海底隧道施工方法和安全方案可行性研究

...wd......wd......wd...摘要海底隧道工程具有投資額多、規(guī)模龐大、涉及因素眾多、施工工序復(fù)雜、事故后果嚴(yán)重且影響深遠(yuǎn)的特點(diǎn)，因此有必要在施工時進(jìn)展風(fēng)險的識別、分析和評價，為工程的順利施工提供參考依據(jù)。本文詳細(xì)研究了海底隧道工程施工風(fēng)險分析評價的各局部內(nèi)容，包括風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險指標(biāo)體系、風(fēng)險評價，主要包括以下幾個方面：1、根據(jù)海底隧道工程施工的特點(diǎn)，以及對其各個施工步驟的詳細(xì)分析，將復(fù)雜的海底隧道工程施工過程分解成容易被認(rèn)識和理解的基本風(fēng)險因素。2、在風(fēng)險辨識的根基上，利用層次分析法(AHP)建設(shè)海底隧道工程施工風(fēng)險評價的指標(biāo)體系，并結(jié)合l～9標(biāo)度法，解決了各風(fēng)險因素在指標(biāo)體系中的權(quán)重問題。3、根據(jù)海底隧道工程施工風(fēng)險度量的模糊性特點(diǎn)，運(yùn)用模糊集理論對風(fēng)險因素進(jìn)展量化，及其基于專家估計的經(jīng)歷分布法，解決了海底隧道工程風(fēng)險估計中的量化問題。4、根據(jù)海底隧道施工的特點(diǎn)，利用事故樹法對突水涌泥作了風(fēng)險分析，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險對策降低施工風(fēng)險。5、運(yùn)用模糊集理論對造成塌方的風(fēng)險因素進(jìn)展量化，及其基于專家估計的經(jīng)歷分布法對風(fēng)險進(jìn)展評估。關(guān)鍵詞：海底隧道工程，施工風(fēng)險，層次分析法，模糊估計，模糊綜合評價方法，事故樹法ABSTRACTThesub-seatunnelprojectbyminingmethodhasthecharacteristicofhighinvestment，largescale，complicatedconstructionprocedureinvolvingmanyfactorsseriousconsequenceandheavyeffect．Thereby，itisnecessarytoimplementriskidentification，analysisandassessmentfortheconstructionofsub-seatunnelearly．Theresultscanbereferenceforprojectdecision．Thepaperstudydeeplyvariouspartsofconstructionriskevaluationforsub-seatunnelproject,whichincluderiskidentification，riskestimation，riskindexsystemandriskassessment．Themaincontentsandachievementsofthepapersummarizedasfollows：1．Accordingasthecharacteristicofthesub-seatunnelprojectbyminingmethod，andbydetailedanalyzingthestepoftheconstruction，thecomplicatedconstructionprocessisdecomposedtobaseriskfactorbyknowingandunderstandingeasily．2．EstablishconstructionriskassessmentindexsystemusingtheAnalyticHierarchyprogressmethod(AHP)，andconfirmrelativeindexweightofeachlevelwith1～9scalesmethod．3．Accordingasthecharacteristicoffuzzyinriskestimationofsub-seatunnelprojectbyminingmethod，theriskfactorisquantifiedbyfuzzytheory，andtheexperiencedistributingmethodbaseonestimationfromexpert，thepapersolvethequantificationissueinriskestimationofthesub-seatunnelprojectbyminingmethod．4．Accordingasthecharacteristicofthesub-seatunnelprojectbyminingmethod，useoffaulttreeanalysisofwaterinrushbaymudmade??ariskanalysis，andtheriskmeasurestoreduceconstructionrisk．5．Theuseoffuzzysettheorytoquantifytheriskfactorscausingthecollapse,anditsempiricaldistributionestimatesbasedonexpertassessmentofrisk.KeyWords:sub-seatunnelproject，constructionrisk，AnalyticHierarchyprogressmethod(AHP)，fuzzyestimation，fuzzysyntheticevaluationmethod，faulttreeanalysismethod目錄第一章緒論11.1研究背景11.2國內(nèi)外研究狀況11.3研究目的、內(nèi)容、方法和手段3第二章海底隧道施工工藝和方法的介紹52.1海底隧道施工組成52.2海底隧道工程施工技術(shù)簡述52.3海底隧道主要工程施工工藝流程圖72.3.1隧道洞口施工工藝流程圖72.3.2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝流程72.3.3全斷面法施工工藝流程圖82.3.4臺階法施工工藝流程圖82.4海底隧道施工特點(diǎn)92.5海底隧道施工的基本方法介紹9第三章海底隧道施工主要不安全有害因素辨識分析123.1海底隧道施工不安全因素辨識分析依據(jù)123.2海底隧道施工不安全因素辨識123.3對海底隧道施工中潛在不安全因素進(jìn)展半定量的評價173.3.1LEC分析法173.3.2根據(jù)表〔3-1〕對海底隧道施工主要不安全因素進(jìn)展作業(yè)不安全性評價193.4海底隧道建設(shè)過程中核心不安全因素確定193.4.1核心安全風(fēng)險因素及其特點(diǎn)193.4.2核心安全風(fēng)險因素辨識20第四章突水涌泥事故樹法風(fēng)險分析及對策措施214.1事故樹法原理214.2突水涌泥事故樹法風(fēng)險分析224.3海底隧道突水涌泥風(fēng)險對策254.3.1突水涌泥事故的預(yù)防264.3.2突水涌泥事故的處理264.4結(jié)語28第五章基于模糊理論的海底隧道施工風(fēng)險分析與安全評價295.1海底隧道施工風(fēng)險綜合評價模型295.1.1模糊理論295.1.2層次分析法原理295.1.3模糊層次綜合評估方法原理315.2評價體系確實(shí)定315.2.1建設(shè)模糊綜合評價模型的因素集345.2.2建設(shè)模糊綜合評價模型的評價集345.2.3建設(shè)模糊綜合評價模型的權(quán)重集345.3工程實(shí)例分析375.4海底隧道施工塌方事故風(fēng)險對策425.4.1海底隧道施工塌方事故預(yù)防425.4.2海底隧道施工塌方事故應(yīng)急處理435.5結(jié)語44第六章結(jié)論45謝辭46參考文獻(xiàn)47第一章緒論1.1研究背景海底隧道，是為了解決橫跨海峽、海灣之間的交通，而又不阻礙船舶航運(yùn)的條件下，建造在海底之下供人員及車輛通行的海底下的海洋建筑物。