淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)

1、淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)    摘要：解決了淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。以新作坊隧道為工程依托，建立了適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出綜合利用層次分析法（AHP）、專家調(diào)查法對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出了有針對(duì)性的專項(xiàng)設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明該套理論體系可為后期制定針對(duì)性的專項(xiàng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，可為同類工程所借鑒。 關(guān)鍵詞：隧道；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；專項(xiàng)設(shè)計(jì)；AHP 中圖分類號(hào)：X820.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1引言 隧道工程具有施工技術(shù)復(fù)雜、施工項(xiàng)目多、不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)因素多和所處介質(zhì)復(fù)雜多變等特點(diǎn)

2、，是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)建設(shè)工程1。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究日益深入，許多權(quán)威機(jī)構(gòu)如國(guó)際隧道協(xié)會(huì)、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)已頒布了一系列相關(guān)規(guī)范規(guī)定，許多專家學(xué)者如Einstein H. H.2、黃宏偉3、仇文革4等已在該領(lǐng)域有所建樹。 本文以新作坊隧道為工程依托，建立了適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出綜合利用層次分析法（AHP）5、專家調(diào)查法對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出了有針對(duì)性的專項(xiàng)設(shè)計(jì)。以期為同類工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)提供借鑒。 2工程概況 新作坊隧道位于重慶市合川區(qū)銅溪鎮(zhèn)境內(nèi)，總長(zhǎng)為466m，起始于DK888+177，終止于DK888+643。隧址區(qū)為丘陵地帶，最大埋

3、深約89m，植被較發(fā)育，附近交通條件較差。隧址區(qū)基巖多裸露，全隧穿越侏羅中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）紫紅色泥巖夾砂巖，進(jìn)口附近分布有坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)粘土，出口附近少量人工填土（Q4ml）和坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)粘土。隧道通過(guò)地段主要由泥巖夾砂巖組成，泥巖為相對(duì)隔水層，砂巖孔隙水水量有限，地下水不發(fā)育，預(yù)計(jì)隧道涌水量不大，地下水無(wú)侵蝕性。 該隧道DK888+177DK888+600段為三線并行段落，DK888+600DK888+626段為暗挖不等跨雙連拱段，DK888+626DK888+643段為明挖不等跨雙連拱段（如圖1所示）。該隧道穿越地層巖性為砂巖加泥巖，分化較嚴(yán)重，巖體較破

4、碎，埋深較淺，地形偏壓。DK888+600至DK888+643段采用不等跨連拱結(jié)構(gòu)隧道通過(guò)，部分暗挖部分明挖，由于隧道開挖跨度、高度較大，致使施工階段洞頂坍塌風(fēng)險(xiǎn)極大，有必要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)。 圖1 隧道出口平面圖 3工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 針對(duì)新作坊隧道工程情況，首先結(jié)合事故統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及專家咨詢等方法建立適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系，利用層次分析法計(jì)算出各層指標(biāo)權(quán)重，從而最終評(píng)價(jià)出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。 3.1 建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 在對(duì)隧道力學(xué)行為、風(fēng)險(xiǎn)因素以及本隧情況仔細(xì)研究之后，建立了適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系，如表1所示： 表1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

5、3.2 構(gòu)造判斷矩陣 建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系后，可利用專家調(diào)查法對(duì)同層元素作兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。專家小組由熟悉該工程的專家學(xué)者、設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員等組成，人數(shù)為10人。針對(duì)本工程，構(gòu)建出的邏輯層判斷矩陣如下： 同理，可得到因素層風(fēng)險(xiǎn)因素各自的判斷矩陣B1、B2、B3。 3.3 計(jì)算判斷矩陣的特征向量 本文利用方根法計(jì)算判斷矩陣的權(quán)重向量，以矩陣A的計(jì)算為例： （1）計(jì)算每行元素方根均值 （2）歸一化 由此得出，同理可得WB1、WB2、WB3。權(quán)重計(jì)算結(jié)果詳見表1。 3.4 一致性檢驗(yàn) 計(jì)算出權(quán)重向量后，還應(yīng)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。首先計(jì)算相容性指標(biāo)，再計(jì)算一致性比率，若C.R.<0.10則一致性

6、較好，否則應(yīng)重新構(gòu)造矩陣。經(jīng)檢驗(yàn)，本文構(gòu)造矩陣均滿足要求。 3.5 評(píng)估結(jié)果 由表1所示的權(quán)重排序可知，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)影響程度由高到低依次為：巖性、節(jié)理裂隙、巖體完整性、風(fēng)化程度、斷面大小、設(shè)計(jì)施工情況等。故應(yīng)針對(duì)這幾方面制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。 4工程專項(xiàng)設(shè)計(jì) （1）中隔墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 不等跨連拱隧道施工過(guò)程中中隔墻一直受到動(dòng)態(tài)非對(duì)稱力的作用，故應(yīng)合理設(shè)計(jì)中隔墻，以提高其抗滑移、抗傾覆和承載力。本工程采用直中墻形式，墻體厚度由DK888+600的1.1m過(guò)渡到DK888+643的2.6m，并在中隔墻頂部與基底預(yù)埋厚160mm、長(zhǎng)500mm、間距600mm的鋼板。 （2）中隔墻開孔設(shè)計(jì) 本工程中采用了經(jīng)濟(jì)有

7、效的直墻圓弧開孔式中隔墻結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算確定孔洞高3m，寬2.5m，在DK888+600+643段沿隧道縱向總計(jì)設(shè)置四處孔洞，可有效降低高速鐵路隧道氣動(dòng)效應(yīng)的影響。 （3）開挖工法設(shè)計(jì) 考慮到施工的安全性、便捷性和經(jīng)濟(jì)性，本工程采用“中導(dǎo)洞左右洞室臺(tái)階法”開挖工法，在保證施工安全的同時(shí)，顯著加快了施工進(jìn)度、降低了工程造價(jià)。 5結(jié)語(yǔ) 結(jié)合新作坊隧道的應(yīng)用，對(duì)淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。實(shí)踐表明建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系合理有效，應(yīng)用層次分析、專家調(diào)查等方法對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是可行的，可為后期制定針對(duì)性的專項(xiàng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 參 考 文 獻(xiàn) 錢七虎，戎曉力.中國(guó)地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理的現(xiàn)狀、問(wèn)題及相關(guān)建議.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2008.4(4):649-655 EINSTEIN H H. Risk and Risk Analysis in Rock EngineeringJ.