王歡宇，王曉鵬

(四川港航建設(shè)工程有限公司，四川成都610041)

1 余家隧道工程概況

余家隧道為雙線隧道，按設(shè)計時速200 km/h且滿足開行雙層集裝箱列車的客貨共線標準設(shè)計。隧道全長3 491 m，洞身最大埋深約362 m，進口軌面設(shè)計高程1 424.077 m，出口軌面設(shè)計高程1 391.815 m，人字坡，進口至DK250+030為上坡，坡度3.0‰；DK250+030至DK250+730為下坡，坡度9.0‰；DK250+730至DK252+365為下坡，坡度18.0 ‰［1］。

2 施工地段的地質(zhì)條件

2.1 巖性

隧道出露地層有第四系全新統(tǒng)；三疊系中統(tǒng)、下統(tǒng)；二疊系上統(tǒng)、下統(tǒng)。巖性主要有灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖、鹽溶角礫巖、炭質(zhì)頁巖、煤層(煤線)及塊石土、碎石土、砂黏土等。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

隧道穿越的主體構(gòu)造為齊耀山背斜。該背斜處于上揚子臺坪恩施褶皺帶和利川褶皺帶與四川臺坳川東褶皺帶的接觸部位。構(gòu)造以褶皺為主，斷裂較少。主要斷裂與褶皺為同期形成，發(fā)育在應(yīng)力集中的背斜核部或近核部。

2.3 水文地質(zhì)條件

齊耀山背斜兩翼槽谷形態(tài)完整。NW翼呈窄條狀展布；SE翼槽谷開闊，局部發(fā)育呈巖溶洼地，兩翼富水性相似。由于水系縱橫切割，槽谷形態(tài)已被破壞，地形向北急傾形成裂點，地下水由南向北運動富水性較差。

2.4 地震動參數(shù)

根據(jù)GB 18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》隧址區(qū)動峰值加速度為0.05g，動反應(yīng)譜特征周期0.35 s。

2.5 不良地質(zhì)與特殊巖土

隧址區(qū)主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶、煤層瓦斯、采空區(qū)、邊坡崩塌、危巖、進口仰坡順層；主要工程地質(zhì)問題有軟質(zhì)巖及軟弱夾層、斷層高地應(yīng)力等。

3 施工階段風險評估對象及目標

評估對象：安全風險是鐵路隧道風險評估的首要目標，需要在保證安全的前提下，對余家隧道施工過程中的安全、質(zhì)量、環(huán)境、投資、工期、第三方等進行評估。

評估目標：余家隧道施工根據(jù)施工圖階段風險評估結(jié)果、施工地質(zhì)、資源配置及實施方案進行再評估，提出相應(yīng)的施工措施，注重施工管理、措施評價和落實，保證施工安全和減少損失［2］。

4 施工階段風險評估程序

4.1 施工階段風險評估基本程序

(1)檢查施工圖階段所做的全部風險評估結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)資料，以及勘察設(shè)計階段的方案及地勘報告。結(jié)合自身施工水平和現(xiàn)場情況對初始風險進行識別。

(2)對初始風險進行評價，對各個風險因素評價其發(fā)生的概率和后果等級，并最終確定初始風險的等級。

(3)對初始風險所造成的直接經(jīng)濟損失進行估計評價。

(4)依據(jù)初始風險評價結(jié)果和風險接受準則，結(jié)合實際施工工藝制定相應(yīng)的方案和措施。

(5)對風險進行再評估，提出殘留風險等級及可能造成的直接經(jīng)濟損失。

(6)得出施工階段風險評估結(jié)果［3］。

4.2 施工階段風險評估流程

施工階段風險評估流程見圖1。

5 施工階段風險評估內(nèi)容

5.1 風險指標體系

余家隧道施工階段風險指標體系見表1。

5.2 風險清單表

分析余家隧道存在的風險因素、風險事件和風險后果，對施工階段隧道的風險進行說明，見表2。

6 施工階段風險評估方法

評估方法：余家隧道風險評估是結(jié)合初步設(shè)計資料以及施工圖階段的風險評估結(jié)果結(jié)合實施性施工組織設(shè)計，采用專家調(diào)查法進行本次風險評估。

圖1 施工階段風險評估流程

表1 余家隧道施工階段風險評估指標體系

7 施工階段風險評估結(jié)果

通過對余家隧道初始風險等級進行統(tǒng)計，該隧道12.6%段落突水(泥)初始風險等級判定為“高度”，82.2%段落突水(泥)初始風險等級判定為“中度”；14.92%段落塌方初始風險等級判定為“中度”；11.5%段落瓦斯初始風險等級判定為“中度”；大變形有7.3%段初始風險等級判定為“高度”；28.9%段初始風險等級判定為“中度”。洞口失穩(wěn)和地表失水初始風險等級都為“中度”，環(huán)境影響初始風險等級判定為“低度”，綜合考慮各風險因素，余家隧道初始風險等級為“中度”。詳細情況見余家隧道施工階段初始風險統(tǒng)計(表3)。