我國海域遼闊，其中物產(chǎn)豐富、風(fēng)光秀麗具有開發(fā)價值的島嶼眾多。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速開展，為改善國內(nèi)投資環(huán)境、增強(qiáng)沿海城市與海島的聯(lián)系，很多沿海城市開場修建或擬建海底隧道,如已建成的廈門翔安海底隧道和青島膠州灣灣口海底隧道，擬建或正在論證規(guī)劃的大連灣海底隧道、渤海灣海底隧道、伶仃洋海底隧道、瓊州海峽海底隧道以及臺灣海峽海底隧道等。由于海底隧道具有便捷、快速、受環(huán)境影響小、流通量大等特點(diǎn)，與其它跨海交通方式相比具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，所以很多國家都熱衷于修建海底隧道。但是海底隧道的建設(shè)技術(shù)難度大、地質(zhì)條件復(fù)雜、風(fēng)險性高，在設(shè)計、施工過程中依然有許多工程安全問題需要探索。因此，對海底隧道的施工發(fā)生的事故風(fēng)險進(jìn)展研究和分析是有必要的，這樣能夠促進(jìn)海底隧道修建技術(shù)的完善，并減小事故造成的損失，為未來建設(shè)的海底隧道的選址、設(shè)計、施工等提供依據(jù)。海底隧道工程建設(shè)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，存在較大的不確定性和安全風(fēng)險。青函海底隧[1]道在施工過程中，先后發(fā)生4次重大突涌水事故，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失；瓦多(Vardo)隧道[2]施工過程中，出現(xiàn)2次坍塌事故；恩林索伊(Ellingsoy)隧道[3]坍塌工作面處在斷層破碎帶內(nèi)，隧道頂部塌落了8～9m這些安全事故的發(fā)生和隱患的存在引起了國內(nèi)外學(xué)者對海底隧道建設(shè)安全風(fēng)險的高度重視。然而，以往的研究更多地集中在海底隧道施工期間的安全性控制，事實(shí)上，安全事故的發(fā)生多是由于地質(zhì)條件的未知、設(shè)計方案合理性的欠缺和關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的控制不當(dāng)造成的，通常是多因素綜合作用的結(jié)果，施工階段發(fā)生的安全事故是各類安全風(fēng)險累計和疊加的結(jié)果。因此,應(yīng)從安全事故發(fā)生的本質(zhì)特點(diǎn)出發(fā)，對隧道建設(shè)各階段的安全風(fēng)險及其孕育和演化過程進(jìn)展分析，尋求各種風(fēng)險因素及其作用特點(diǎn)，從而提高海底隧道建設(shè)安全風(fēng)險控制的技術(shù)水平。隧道施工是海底隧道工程建設(shè)的實(shí)施階段，也是安全事故真正發(fā)生的階段，事故的發(fā)生固然與施工階段的技術(shù)措施和質(zhì)量控制等有關(guān)，然而設(shè)計方案的合理性、可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，甚至勘測規(guī)劃階段線位選擇和地質(zhì)條件可靠性都可能成為安全事故的直接或間接誘因。事實(shí)上，每個建設(shè)階段的安全風(fēng)險均具有累積的特點(diǎn),前一階段沒有很好躲避的安全風(fēng)險通常會增加下一階段的不安全性，因此，在施工階段安全風(fēng)險集中表現(xiàn),相應(yīng)增大了控制的難度。1.2國內(nèi)外研究狀況隧道工程風(fēng)險分析的代表人物是美國的Einstein．H．H。Einstein．H．H他曾撰寫多篇有價值的文獻(xiàn)，主要奉獻(xiàn)是指出了隧道工程風(fēng)險分析的特點(diǎn)和應(yīng)遵循的理念，諸如?Geologicalmodelfortunnelcostmodel?[4]等。在Einstein研究的根基上，劍橋大學(xué)的Salazar．G．F1983年在博士論文“隧道設(shè)計和建設(shè)中的不確定性以及經(jīng)濟(jì)評估的實(shí)用性研究〞中，將不確定性的影響和工程造價聯(lián)系起來。G.Narayanan指出了風(fēng)險分析在降低軟土隧道造價中的作用。除此之外，國外學(xué)者對隧道工程的風(fēng)險分析應(yīng)用方面也作了一定的研究工作。A．J．M．Sn＆D．R．S．vanHasselt在考慮投資、工期和工程質(zhì)量的前提下研究了阿姆斯特丹南北地鐵線設(shè)計和施工中的風(fēng)險管理問題，提出了“IPB〞風(fēng)險管理模式(InventoryofcriticalaspectsPreventivemeasures；Backupmeasures)。R·Stuzk等將風(fēng)險分析技術(shù)應(yīng)用于斯德哥爾摩形公路隧道，得到了一些規(guī)律性的結(jié)論(Stuzk等，1996)，B·NiIsen等的論文對復(fù)雜底層條件地區(qū)的海底隧道的風(fēng)險進(jìn)展相對深入的研究(B·Nilsen等，1992)[5]國際隧協(xié)委員Heinz·D在其論文中(Heinz·D，1996)對穿越海峽的隧道、穿越阿爾卑斯山的隧道如何進(jìn)展風(fēng)險進(jìn)展了探討。另外，日本在隧道工程的事故統(tǒng)計方面作了大量細(xì)致工作(佐藤久等，1998)。國際隧協(xié)也在2002年10月由SorenDegnEskesen和PerTengborg等撰寫了?GuidelinesforTunnellingRiskManagement?，為隧道工程(以巖石隧道為主)的風(fēng)險管理提供了一整套參照標(biāo)準(zhǔn)和方法。2004年國際隧協(xié)年會專門設(shè)置了安全、費(fèi)用與風(fēng)險的專題，J·ReillyandJ·Brown提交了題為?Managementandcontrolofcostandriskfortunnelingandinfrastructureprojects?[6]的論文。