻眼时，对中等强度以下的岩爆，为了不间断施工，在台车、装碴机械、运输车辆上加装钢板，构成“防石棚”以避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。

七、风险的管理和评估结论

1、风险管理

1）建立风险管理台账，施工过程对风险采取全程监控，保证施工安全。

2）成立以指挥长为组长,指挥部、总工、副指挥长为副组长。成员：工程部、安质部、办公室（含）、物设部的风险管理小组。

2、评估结论

对对门山隧道各基本风险做出评估后，认为塌方、有害气体为第一重点风险；隧道开挖时岩爆等为次重点风险。