淺埋暗挖法風險評估

1、軌道交通大斷面地下暗挖工程施工風險分析與控制XXX1XXX21.上海建科工程咨詢有限公司，上海，2000322.上海建科工程咨詢有限公司，上海，200032摘要：伴隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國地鐵建設迎來了飛速發(fā)展的時期。由于地鐵工程所處地 層工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及工程環(huán)境的復雜性，不可預見因素較多，其工程施工風險 較大。本文以青島地鐵一期工程(3號線)君峰路站為例，采用基于層次分析法(AHP)與專 家打分法的綜合集成風險評估法，對車站施工全過程的風險因素進行分析，并針對重大風險 源提出相應的風險控制措施。關鍵詞：暗挖工程；層次分析法；風險分析；風險控制Abstract:Along with

2、 the rapid development of economy, China metro construction has ushered in a period of fast development.As the complexity of its Engineering geological conditions, hydrogeological conditions and environmental engineering,there are many unforeseen factors which greatly increase risks of construction

3、process.UsingIntegrated risk assessment method based on analytic hierarchy process(AHP) and expert evaluation method,this paper, takingJunfenglu Station in Qingdao Metro Project (Line 3) as an example,analyzes all the risk factors in the whole constructionprocess,and proposes corresponding risk cont

4、rol methods against major risks.Keyword: Excavation engineering; analytic hierarchy process(AHP);risk analysis;risk control1引言隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國城市化進程不斷加快，人口逐漸向城鎮(zhèn)集中。人口的急劇增 加對城市交通系統(tǒng)的壓力日益增大，人民群眾對城市交通系統(tǒng)改造的呼聲越來越高。發(fā)達國 家大城市發(fā)展的經(jīng)驗教訓說明，地下空間與上部空間協(xié)調(diào)發(fā)展，充分利用地下空間是城市交 通系統(tǒng)改造最有效的途徑。地鐵的建設將是我國21世紀城市地下空間開發(fā)的重點。地鐵隧道一般都處于城市中心交通繁

5、忙、環(huán)境復雜的地段，具有其獨特不確定性與復雜 性。地鐵工程從規(guī)劃設計、施工建設到竣工運營每個階段的風險都會引起巨大的損失。為規(guī) 范地鐵工程建設風險管理，有效控制工程建設風險，減少各類風險事故的發(fā)生，對地鐵隧道 施工過程中的各類風險進行有效評估，以控制、規(guī)避各種風險的發(fā)生顯得尤為重要。本文以 青島地鐵一期工程(3號線)君峰路站為例，簡單介紹地鐵隧道建設中常用的風險分析方法， 并詳細分析本站可能發(fā)生的各種風險，并針對其重大風險源給出具體的風險控制措施。2工程概況青島地鐵一期工程(3號線)君峰路站位于京口路與君峰路的交匯處，沿京口路一字型 布置，西北-東南走向。車站兩端地形東高西低，沿線建筑多為多層

6、建筑，站址范圍內(nèi)地質(zhì) 條件較好，巖面較高。京口路南側(cè)有埋深4.075m的6孔電信管，埋深4.875m的300mm污 水管，埋深4.57m的800mm雨水管，其余管線埋深較淺。車站地貌為侵蝕堆積一級階地、剝蝕堆積緩坡。第四系不發(fā)育，局部可見基巖裸露。地 貌成因類型為剝蝕殘丘，圍巖級別IIIIV級，場區(qū)內(nèi)表覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層素填土， 下伏燕山晚期粗?；◢弾r，局部穿插有煌斑巖等脈巖。場區(qū)的地下水主要為風化裂隙水和構 造裂隙水。車站為地下二層島式車站，采用馬蹄形單拱雙層復合式襯砌斷面;共設4個出入口通道，除敞口段采用明挖法施工，其他段均采用暗挖法施工；設置3組風亭，2號風井作為暗挖車 站施工豎井