由于我國的隧道工程研究和實(shí)踐時間都比較短，我國隧道工程的風(fēng)險分析研究還屬于開展階段，但隨著我國軌道交通的開展，以及大力開展西部地區(qū)所遇到的隧道建設(shè)問題，這一領(lǐng)域受到了前所未有的關(guān)注，各大設(shè)計院、保險公司以及高校都在近幾年開場了相關(guān)研究。同濟(jì)大學(xué)的丁士昭教授(1992)[15]對我國廣州地鐵首期工程、上海地鐵一號線工程等地鐵建設(shè)中的風(fēng)險和保險模式進(jìn)展了一定研究。上海隧道設(shè)計研究院的范益群博士(2000)[7]以可靠度理論為根基，提出了地下構(gòu)造的抗風(fēng)險設(shè)計概念，計算出基坑、隧道等地下構(gòu)造風(fēng)險發(fā)生的概率以及定性評價風(fēng)險造成的損失，并提出改進(jìn)的層次分析方法。香港的L．Mcfeat-Smith(2000)[20]提出了亞洲復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道工程的風(fēng)險評估模式，根據(jù)發(fā)生頻率的上下將風(fēng)險分為五級，根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的后果也將風(fēng)險分為五級。臺灣的游步上、沈勁利(2003)[14]應(yīng)用多屬性效用理論?MultipleAttributesUtilityTheory?，從施工單位的角度，對隧道工程風(fēng)險管理的決策程序作了完整的探討。同濟(jì)大學(xué)為主進(jìn)展的滬崇通道的風(fēng)險評估工程(2002)[7]為這一學(xué)科的開展作出新的奉獻(xiàn)。整個滬崇通道的風(fēng)險評估研究共提交了17個專題報告，涉及到工程建設(shè)的各個方面，包括前期選線、施工風(fēng)險管理、環(huán)境保護(hù)、運(yùn)營事故控制以及財務(wù)分析等，可以說是國內(nèi)風(fēng)險分析技術(shù)應(yīng)用在隧道工程上的第一個大型工程。同濟(jì)大學(xué)的陳龍博士(2005)[8]提出了界定隧道及地下工程風(fēng)險的一些概念，還提出了軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道可能發(fā)生的七大類損失。建設(shè)了風(fēng)險分析與評價模型，并引入風(fēng)險值、風(fēng)險指標(biāo)的概念。同濟(jì)大學(xué)的胡群芳博士(2006)[9]歸訓(xùn)對隧道及地下工程風(fēng)險承受準(zhǔn)那么計算模型進(jìn)展研究，重點(diǎn)分析了個人、社會及環(huán)境等風(fēng)險承受準(zhǔn)那么的計算方法和確定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合隧道及地下工程自身特點(diǎn)，分析和討論隧道及地下工程風(fēng)險承受準(zhǔn)那么制定方法，建設(shè)統(tǒng)一的風(fēng)險承受準(zhǔn)那么計算模型，針對風(fēng)險承受準(zhǔn)那么研究指出今后需要解決的問題和研究方向。李永盛等完成的崇明越江通道工程風(fēng)險分析研究課題，是國內(nèi)第一個對大型軟土盾構(gòu)隧道工程進(jìn)展風(fēng)險評估的工程。黃宏偉等進(jìn)一步把風(fēng)險分析理論應(yīng)用到其他隧道工程的風(fēng)險評估中。胡群芳和黃宏偉[10]建設(shè)了隧道及地下建筑工程的風(fēng)險承受準(zhǔn)那么模型。王夢恕[11]對廈門海底隧道設(shè)計、施工、運(yùn)營安全風(fēng)險進(jìn)展了分析。王學(xué)斌對廈門翔安隧道五通端陸域全強(qiáng)風(fēng)化層施工的風(fēng)險進(jìn)展了分析。但總體來說，目前關(guān)于隧道工程的風(fēng)險研究還不太完善，還基本停留在定性分析或者半定量分析階段，仍然需要做大量的工作。1.3研究目的、內(nèi)容、方法和手段海底隧道的建設(shè)技術(shù)難度大、地質(zhì)條件復(fù)雜、風(fēng)險性高、不確定因素多，在建設(shè)施工過程中一旦發(fā)生突發(fā)事故諸如突水、塌方等將會造成不可估量的后果。因此，對海底隧道的施工發(fā)生的事故風(fēng)險進(jìn)展研究和分析是有必要的，通過風(fēng)險分析與評估，確定了海底隧道建設(shè)全過程的核心安全風(fēng)險及各個階段的核心安全風(fēng)險因素，從技術(shù)角度給出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，并考慮各個階段安全風(fēng)險的相互聯(lián)系，建設(shè)健全安全風(fēng)險控制體系，對海底隧道安全建設(shè)實(shí)施全過程進(jìn)展風(fēng)險控制。這樣能夠促進(jìn)海底隧道修建技術(shù)的完善，并減小事故造成的損失，為未來建設(shè)的海底隧道的選址、設(shè)計、施工等提供重要依據(jù)。本論文首先對國內(nèi)外海底隧道概況、隧道工程風(fēng)險研究現(xiàn)狀及海底隧道的施工方法作簡要的介紹，然后闡述風(fēng)險管理的基本理論，討論海底隧道風(fēng)險發(fā)生機(jī)理，利用定性與定量相結(jié)合的海底隧道施工風(fēng)險分析與評價模型，對海底隧道的施工風(fēng)險進(jìn)展分析與評價。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：1、海底隧道施工風(fēng)險辨識。本文根據(jù)礦山法海底隧道施工的特點(diǎn)，對其各個施工步序的詳細(xì)分析，將極其復(fù)雜的海底隧道施工過程分解成容易被認(rèn)識和理解的基本風(fēng)險因素。2、海底隧道施工風(fēng)險根據(jù)施工風(fēng)險辨識的風(fēng)險因素，基于風(fēng)險的設(shè)計原那么，利用層次分析法(AHP)建設(shè)海底隧道施工風(fēng)險評價的指標(biāo)體系，并結(jié)合l～9標(biāo)度法，確定指標(biāo)體系內(nèi)的各風(fēng)險因素相對上一層次風(fēng)險因素的相對權(quán)重。3、海底隧道施工基本風(fēng)險因素塌方的模糊估計基于海底隧道施工風(fēng)險度量的模糊性特點(diǎn)，采用基于專家經(jīng)歷的模糊估計法，通過對基本風(fēng)險因素的發(fā)生概率及損失程度進(jìn)展分級，確定各基本風(fēng)險因素的概率隸屬度及損失隸屬度，從而實(shí)現(xiàn)對海底隧道施工風(fēng)險的度量。4、海底隧道施工風(fēng)險評價確定海底隧道施工基本風(fēng)險因素評價指標(biāo)模糊集，從而得到基本風(fēng)險因素的風(fēng)險評價等級及其模糊分布狀態(tài)。通過模糊綜合評判法，逐層確定塌方事故風(fēng)險因素的風(fēng)險評價指標(biāo)、風(fēng)險評價等級及其模糊分布狀態(tài)。5、對典型海底事故建設(shè)模型進(jìn)展事故樹分析。6、針對海底隧道建設(shè)中的主要安全問題，提出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施。