公路桥梁和隧道工程施工安全 风险评估指南（试行） 隧道案例,陈 磊 博士 2011-11,目 录,1. 概述,1.1案例项目简介 南村隧道为108国道（南村石门营段）改建工程标段之一。地处北京市门头沟区永定镇与潭柘寺镇交界处，隧道西洞口位于潭柘寺镇南村以东约450m处，隧道东洞口位于永定镇苛罗坨村西。A线长1348m，B线长1395m。,南村,苛罗坨村,1. 概述,1.2编制说明 （1）一致性 本案例按照公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（以下简称：指南）内容和要求进行编制。 （2）指导性 本案例以北京门头沟区南村隧道为案例，进行施工阶段安全风险评估。案例旨在进一步解释评估的步骤和方法，对施工安全风险评估起到指导性作用。 本案例中采用的方法并非唯一的评估方法，评估小组可按指南要求，结合项目实际，选择合适的评估方法。,2. 工程概况,2.1工程地质条件 （1）地质条件 南村隧道为越岭岩质隧道，主要为变质长石石英砂岩及硬绿泥石石英千枚岩。场地地形起伏大，隧道进口处最低标高约为210m，山脊最高处标高约为375m，相对高差达165m，整体为构造低山剥蚀地貌。 （2）不良地质 通过对拟建隧道周围调查，在隧道进口处西北角约100m处发现废弃的南村煤矿。根据现场钻探资料、高密度电阻率法测得视电阻率无明显异常及对场地采空区的调查，在拟建隧道位置未发现采空区。,2. 工程概况,2.2围岩级别 隧道围岩有为级或级，围岩稳定性较差。,2. 工程概况,2.3水文气象条件 隧道附近无河流，根据场地周围调查及钻探揭露情况，隧道底板标高以上未见地下水，隧道位置及附近地区也未发现泉水出露。隧道场地地下水主要为基岩裂隙水，其补给方式主要为大气降水、地表水渗入、灌溉水及其它各层基岩裂隙水之间的补给，排泄方式主要以地下渗流的方式向临近的沟谷、低地排泄。 隧道区属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥，四季分明，干湿冷暖变化明显。,2. 工程概况,2.4隧道设计概况 （1）隧道整体设计 本隧道是双洞双向行驶一级公路隧道，隧道标准断面轮廓为11.55m，限高5m。 南村隧道属长隧道，内设有2个人行横通道，1个车行横通道。 采用钻爆法施工，进出口洞门形式采用削竹式。,2. 工程概况,2.4隧道设计概况 （2）明洞衬砌 为降低洞外路基开挖形成的高边坡，缓解洞口偏压，减少洞口段病害的发生，同时考虑到抗震和环保的要求，隧道洞口段结合地形、地质情况设置了一段明洞。明洞采用钢筋混凝土拱形结构。,2. 工程概况,2.4隧道设计概况 （3）隧道浅埋段衬砌 洞身段衬砌均按新奥法原理设计，根据隧道埋深、围岩级别、地质条件设计了相应的衬砌断面形式。初期支护采用喷、钢拱架支护；并视地层、地质条件增加管棚、小导管等预加固措施；二次衬砌采用混凝土或钢筋混凝土衬砌。,2. 工程概况,2.5施工组织概况 （1）开挖和支护 洞口加强段、V级围岩段均采用单侧壁导洞法开挖，IV级围岩段采用上、下台阶法开挖。,2. 工程概况,2.5施工组织概况 （2）监控量测 隧道施工过程中主要采用以下监控量测方法。,2. 工程概况,2.5施工组织概况 （3）隧道掘进循环时间和进度计算 根据工程数量、分项工程进度、工期计算表计算施工所需的时间，掘进时间、衬砌施工时间，路面施工时间，总工期约20个月。,2. 工程概况,2.6风险评估依据 （1）国家层面标准规范 交通部公路桥隧建设隧道安全风险评估管理办法（试行稿）； 公路隧道施工技术规范（JTJ 042-94）； 公路工程地质勘察规范(JTJ064-98) （2）设计勘察文件 108国道（南村-石门营段）改造工程南村隧道详细勘察阶段岩土工程勘察报告河北中核岩土工程有限责任公司； 108国道（南村-石门营段）改建工程实施性施工组织设计； 第五篇第一册南村隧道施工图设计说明书,3. 