7、，對應風道作為施工通道。2號風井為矩形斷面，采用臺階法施工。風井支護結(jié)構達到設計強度后，采用臺階法施 工風道。隧道主洞采用雙側(cè)壁導坑法開挖施工，采用復合襯砌結(jié)構形式。3風險評估本文采用基于層次分析法（AHP）與專家打分法的綜合集成風險評估法。專家打分法與層 次分析法相結(jié)合的綜合評估方法是一種定性與定量相結(jié)合的綜合集成方法。首先它通過一定 數(shù)量的專家對層次分析法模型中底層風險因素發(fā)生可能性以及發(fā)生后后果非效用值進行評 分，再結(jié)合層次分析法中各層次風險權重的計算，計算出各層次風險的風險系數(shù)，作為衡量 風險因素風險水平的最終指標，進而根據(jù)風險等級的評定標準來判斷各風險因素的風險等級。 3.1風險評估

8、模型地鐵工程項目風險評估模型的確定是在工程項目風險源列表完成之后，對各底層風險因 素進行分類，整理而成的一個樹狀模型。以本車站為例，通過組織專家研究論證，對工程施 工建設全過程的風險因素進行梳理，各風險因素包括暗挖車站施工風險（進洞、暗挖工法、 爆破開挖、初支、二襯、附屬結(jié)構施工等）、周圍環(huán)境風險、地質(zhì)及自然風險等，形成風險 評估模型。3.2風險等級標準等級描述1可忽略的2需考慮的3嚴重的4非常嚴重的5災難性的等級事故描述發(fā)生概率（）A不可能發(fā)生0.01B很少發(fā)生0.010.1C偶爾發(fā)生0.11D可能發(fā)生110E頻發(fā)發(fā)生N10表1風險發(fā)生可能性等級標準表2風險損失等級標準在得到風險評估模型后，

9、組織專家對各底層風險因素進行打分。本文以青島地鐵工程風 險分級標準為打分基本參照標準，包括風險發(fā)生可能性等級標準、風險損失等級標準，分別 如表1、表2：3.3風險評估矩陣根據(jù)地鐵及地下工程建設風險管理指南，建立基于R=PxC的風險評估矩陣以及相應 的風險接受準則，其中R為風險分，P為風險因素發(fā)生的可能性，C為風險因素發(fā)生后后果。 風險評估矩陣如表3,風險接受準則如表4：風險概率（%）風險損失可忽略的需考慮的嚴重的非常嚴重的災難性的A：0.011A2A3A4A5AB： 0.010.11B2B3B4B5BC： 0.111C2C3C4C5CD： 1101D2D3D4D5DE：N101E2E3E4E5

10、E表3風險i平估矩陣風險等級風險概率風險指標范圍接受準則風險決策一級1A、 1B、 1C、 2A0.000.13可忽略加強日常管理與審視二級1D、 1E、 2B、 2C、 3A0.130.29可容許需注意，加強日常管理與審視三級2D、 2E、 3B、 3C、 4A、 4B0.290.48可接受應引起重視，需防范并采取監(jiān)控措施四級3D、 3E、 4B、 4C、 5A、 5B0.480.71不可接受需采取一定的控制措施方可接受五級4E、 5C、 5D、 5E0.711.00拒絕接受立即停止，整改、規(guī)避表4風險接受準則3.4風險評估成果將君峰路車站各層次風險判斷矩陣得出的總風險分歸納，得出君峰路車站

11、風險評估成果 表，如表5。類別君峰路站施工風險風險指數(shù)69.4風險類別三級施工工序進洞暗挖工法鉆爆開挖初支二襯站內(nèi)主體結(jié) 構施工輔助施工其他附屬設施風險指數(shù)63.575.071.070.467.968.972.668.660.0風險級別二級三級三級三級二級二級三級二級二級類別周圍環(huán)境風險地質(zhì)和自然風險/風險指數(shù)70.973.3風險類別三級三級類別建構筑物地下管線道路不良地質(zhì)自然風險車站總風險風險指數(shù)66.277.860.0806070.8風險類別二級三級二級三級二級三級表5風險評估成果據(jù)分析評估成果表所示，君峰路車站總施工風險為三級，在整個施工過程中，需要對一 些較大的風險源進行必要的控制。本