第二章海底隧道施工工藝和方法的介紹2.1海底隧道施工組成海底隧道工程建設(shè)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。與陸地隧道一樣海底隧道工程包括以下基本五項(xiàng)基本工程。洞室開挖工程：根據(jù)工程設(shè)計，在巖體內(nèi)進(jìn)展開挖成洞的作業(yè)，從而獲得符合使用要求的洞室空間。洞室支護(hù)工程：曾強(qiáng)洞室圍巖的穩(wěn)定性，保證洞室在長期使用條件下的安全性。洞室支護(hù)形式有，噴射混凝土、錨桿、錨噴、整體式襯砌、裝配式襯砌等。洞內(nèi)建筑及防排水工程：包括洞內(nèi)襯砌，分隔洞室平面或空間的隔墻和維護(hù)構(gòu)造工程，防排水工程，坑、池、管溝工程，粉刷油漆等裝飾工程。專業(yè)設(shè)備安裝工程：包括生產(chǎn)工藝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、動力、照明、通風(fēng)、給水、供熱、消防、通訊、信號等管線設(shè)施，消波、密閉、慮毒等三防設(shè)備，防震、隔音、防腐等專業(yè)工程，生活及公共設(shè)施的安裝工程。洞口及配套工程：包括洞門、洞口護(hù)坡、泄洪排水、道路及洞外必備配套工程。海底隧道工程海底隧道工程洞室開挖工程洞室支護(hù)工程洞內(nèi)建筑及防排水工程專業(yè)設(shè)備安裝工程洞口及配套工程圖2-1海底隧道工程組成2.2海底隧道工程施工技術(shù)簡述海底隧道工程施工技術(shù)是以在海底地層中構(gòu)筑運(yùn)輸通道為目的，研究解決地下工程中的技術(shù)方案和措施，地下工程在各種復(fù)雜海底地質(zhì)條件下的施工方法、手段、工藝工程實(shí)施中的技術(shù)、方案、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和安全管理措施。所包含的內(nèi)容主要有地下工程的基本作業(yè)、輔助作業(yè)、環(huán)境控制和施工管理等如以以下列圖所示。開挖技術(shù)開挖技術(shù)海底隧道工程施工技術(shù)術(shù)基本作業(yè)輔助作業(yè)環(huán)境控制施工管理支護(hù)技術(shù)襯砌技術(shù)風(fēng)水電作業(yè)場地平整除渣運(yùn)輸監(jiān)控測量防水技術(shù)輔助工程技術(shù)、方案、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和安全質(zhì)量檢測圖2-2海底隧道工程施工技術(shù)地下工程基本作業(yè)主要包括開挖、支護(hù)、和襯砌三大技術(shù)。在開挖技術(shù)中十分重要的是開挖方法的選擇，選擇的主要考慮因素一般有工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地形和地貌、埋置深度、構(gòu)造形狀和規(guī)模、使用功能和環(huán)境條件、施工隊(duì)伍的技術(shù)水平和施工工具、交通條件和工期要求、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等，通過綜合研究來確定。目前我國地下工程使用的開挖方法可分為明挖和暗挖兩大類如下表。表2-1地下工程開挖方法明挖法基坑敞口開挖暗挖法礦山法〔鉆爆法〕基坑支擋開挖掘進(jìn)機(jī)〔TBM〕法地下連續(xù)墻盾構(gòu)法蓋挖法頂進(jìn)法沉管法支護(hù)技術(shù)是為了地下工程開挖的安全，一般為臨時支護(hù)和永久支護(hù)兩類；形式上有木支撐、鋼支撐、格柵支撐、錨桿、噴混凝土和它們的組合、混凝土襯砌等。地下工程輔助作業(yè)是配合基本作業(yè)必須的環(huán)節(jié)，包括風(fēng)水電的設(shè)計、安裝和供給，施工場地的方案和布置，出渣運(yùn)輸?shù)姆桨负驮O(shè)備的配置等。環(huán)境監(jiān)控主要研究解決地下工程施工過程中的安全和對周圍環(huán)境的影響，如開挖洞室的位移過大引起圍巖塌方、支護(hù)構(gòu)造位移過大引起構(gòu)造失穩(wěn)或者沉陷、地面沉陷過大對環(huán)境的影響、地下水的控制等；采用的手段主要是對施工的過程進(jìn)展檢測監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取加固措施〔輔助施工手段〕和更改施工方法。施工管理是通過有效的管理來保證工程的質(zhì)量和工期，應(yīng)用科學(xué)合理和符合地下工程施工特點(diǎn)的方法，規(guī)劃組織施工設(shè)計，對施工中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)展科學(xué)的技術(shù)、方案、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)和安全的管理，到達(dá)高質(zhì)量、高效益的目的。2.3海底隧道主要工程施工工藝流程圖2.3.1隧道洞口施工工藝流程圖隧道明洞開挖隧道明洞開挖仰邊坡開挖及防護(hù)洞口護(hù)拱及預(yù)埋套管施工大管棚鉆孔及管棚安裝大管棚超前注漿開場隧道開挖圖2-3隧道洞口段施工程序圖2.3.2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝流程拱部超前小管棚注漿支護(hù)拱部超前小管棚注漿支護(hù)左側(cè)壁導(dǎo)坑開挖與支護(hù)右側(cè)壁導(dǎo)坑開挖與支護(hù)中央核心土上部臺階開挖與支護(hù)中央核心土下部臺階開挖與支護(hù)隧道支護(hù)封閉成環(huán)分段撤除導(dǎo)坑內(nèi)壁臨時支護(hù)防水層及仰拱襯砌二次模筑鋼筋砼襯砌圖2-4雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工藝流程圖2.3.3全斷面法施工工藝流程圖測量劃線測量劃線鉆孔裝藥起爆通風(fēng)排險裝渣運(yùn)輸錨噴支護(hù)仰拱支護(hù)襯砌施工圖2-5隧道Ⅲ級圍巖全斷面施工流程圖2.3.4臺階法施工工藝流程圖測量、斷面放線測量、斷面放線小導(dǎo)管超前支護(hù)下臺階開挖初噴砼封閉掛鋼筋網(wǎng)接長邊墻鋼格柵施作錨桿仰拱初支補(bǔ)噴砼至設(shè)計厚度二次模注襯砌上臺階開挖初噴砼封閉掛鋼筋網(wǎng)架設(shè)鋼支撐格柵施作錨桿補(bǔ)噴砼至設(shè)計厚度監(jiān)控測量、穩(wěn)定安全判別施作防水板是圖2-6隧道臺階法施工作業(yè)流程圖2.4海底隧道施工特點(diǎn)與陸地隧道相比，海底隧道具有如下特點(diǎn)：〔1〕通過深水進(jìn)展海底地質(zhì)勘測比在地面的地質(zhì)勘測更困難、造價更高，而目準(zhǔn)確性相對較低，所以遇到未預(yù)測到的不良地質(zhì)情況風(fēng)險更大。因此，在隧道施工時必須進(jìn)展超前地質(zhì)預(yù)報。〔2〕海底隧道施工的主要困難是突然涌水，特別是斷層破碎帶的涌水。因此必須加強(qiáng)施工期間對不良地質(zhì)段和涌水點(diǎn)的預(yù)測和預(yù)報?！?