总体风险评估,3.1总体风险评估思路 总体风险评估指开工前根据桥梁或隧道工程的地质环境条件、建设规模、结构特点等孕险环境与致险因子，评估桥梁或隧道工程整体风险，估测其安全风险等级。属于静态评估。 评估思路： 结合项目实际，遵循指南要求，建立评估体系； 根据项目情况，参照评估体系，选择合适的分值； 建立评估等级，并确定本项目的等级。,3. 总体风险评估,3.2建立风险评估体系 评估体系建立方法： 参照指南要求； 评估小组集体讨论； 工程类比； 咨询专家。,3. 总体风险评估,3.3总体评估 （1）分值选择 A、B线级围岩比例分别为53.4%和54.8%。围岩情况a分值为2分。 因南村隧道穿越含煤地层，瓦斯含量b分值为2分。 隧道附近无河流，隧道底板标高以上未见地下水。富水情况c，无涌水突泥可能的地质，分值为0分。,3. 总体风险评估,3.3总体评估 （1）分值选择 隧道为单洞双车道隧道，开挖断面A为中断面，分值为2分。 隧道A线长1348m，B线长1395m，隧道全长L分值为3分。 隧道洞口选用水平洞，分值为1分。 洞口级围岩，采用CD法施工，进口施工难度大，洞口特征C2分。,3. 总体风险评估,3.3总体评估 （2）风险大小及等级 按指南3.3.3节中要求，建立风险分级，如下表所示。 指南3.3.2节中要求，隧道工程施工安全总体风险大小计算公式为：R=G（A+L+S+C）。将南村隧道确定的数值代入，得隧道工程施工安全风险R=G（A+L+S+C）=（a+b+c）（A+L+S+C）=24。 南村隧道施工安全总体风险等级为（极高风险）。,4. 专项风险评估,4.1专项风险评估思路 专项风险评估指是将总体风险评估等级为级（高度风险）及以上隧道工程中的施工作业活动（或施工区段）作为评估对象。根据其作业风险特点以及类似工程事故情况，进行风险源普查，并针对其中的重大风险源进行量化估测，提出相应的风险控制措施，属于动态评估。 评估思路： 将某一阶段的施工工序分解； 结合分解的工序，进行危险源普查，列出风险源普查清单； 用系统安全方法对辨识出的危险源进行定性评估； 选用合适的评估方法，对辨识出的危险源进行定量评估。,4. 专项风险评估,4.2施工作业程序分解 参照指南4.2.6节中作业工序分解情况，结合南村隧道项目实际，经评估小组讨论和咨询专家后，将南村隧道施工作业程序分解：,4. 专项风险评估,4.3风险源普查 通过与现场施工人员座谈、评估小组讨论、专家咨询、工程类比等方式，结合指南中关于公路隧道工程钻爆法施工作业活动与典型事故类型对照表，分析得出风险源普查清单。,1.洞口开挖,2.钻爆作业,3.盲炮检查和找顶,本隧道洞口为级围岩，采用CD法施工，施工难度较大，易发生坍塌等事故。,钻孔阶段易发生塌方、机械伤害等事故。,4.初期支护,盲炮检查和找顶易发生爆炸、物体打击等事故。,立钢拱架期间易发生塌方、机械伤害等事故。,4. 专项风险评估,4.3风险源普查 通过与现场施工人员座谈、评估小组讨论、专家咨询、工程类比等方式，结合指南中关于公路隧道工程钻爆法施工作业活动与典型事故类型对照表，分析得出风险源普查清单表。,4. 专项风险评估,4.4风险分析 按指南4.3.1节中要求，采用系统安全工程的方法，从人、机、料、法、环分析致险因子。,4. 专项风险评估,4.5风险估测 （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。 指南4.4.3节中要求：一般风险源的风险估测，不宜过分强调精确量化，评估小组可自行设计简单风险等级判定标准，或参考检查表法、LEC法，以相对风险等级来确定。 本案例采用LEC法进行风险估测：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。,4. 专项风险评估,4.6风险估测 （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。 