通過對余家隧道施工階段初始風險等級進行統(tǒng)計，對風險等級判定為“高度”“中度”等級的風險采取相應(yīng)的工程對策后，判定其殘留風險為“中度”“低度”風險。因此，余家隧道在施工安全、第三方損失等目標風險方面都是可以接受，施工可行。

表2 余家隧道施工階段風險清單表

8 施工階段風險處理措施

落實超前地質(zhì)預報工作。實施監(jiān)控量測工作，及時反饋施工情況，驗證設(shè)計和預防風險事件。對巖溶和斷層破碎帶施工階段風險減緩措施。

續(xù)表2

續(xù)表2

表3 余家隧道施工階段初始風險統(tǒng)計

8.1 地質(zhì)超前預報

DK248+893～DK252+346隧道穿越可溶巖地層采用每個斷面布設(shè)3個φ89探測孔(其中一孔取巖芯)，對掌子面前方地下水、地溫及圍巖情況進行探測，探測孔25 m一個循環(huán)，單孔長度為30 m左右，相鄰探測孔之間的搭接長度為5 m［4］。

8.2 施工開挖措施

根據(jù)地質(zhì)勘察報告的資料，圍巖等級為Ⅴ—Ⅳ級，余家隧道采用多級臺階法施工、開挖方式主要采用鉆孔爆破法。

8.3 襯砌支護措施

根據(jù)地質(zhì)勘察報告的資料，圍巖等級為Ⅴ—Ⅳ級，襯砌采用復合式襯砌、為了防止底鼓的隆起變形、出現(xiàn)偏壓，應(yīng)設(shè)置仰拱(圖2)。

圖2 超前小導管環(huán)向布置

8.4 排水降水措施

(1)溶洞于隧道出露部位增加一層φ6-8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片上設(shè)一層厚6 mm鋼板；預埋好泵送注漿管道和排水管道，排水管道采用2根φ100 mm盲管(盲管高出緩沖層1 m)，并與隧道排水系統(tǒng)連通。

(2)距隧道左右兩側(cè)溶洞發(fā)育區(qū)開挖修建泄水洞、泄水洞直通隧洞洞口將水排出隧道段。若某段溶洞不與泄水洞相交，需修建引水洞，將溶洞與泄水洞相連(圖3、圖4)。

圖3 泄水洞橫斷面示意

圖4 泄水洞平面示意

8.5 高度、極高等級突水、突泥風險減緩措施

DK251+510～DK251+570的齊耀山斷層破碎帶采用帷幕注漿堵水；隧道可溶巖接觸帶前后各20 m范圍采用局部注漿堵水。帷幕注漿見圖5。

圖5 帷幕注漿

8.6 通過煤系瓦斯風華帶風險減緩措施

(1)隧道穿過瓦斯溢出地段，應(yīng)預先確定瓦斯探測方法，并制定瓦斯稀釋措施、防爆措施和緊急救援措施(圖6)。

圖6 超前探孔布置

(2)隧道通過瓦斯地區(qū)的施工方法，宜采用全斷面開挖，因其工序簡單、面積大、通風好，隨掘進隨襯砌，能夠很快縮短煤層的瓦斯放出時間和縮小圍巖暴露面，有利于排除瓦斯。

(3)加強通風是防止瓦斯爆炸的最有效的辦法。

(4)施工期間建立瓦斯監(jiān)測、報警和施工通風系統(tǒng)，稀釋和排出洞內(nèi)瓦斯，防治瓦斯積聚。

(5)對煤系瓦斯段，洞內(nèi)嚴禁使用明火，嚴禁將火柴、打火機、手電筒及其他易燃品帶入洞內(nèi)。

(6)輔助坑道穿越煤系地層時參考隧道設(shè)計。

8.7 斷層帶、淺埋破碎帶及洞口破碎帶塌方風險減緩措施

(1)在掘進到DK251+510～DK251+570的齊耀山斷層破碎帶等不良圍巖破碎帶時候，應(yīng)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌、勤測量”的施工方法［5］。

(2)加強塌方的預測。

(3)加強初期支護，控制塌方。

(4)對于余家隧道，建議采用進出口段采用大拱腳臺階法開挖，Ⅴ級Ⅰ型加強復合襯砌，全環(huán)工20 b型鋼鋼架0.6 m/榀加強支護，φ89大管棚超前支護(圖7)。

圖7 φ89大管棚超前支護

8.8 洞口失穩(wěn)施工階段風險減緩措施

對于余家隧道進出口 DK248+874～DK248+920、DK252+270～365段施工時，應(yīng)在開挖前做好超前地質(zhì)預報工作。可應(yīng)用地震波探測儀對掌子面前方30～100 m范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)作較為詳細的預報，粗略的預報圍巖級別和地下水情況，每100 m施作一次，當有異常情況時適當加密。對于異常區(qū)打30 m超前水平鉆孔，探明不良地質(zhì)體的規(guī)模和邊界，巖體的完整程度、地下水的大小和壓力，提供直接的圍巖變更依據(jù)。

施工開挖采用大拱腳臺階法開挖，Ⅴ級Ⅰ型加強復合襯砌，全環(huán)工20 b型鋼鋼架0.6 m/榀加強支護，φ89大管棚超前支護。