〕海底隧道的單日掘進(jìn)長度很大，從而對施工期間的后勤和通風(fēng)有更高的要求?！?〕很高的孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應(yīng)力，造成較低的成拱作用和地層的穩(wěn)定性?！?〕很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水在有高滲透性或有擾動區(qū)域與開闊水面有渠道相連的地層中大量流入?！?〕海底隧道不能自然排水，堵水技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)。先注漿加固圍巖，堵住出水點(diǎn)，然后再開挖.在堵水的同時加強(qiáng)機(jī)械排水，以堵為主，堵抽結(jié)合?！?〕在高水壓下開挖橫通道是一大技術(shù)難題，將來很有必要有專門在困難條件下開挖橫通道的隧道掘進(jìn)機(jī)?！?〕襯砌長期受較大的水壓作用。〔9〕由于單日連續(xù)掘進(jìn)距離很長而導(dǎo)致工期很長，投資很高，因此必須采用快速掘進(jìn)設(shè)備。目前修建海底隧道的基本方法有:鉆爆法、沉管法、盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法，或這兒種方法的組合。另外水中懸浮隧道正在研究中。2.5海底隧道施工的基本方法介紹根據(jù)對目前國內(nèi)外現(xiàn)有海底隧道的調(diào)查情況，海底隧道施工方法有隧道掘進(jìn)機(jī)施工法(TBM法)、盾構(gòu)法、沉管法、礦山法，現(xiàn)將這四種方法闡述如下：〔1〕隧道掘進(jìn)機(jī)施工法隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)[12]有兩種基本類型：局部斷面掘進(jìn)機(jī)和全斷面掘進(jìn)機(jī)。全斷面掘進(jìn)機(jī)用于斷面一次開挖，通常用于圓形隧道斷面，這類掘進(jìn)機(jī)有各種不同的類型。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)己經(jīng)成功地用于很多海底隧道，如最著名的英法海峽隧道。TBM隧道施工的進(jìn)度快、機(jī)械化程度高及其安全性是世界公認(rèn)的。TBM施工目前仍存在以下問題，有待進(jìn)一步研究解決。1)隧道施工造價高。TBM機(jī)械電氣構(gòu)造復(fù)雜，制造技術(shù)難度大，造價高。TBM施工耗電、耗水，能源消耗大。2)TBM多為圓形長大隧道施工，不適用于方形、橢圓形斷面隧道的施工。3)TBM對巖石特性依賴性大。4)TBM施工管理技術(shù)要求嚴(yán)格，對操作人員技術(shù)素質(zhì)要求高。〔2〕盾構(gòu)法盾構(gòu)法[12]一般限制在港灣下的淺水區(qū)和沿海地帶，在深堆積層等軟弱的不透水粘土中最為適用。采用盾構(gòu)法修建了很多海底隧道，其中典型的工程有：日本德山港海底隧道、東京灣渡海公路隧道、丹麥大海峽隧道等。盾構(gòu)施工是不可后退的。盾構(gòu)施工一旦開場，盾構(gòu)機(jī)就無法后退。由于管片外徑小于盾構(gòu)外徑，如要后退必須撤除已拼裝的管片，這是非常不安全的。所以，盾構(gòu)施工的前期工作非常重要，一旦遇到障礙物或刀頭磨損等問題只能通過實(shí)施輔助施工措施后，翻開隔板上設(shè)置的出入孔進(jìn)入壓力艙進(jìn)展處理。〔3〕沉管法所謂沉管法修建隧道，就是將假設(shè)干個預(yù)制管段分別浮運(yùn)到海面(河面)現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在己疏浚好的地槽內(nèi)[13]。至今世界上己修建了100多座沉管隧道。沉管隧道有如下特點(diǎn)：1)隧道頂部覆土淺，甚至可以為零或露出地面，故而隧道長度相對較短總工程量較小，工期較短，工程造價較低。2)沉管比重小，對基底地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。3)沉管施工水上工期短，大局部作業(yè)可穿插進(jìn)展，有利于縮短工期。4)沉管斷面形狀選擇自由度大，斷面利用率高，可以做到一管多用。5〕沉管隧道的防水主要分兩方面，即管段本身防水和接縫防水。為保證管段不漏，嚴(yán)格控制混凝土的成分配比、降低溫差、施工期間延遲撤除模板、連續(xù)澆灌管段、加設(shè)輔助防滲管段接縫的防水主要依靠橡膠止水墊環(huán)和Ω止水膠帶?！?〕鉆爆法施工技術(shù)采用鉆爆法施工的海底隧道主要有：日本的新關(guān)門隧道、青函隧道、英國的墨爾西隧道、冰島的華爾海峽隧道以及挪威的海底隧道。作為世界上最長的海底隧道—青函隧道，它在水平鉆探、超前注漿加固地層、噴射混凝土等技術(shù)上有巨大的開展，尤其在處理海底涌水技術(shù)方面獨(dú)具一格，為工程界所津津樂道。海底隧道穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)是關(guān)鍵。斷層破碎帶假設(shè)與其上或附近的水系相溝通，隨時都有可能給工程帶來淹沒、塌通、涌水，或形成泥石流的不安全。如青函隧道發(fā)生過四次較大塌方涌水事故，其中1976年5月6日在北海道側(cè)平行導(dǎo)坑內(nèi)發(fā)生的涌水事故最為嚴(yán)重，涌水量高達(dá)70m3/min,用了5個月時間才繞過涌水段。穿越斷層破碎帶，主要問題在于對斷層破碎帶的支撐、加固和堵水。目前國內(nèi)外經(jīng)常采用的方法是強(qiáng)行穿越法、注漿法、凍結(jié)法和其它輔助方法?！?〕強(qiáng)行穿越法：這是最常用的傳統(tǒng)方法，其特點(diǎn)是支撐護(hù)頂，隨挖隨砌.根據(jù)工程經(jīng)歷，短段掘砌、噴錨支護(hù)、超前支架、側(cè)壁導(dǎo)坑等方法較為常用?！?〕注漿法：這是人工充填圍巖裂隙的一種方法，在一定的注漿壓力作用下，漿液被擠壓入巖層沿裂隙流動擴(kuò)散，由于其充塞和水化作用，在裂隙內(nèi)成為具有一定強(qiáng)度和低透水性的結(jié)石體，從而到達(dá)堵塞裂隙、截斷水路和加固圍巖的日的。注漿在海底隧道中對防止涌水并加強(qiáng)巖體強(qiáng)度是必不可少的?！?〕凍結(jié)法：這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結(jié)的方法，依靠凍土的強(qiáng)度到達(dá)承受地壓的目的，使開挖和襯砌處在凍土保護(hù)之下安全進(jìn)展。國內(nèi)外一般都將凍結(jié)法用于其它方法不適用的地層?！?〕其它輔助措施：為了安全可靠地穿越斷層破碎帶，除采用以上方法外，還要采取兒種輔助措施，如超前探水、設(shè)置安全疏散日、強(qiáng)排堵截等。第三章海底隧道施工主要不安全有害因素辨識分析3.1海底隧道施工不安全因素辨識分析依據(jù)不安全因素是指能對人造成傷亡或?qū)ξ镌斐赏话l(fā)性損害的因素。有害因素是指能影響人的身體安康,導(dǎo)致疾病，或?qū)ξ镌斐陕該p害的因素。