12、暗挖車站重大風險點包括：鉆爆開挖、初期支護、暗挖工法轉(zhuǎn)換、斷層破碎帶、道路 及地下管線等。4風險控制措施對風險等級較高的風險事件，需采取一定的措施進行控制。針對本暗挖車站的重大風險 源，分別采取以下控制措施：4.1鉆爆開挖在車站內(nèi)圍巖等級變化區(qū)段內(nèi)，控制好爆破參數(shù)是保證區(qū)間施工及周圍環(huán)境影響的關鍵。 另一方面制約鉆眼爆破速度，將直接影響循環(huán)速度而導致工期壓力。采用減振開挖方案，掏槽位置的選擇盡量位于底部，以加大掏槽爆源距地表被保護建 （構）筑物的距離，以減小振動。掘進炮眼采用少裝藥弱爆破，周邊光爆孔按設計間距布置， 采用間隔裝藥結(jié)構，且裝藥量小于爆破振動的允許值。控制同段最大裝藥量，并及時調(diào)整

13、鉆爆參數(shù)以指導后續(xù)鉆爆施工。在選用爆破器材時盡可能地選用爆破效果好，對建筑、管線、地面影響小的。配套器材，本工程起爆雷管擬采用國產(chǎn)II系列15段非電毫秒雷管；掏槽眼、掘進眼 選用乳化炸藥，周邊眼選用光爆炸藥。爆破時掏槽眼和周邊眼的布置是爆破施工的關鍵。爆破網(wǎng)路采用孔內(nèi)微差非電起爆，用簇聯(lián)法聯(lián)接，導爆管一般跳段使用，使段間隔時間不小于50ms,避免振速峰值地振波相疊加而加大爆破振動。為確保鉆爆施工所產(chǎn)生爆破振動速度在允許值內(nèi)，施工期間，尤其是鉆爆初期，每炮必 須進行爆破振速量測，以便及時調(diào)整鉆爆參數(shù)，減輕振動，確保地面建筑物安全。4.2初期支護保護措施對于初期支護可采取以下控制措施：在圍巖軟弱帶

14、，開挖面完成后，分部開挖每一部分土體后都要及時檢查圍巖面和初噴 砼，及時施作錨桿。嚴格控制初噴混凝土工藝參數(shù)，錨桿施作質(zhì)量。錨桿原材料規(guī)格、長度、直徑符合設計要求，錨桿桿體不能有油污或其它不符合規(guī)范 要求的缺陷。錨桿孔位、孔深及布置形式符合設計要求，注漿漿液配合比嚴格按設計及規(guī)范 要求施做，確保其強度達到設計要求?，F(xiàn)場施工中應加強質(zhì)檢和監(jiān)理力度，及時施作該部分的初期支護。鋼架支護鋼材應按施工圖中標明的采用。加工的形狀、尺寸必須符合設計要求。嚴格控制鋼拱架的中線及標高尺寸，鋼拱架與巖面間安設鞍形混凝土墊塊，確保巖面 與鋼架密貼、牢固、穩(wěn)固。初期支護施工時嚴格控制砂石質(zhì)量和配合比，保證混凝土攪拌的

15、均勻性。需注漿的鉆孔應按監(jiān)理工程師批準的方法和材料，全部用漿液充填。漿液配合所使用 的外加劑、拌和方法、注漿壓力、設備和注漿方法都應按照設計要求實施。噴射混凝土前，認真檢查隧道斷面尺寸，對欠挖部分及所有開裂、破碎、崩解的破損 巖石進行清理和處理，清除浮石和墻角虛渣，以保證噴射混凝土與圍巖粘結(jié)，從而提高噴射 混凝土與圍巖的粘結(jié)力及抗?jié)B能力。在初期支護形成“閉合”結(jié)構前，為減少初期支護下沉量，每個臺階安裝鋼拱架時， 在其基底設一塊“托板”，以增大受力面積，減少下沉量。4.3斷層破碎帶保護措施對于斷層破碎帶可采取以下控制措施：加強超前地質(zhì)預報，提前掌握圍巖特性。隧道施工嚴格遵循“管超前、嚴注漿、強支