事故发生可能性L 暴露频繁程度E 事故产生后果C,4. 专项风险评估,4.6风险估测 （2）量化分值标准 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。,4. 专项风险评估,4.6风险估测 （3）风险估测 经评估小组讨论，以及采用工程类比等方法，得出如下图所示的LEC分值，并计算得风险大小。,5. 重大风险源评估,5.1重大风险源评估思路 重大风险源指风险源相对比较复杂，存在较大的不可预见性，引发的事故严重性较大，必须从结构设计、环境因素、施工方法、安全管理等角度进行控制和防范的风险源。 结合专项风险评估的结果，经评估小组讨论决定：坍塌、瓦斯爆炸和洞口失稳为南村隧道重大风险源。 重大风险源评估思路： 按指南要求，建立评估风险矩阵； 评估事故发生的可能性，预测事故后果，进行评估； 参照风险矩阵，确定风险等级。,5. 重大风险源评估,5.2风险矩阵的建立 按照指南5.1.5和5.1.6节中要求，用事故发生的可能性、事故后果严重程度建立风险矩阵表。,事故发生可能性等级,人员伤亡等级,直接经济损失等级,事故后果严重程度,5. 重大风险源评估,5.2风险矩阵的建立 按指南5.1.7节中要求，专项风险等级分为四级：低度（级）、中度（级）、高度（级）、极高（级）。,5. 重大风险源评估,5.3施工管理引发的事故可能性评估指标 根据评估指南5.2.13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，按下表计算指标分值M。,5. 重大风险源评估,5.3施工管理引发的事故可能性评估指标,南村隧道总包企业北京市公路桥梁建设公司资质为公路工程总承包特级，总包企业资质A为0分。 专业及劳务分包企业为中铁22局，有资质，B为0分。 历史未发生过事故，C为0分。 作业人员经验较为丰富，D为0分。,5. 重大风险源评估,5.3施工管理引发的事故可能性评估指标,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基本符合合同要求，G为1分。 专项施工方案可操作性一般，H为1分。,5. 重大风险源评估,5.3施工管理引发的事故可能性评估指标 计算M=a+b+c+d+e+f+g+h=4。 根据指南中表23（如下）的指标体系，可得：折减系数=0.9。,5. 重大风险源评估,5.4坍塌事故风险评估 （1）可能性评估建立评估指标 按指南中5.3.5节中要求，建立坍塌事故可能性评估指标，如下表所示。,5. 重大风险源评估,5.4坍塌事故风险评估 （1）可能性评估选择分值,南村隧道围岩级别为、级，围岩级别A定为4分。 隧址区域无活动断裂带，但围岩稳定性较差，围岩破碎B为1分。 根据水文气象资料，探测未发现地下水，渗水状态C为0.9分。,5. 重大风险源评估,5.4坍塌事故风险评估 （1）可能性评估选择分值 工程地质条件与设计基本一致，D为1分。施工方法基本符合水文地质条件要求，E为1分。据现场观测，二衬距离掌子面一般均在80m左右，仰拱开挖一般在6m左右，施工步距F=a+b=2+1=3分。,5. 重大风险源评估,5.4坍塌事故风险评估 （1）可能性评估确定可能性等级 隧道坍塌事故可能性分值P=（CXA+B+D+E+F）=0.9（0.9X4+1+1+1+3）=8.64。按指南5.3.6节中要求，建立隧道施工坍塌事故可能性等级标准。 隧道坍塌事故可能性分值P=8.64。 从表中可以看出，本隧道发生坍塌的可能性为可能。,5. 重大风险源评估,5.4坍塌事故风险评估 （2）事故后果预测 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）确定风险等级 结合建立的风险矩阵，坍塌事故为高度（级）风险，需制定风险消减措施。,5. 重大风险源评估,5.5瓦斯爆炸风险评估 （1）可能性评估建立