存在不安全有害物質(zhì)、能量和不安全有害物質(zhì)、能量失去控制是不安全、有害因素轉(zhuǎn)換為事故的基本原因。不安全有害物質(zhì)和能量失控主要表達(dá)在人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和管理缺陷3個方面。辨識、分析不安全有害因素的主要依據(jù)有：1〕依據(jù)?企業(yè)職工傷亡事故分類?〔GB6441-1986〕、?生產(chǎn)過程不安全和有害因素分類與代碼?〔GB/T13861-2009〕，對不安全有害因素進(jìn)展分類。2〕依據(jù)?不安全化學(xué)品名錄?〔2002年版，國家安全生產(chǎn)監(jiān)視管理局公告2003年第1號〕，辨識分析不安全有害物質(zhì)及其不安全有害性質(zhì)。3〕依據(jù)工藝流程、設(shè)備清單及相關(guān)技術(shù)資料，辨識分析生產(chǎn)過程中的不安全因素。4〕依據(jù)安全管理制度、安全操作規(guī)程，辨識可能導(dǎo)致事故的管理缺陷。海底隧道工程是一種高不安全因素的系統(tǒng)工程，(l)隧道大局部被水包圍，地質(zhì)勘察難度大，且勘察準(zhǔn)確性降低；(2)隧道上覆水體，須承受高水壓作用。在施工過程中如遇斷層破碎帶等不良地質(zhì)地段，將給施工帶來極大困難；(3)由于海水的無限補(bǔ)給，海底隧道涌滲水問題嚴(yán)重，一旦發(fā)生涌水，常會產(chǎn)生消滅性災(zāi)害；且海水具有腐蝕性，滲水對支護(hù)以及隧道內(nèi)設(shè)施有破壞作用，給海底隧道的運(yùn)營帶來隱患。海底隧道的上述特點(diǎn)決定了海底隧道的建設(shè)比陸域隧道具有更大風(fēng)險。它的不安全因素主要是：爆炸〔瓦斯爆炸、火工品爆炸、爆破作業(yè)、容器爆炸、其他爆炸〕、坍塌、透水、突泥、高處墜落、火災(zāi)、物體打擊、車輛傷害、機(jī)械傷害、起重傷害、觸電、灼傷、中毒等安全事故。易發(fā)生的傷害有坍塌、透水、突泥、爆炸、觸電、火災(zāi)、機(jī)械傷害等。3.2海底隧道施工不安全因素辨識風(fēng)險辨識是進(jìn)展風(fēng)險管理時首先要進(jìn)展的工，只有盡可能全面準(zhǔn)確的辨識風(fēng)險才能對其進(jìn)展科學(xué)的分析。由于海底隧道地理位置和施工環(huán)境的特殊性決定了海底隧道施工方法與陸地隧道施工方法的不同。要對海底隧道施工過程中的不安全因素進(jìn)展辨識首先應(yīng)該掌握海底隧道施工的工藝流程然后結(jié)合具體的施工方法和海底隧道的地質(zhì)水文條件以及施工環(huán)境進(jìn)展識別。海底隧道施工過程大體上分為三局部開挖掘進(jìn)、支護(hù)、出渣，具體包括爆破作業(yè)、出渣作業(yè)、通風(fēng)作業(yè)、高處作業(yè)、高瓦斯隧道爆破作業(yè)、高壓灌漿作業(yè)、支護(hù)作業(yè)、二次支護(hù)作業(yè)等。下面本論文將根據(jù)海底隧道施工不同的作業(yè)過程對施工過程中存在的不安全因素以及其可能會導(dǎo)致不安全事故進(jìn)展一一列舉，并提出相應(yīng)的控制方法，為后面章節(jié)的風(fēng)險評價提供依據(jù)如下表〔3-1〕所示。表3-1海底隧道施工不安全因素辨識序號活動類別活動名稱不安全因素可能導(dǎo)致的事故控制方法1鉆爆施工個人防護(hù)進(jìn)入施工現(xiàn)場人員不戴安全帽、不穿反光服人員傷害加強(qiáng)安全教育，按規(guī)定穿戴防護(hù)用品2開挖邊仰坡危石未清理、未刷坡加固滾落、滑塌安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收3洞門邊坡有裂縫坍塌采取加固措施4洞口立體穿插作業(yè)物體打擊制定防護(hù)措施，現(xiàn)場檢查5風(fēng)鉆操作不當(dāng)傷人安全交底，操作規(guī)程6爆炸作業(yè)爆炸人員未持有效證件上崗爆破事故加強(qiáng)培訓(xùn)持證上崗7爆破用品使用前未檢驗(yàn)爆炸、失效加強(qiáng)管理，制度措施控制8雷管直接起爆藥包爆炸爆破安全規(guī)程9爆炸作業(yè)未經(jīng)批準(zhǔn)爆炸事故加強(qiáng)爆破管理10爆破器材混裝混放爆炸加強(qiáng)管理，制度措施控制11爆炸物品管理不當(dāng)導(dǎo)致喪失爆炸、社會責(zé)任加強(qiáng)管理，制度措施控制12爆破器材庫、作業(yè)區(qū)有明火、吸煙爆炸加強(qiáng)管理，制度措施控制13爆破施工后未及時清撬危石危石墜落傷人安全交底，加強(qiáng)檢查14爆破作業(yè)為及時排煙排塵塵肺病加強(qiáng)通風(fēng)排煙15爆破作業(yè)未防護(hù)飛石傷人

砸壞管線加強(qiáng)防護(hù)，安全交底16爆破作業(yè)未設(shè)戒備區(qū)及戒備人人員傷害加強(qiáng)防護(hù)，安全交底17啞炸未處理爆炸傷人加強(qiáng)爆破效果檢查、按規(guī)程處理啞炸18爆破器材庫通風(fēng)不良、無防雷設(shè)施爆炸按規(guī)定設(shè)置通風(fēng)孔和避雷針19搬運(yùn)易燃或易爆物品不標(biāo)準(zhǔn)人員傷害嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程20爆炸器材不嚴(yán)格交接爆破器材喪失嚴(yán)格遵守制度，加強(qiáng)檢查監(jiān)視21裝載機(jī)裝扎裝載機(jī)回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)有人人員傷害嚴(yán)格遵守安全安全操作規(guī)程22裝渣前或裝渣過程中未檢查工作面圍巖穩(wěn)定情況車輛損壞

人員傷害加強(qiáng)現(xiàn)場安全檢查，安全交底和安全措施控制23鉆爆施工裝載機(jī)操作人員違章作業(yè)機(jī)械損壞

人員傷害加強(qiáng)安全教育，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程24汽車出渣司機(jī)違章操作車輛損壞

人員傷害加強(qiáng)安全教育，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程25剎車裝置失靈溜車事故

人員傷害加強(qiáng)安全教育，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程26洞內(nèi)霧氣較大看不清、車燈損壞車輛事故加強(qiáng)照明、通風(fēng)、定期檢修27現(xiàn)場無統(tǒng)一指揮調(diào)度交通事故加強(qiáng)調(diào)度指揮28材料車載人人員傷害加強(qiáng)管理，制度控制29洞口、平交道等不安全地段無警示牌車輛傷害制度、措施控制30支護(hù)作業(yè)支護(hù)方案不合理坍塌完善方案