16、護、塊封閉、勤量測”的技術要求，預支 護、預加固一段，開挖一段；開挖一段、支護一段；支護一段，形成封閉環(huán)一段。初期支護早封閉、早成環(huán)，在對地上建筑物有影響地段，可根據(jù)地質(zhì)情況及監(jiān)測信息 適當加密初期支護鋼格柵。及時進行初期支護背后回填注漿。利用“超前鉆孔”等手段探明斷層地帶的情況，隧道施工時須進行施工地質(zhì)預報，采 用超前水平鉆孔等方法，地質(zhì)預報勘察時，加強聲波與電阻率探測相結(jié)合用于圍巖分級、對 隧道圍巖進行細化分級，對前方一定范圍內(nèi)的地質(zhì)情況和斷層情況有較詳細的預報。加強超前注漿等預加固措施，改良地層：根據(jù)超前地質(zhì)預報結(jié)果，確定施工方案適當縮短循環(huán)進尺、加強支護。襯砌緊跟開挖面、盡早封閉。采用

17、超前小導管注漿、 鋼架、網(wǎng)噴混凝土等多種支護手段，構成強支護體系。軟弱破碎富水地段，當圍巖變形量測趨于穩(wěn)定時，仰拱填充超前，襯砌適度緊跟、施 工縫、沉降縫作特殊處理。當襯砌混凝土強度達到規(guī)定強度后才能拆模。加強圍巖量測，發(fā)現(xiàn)圍巖變形或異常情況，及時采取緊急措施處理，包括按設計進行 永久性混凝土襯砌支護、增加襯砌混凝土厚度、提高襯砌混凝土強度等級等。將回填注漿作為暗挖施工的必需工序加以控制，施工過程及時采用擴散性好的漿液進 行初支背后回填注漿、二襯背后回填注漿，做到及時、飽滿充填，減少對土體的擾動。施工過程嚴格按照信息化進行組織管理，對地表沉降和建筑物變形進行嚴密監(jiān)測，對 所有受影響的建筑物進行

18、布點監(jiān)測，對樓房應增加傾斜監(jiān)測，特殊地段應加強量測頻率并及 時分析反饋監(jiān)測結(jié)果。同時利用實測數(shù)據(jù)進一步修正完善地表沉降和建筑物變形的預測結(jié)果，對可能引起有害變形的建筑物作出早期預警并制訂應急措施。4.4暗挖施工工法轉(zhuǎn)換區(qū)間隧道有并線段斷面多變，大跨淺埋隧道施工難度大，施工中根據(jù)不同的斷面形式選 擇不同的施工方法、支護手段，工序轉(zhuǎn)換多。施工方法轉(zhuǎn)換時，縱向應順接，控制拆撐長度， 對掌子面不穩(wěn)地段采用網(wǎng)噴混凝土封堵。渡線和聯(lián)絡線段斷面變化多，跨度大，結(jié)構受力復 雜，施工時要加強監(jiān)測，科學組織，確保施工安全和施工質(zhì)量。4.5道路及管線保護措施對于道路及管線可采取以下保護措施：防止開挖引起不均勻沉降或爆破震速過大影響地面道路交通。詳細閱讀、掌握設計、建設單位提供的地下管線圖紙資料，通過建設單位在工程施工 前組織召開各管線單位技術交底會議，收集管線資料。對影響施工和受施工影響的地下管線 核對弄清確切情況，做好記錄。結(jié)合施工設計管線圖紙，施工前做好管線技術交底工作，并保證其內(nèi)容傳達到每一個 人。施工前管線探槽、探孔開挖工作制度化，自檢合格后報監(jiān)理驗收，隨時做好迎接業(yè)主 檢查工作。對受施工影響的地下管線設置若干沉降測點，工程實施中，定期觀測管線的