加強(qiáng)檢查31支護(hù)不合格、圍巖失穩(wěn)坍塌完善規(guī)程、安全技術(shù)交底32支護(hù)損壞、變形坍塌完善規(guī)程、安全技術(shù)交底33支撐構(gòu)件置于活動石塊或虛渣上坍塌安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收34正洞與輔助坑道連接不順坍塌安全技術(shù)規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收35支護(hù)人員高處作業(yè)無防護(hù)高處墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收36緊急情況時人員沒有撤出人員/其他傷害專人現(xiàn)場檢查、專人負(fù)責(zé)指揮、制定應(yīng)急預(yù)案37拱頂?shù)魤K物體打擊安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收38噴錨施工臺架不結(jié)實(shí)、鋪板過少、無欄桿、超載高處墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收39噴射機(jī)連接收路不牢、管路不暢通機(jī)械傷害現(xiàn)場檢查、安全技術(shù)交底40松動圍巖墜落物體打擊安全技術(shù)交底、操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查41高處賺眼、安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、噴射砼等作業(yè)無安全防護(hù)措施高處墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查42二次襯砌開挖與二襯距離過長塌方執(zhí)行施工組織設(shè)計方案43鉆爆施工二次襯砌仰拱施工作業(yè)不及時塌方嚴(yán)格執(zhí)行施工組織設(shè)計方案44平臺無欄桿或欄桿過低高處墜落

物體打擊安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收45跳板安裝不牢或無防滑措施高處墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收46工作臺、腳手架超重坍塌高處墜落

物體打擊安全技術(shù)交底現(xiàn)場檢查47平臺上運(yùn)物料時墜落高處墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查48撤除模板時顛倒人員/其他傷害安全技術(shù)交底、撤除方案、現(xiàn)場檢查49振搗器等電開工具漏電觸電安全防護(hù)措施、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收50維修機(jī)械不停機(jī)機(jī)械傷害安全技術(shù)交底、操作規(guī)程51通風(fēng)防塵通風(fēng)、防塵防毒通風(fēng)不良窒息安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收52有害物超標(biāo)中毒安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收53裝渣、噴砼時揚(yáng)塵塵肺病安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查54不關(guān)機(jī)拆卸風(fēng)管機(jī)械傷害安全技術(shù)交底、操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查55不良地質(zhì)隧道不良地質(zhì)隧道超前地質(zhì)預(yù)報為超前鉆孔探明即開挖坍塌、突涌水強(qiáng)化管理、嚴(yán)格規(guī)程56不良地段支護(hù)不及時坍塌安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收57坍塌后未查明原因即開工坍塌安全規(guī)章制度，制定解決方案58地址超前預(yù)報不準(zhǔn)確坍塌規(guī)章制度、現(xiàn)場檢查59圍巖測量不及時坍塌嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)展圍巖測量，保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠60布點(diǎn)不正確，測量頻率少坍塌嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)展圍巖測量，保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠61突泥、突水隧道突泥、突水傷人/其他傷害安全技術(shù)交底，預(yù)防措施、應(yīng)急預(yù)案62流沙地質(zhì)隧道未先護(hù)后挖坍塌安全技術(shù)交底，現(xiàn)場檢查驗(yàn)收63涌水、涌沙坍塌超前地質(zhì)預(yù)報，超前鉆64巖爆地質(zhì)隧道無專人監(jiān)測巖爆坍塌安全交底、專人監(jiān)測、安全技術(shù)專項(xiàng)方案65巖爆地點(diǎn)人員停留人員/其他傷害這只明顯標(biāo)識、加強(qiáng)檢查66瓦斯隧道無專項(xiàng)施工方案人員/其他傷害超前探測，應(yīng)急預(yù)案67瓦斯突出中毒、爆炸專人負(fù)責(zé)68瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)中毒加強(qiáng)監(jiān)測，加強(qiáng)通風(fēng)，現(xiàn)場檢查69未使用防爆設(shè)備爆炸嚴(yán)格把關(guān)，現(xiàn)場檢查70無專職瓦斯監(jiān)測人員中毒、爆炸專人負(fù)責(zé)監(jiān)測71濃度超標(biāo)時不及時停電爆炸安全交底，報警措施、遠(yuǎn)程斷電72瓦斯隨到爆炸作業(yè)未執(zhí)行一炮三檢制爆炸安全知識培訓(xùn)、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查73不執(zhí)行三人連鎖爆破制爆炸安全知識培訓(xùn)、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查74使用違禁雷管爆炸安全知識培訓(xùn)、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查75使用違禁炸藥爆炸安全知識培訓(xùn)、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查76瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)起爆爆炸加強(qiáng)監(jiān)測，嚴(yán)格執(zhí)行一炮三檢制77反向裝藥爆炸安全技術(shù)交底，現(xiàn)場檢查78瓦斯隨到防火無安全防火措施爆炸安全防火制度、安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收79高溫、電火花作業(yè)爆炸安全技術(shù)交底、操作規(guī)程，現(xiàn)場檢查80電氣焊作業(yè)無防護(hù)設(shè)施爆炸安全技術(shù)交底、操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收81高壓灌漿高壓灌漿高壓灌漿高壓灌漿操作人員未持證上崗人員/其他傷害安全技術(shù)交底和操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收82高壓灌漿時輸送管破損、破裂人員/其他傷害加強(qiáng)安全技術(shù)交底和現(xiàn)場檢查驗(yàn)收制度83輸送管接頭松動脫落漿液飛射人員/其他傷害安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收84作業(yè)人員未進(jìn)展安全防護(hù)人員/其他傷害執(zhí)行操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收85灌漿設(shè)備漏電觸電安全技術(shù)交底定期維修86灌漿平臺防護(hù)未到位人員滑倒、墜落安全技術(shù)交底、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收、防護(hù)欄、防滑鞋87鉆孔過程出現(xiàn)突水、突泥人員/其他傷害安全技術(shù)交底和操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收88灌漿泵未結(jié)實(shí)在灌漿平臺上，振動及噪音過大人員/其他傷害安全技術(shù)交底和操作規(guī)程、現(xiàn)場檢查驗(yàn)收89高處作業(yè)高處作業(yè)鑿巖、襯砌工作平臺、爬梯無防護(hù)高處墜落

物體打擊加強(qiáng)防護(hù)措施、檢查驗(yàn)收制度90作業(yè)平臺超載坍塌墜落加強(qiáng)防護(hù)設(shè)施、檢查驗(yàn)收制度91人員未系安全帶高空墜落安全培訓(xùn)、班前檢查及現(xiàn)場檢查92洞內(nèi)腳手架搭設(shè)不合格高處墜落技術(shù)交底、檢查驗(yàn)收制度93沒有正確使用安全防護(hù)設(shè)施高處墜落技術(shù)交底、檢查驗(yàn)收制度94高處拋投物體物體打擊加強(qiáng)管理、安全交底95作業(yè)人員使用違規(guī)設(shè)施上下高處墜落加強(qiáng)管理、設(shè)置專用爬梯3.3對海底隧道施工中潛在不安全因素進(jìn)展半定量的評價3.3.1LEC分析法LEC評價法是一種對具有潛在不安全性作業(yè)環(huán)境中的不安全因素進(jìn)展半定量的安全評價方法。該方法采用與系統(tǒng)風(fēng)險率相關(guān)的3種方面指標(biāo)值之積來評價系統(tǒng)中人員傷亡風(fēng)險大小。這3種方面分別是：L為發(fā)生事故的可能性大??；E為人體暴露在這種不安全環(huán)境中的頻繁程度；C為一旦發(fā)生事故會造成的損失后果。風(fēng)險分值D=LEC。D值越大，說明該系統(tǒng)不安全性大，需要增加安全措施，或改變發(fā)生事故的可能性，或減少人體暴露于不安全環(huán)境中的頻繁程度，或減輕事故損失，直至調(diào)整到允許范圍內(nèi)量化分值標(biāo)準(zhǔn)對這3種方面分別進(jìn)展客觀的科學(xué)計算，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，是相當(dāng)繁瑣的過程。為了簡化評價過程，采取半定量計值法。即根據(jù)以往的經(jīng)歷和估計，分別對這3方面劃分不同的等級，并賦值。具體如下：表3-2事故發(fā)生的可能性〔L〕分?jǐn)?shù)值事故發(fā)生的可能性10完全可以預(yù)料6相當(dāng)可能3可能，但不經(jīng)常1可能性小，完全意外0.5很不可能，可以設(shè)想0.2極不可能0.1實(shí)際不可能表3-3暴露于不安全環(huán)境的頻繁程度〔E〕分?jǐn)?shù)值暴露于不安全環(huán)境的頻繁程度10連續(xù)暴露6每天工作時間內(nèi)暴露3每周一次或偶然暴露2每月一次暴露1每年幾次暴露0.5非常罕見暴露表3-4發(fā)生事故產(chǎn)生的后果〔C〕分?jǐn)?shù)值發(fā)生事故產(chǎn)生的后果10010人以上死亡403～9人死亡151～2人死亡7嚴(yán)重3重大，傷殘1引人注意根據(jù)公式：風(fēng)險D=LEC就可以計算作業(yè)的不安全程度，并判斷評價不安全性的大小。其中的關(guān)鍵還是如何確定各個分值，以及對乘積值的分析、評價和利用。表3-5不安全程度〔D〕D值不安全程度>320極其不安全，不能繼續(xù)作業(yè)160-320高度不安全，要立即整改70-160顯著不安全，需要整改20-70一般不安全，需要注意<20稍有不安全，可以承受3.3.2根據(jù)表〔3-1〕對海底隧道施工主要不安全因素進(jìn)展作業(yè)不安全性評價對海底隧道施工中主要的作業(yè)過程用LEC評價法進(jìn)展賦值計算，根據(jù)評價結(jié)果對海底隧道施工中的主要不安全因素進(jìn)展確定，為論文的評價局部提供依據(jù)。表3-6LEC評價分析表作業(yè)類型LECD評價結(jié)果爆破作業(yè)3315135顯著不安全，需要整改支護(hù)作業(yè)1339稍有不安全，可以承受高處作業(yè)36354一般不安全，需要注意瓦斯遂道爆炸作業(yè)3115120顯著不安全，需要整改突泥、突水隧道作業(yè)3140120顯著不安全，需要整改噴錨作業(yè)121530一般不安全，需要注意高壓灌漿作業(yè)33327一般不安全，需要注意出渣作業(yè)36118稍有不安全，可以承受從上表分析數(shù)據(jù)中可以得出爆破作業(yè)、瓦斯隧道爆炸作業(yè)、有突泥、突水不安全隧道作業(yè)事故風(fēng)險比較高，海底隧道施工作業(yè)受到客觀條件限制具有其特殊性，一旦發(fā)生事故將會導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)損失、工期延誤后果極其嚴(yán)重。所以在海底隧道施工中應(yīng)該最大限度的控制甚至是杜絕此類事故的發(fā)生。3.4海底隧道建設(shè)過程中核心不安全因素確定3.4.1核心安全風(fēng)險因素及其特點(diǎn)核心安全風(fēng)險因素是對整個工程順利實(shí)施起著決定性控制作用的因素，其主要特點(diǎn)為：1)由核心安全風(fēng)險因素引起的安全風(fēng)險事故一旦發(fā)生,后果非常嚴(yán)重。2)有效地控制核心安全風(fēng)險因素能最大限度地減小安全風(fēng)險事故發(fā)生的概率和損失。3)核心安全風(fēng)險因素與非核心安全風(fēng)險因素在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化。因此，針對具體工程的核心安全風(fēng)險因素應(yīng)給出有效的控制措施，減小其發(fā)生的概率，并制定相應(yīng)的預(yù)案以使風(fēng)險造成的損失最小化。核心安全風(fēng)險因素控制的目的是將其轉(zhuǎn)化為一般安全風(fēng)險因素，使其處于可控狀態(tài)。3.4.2核心安全風(fēng)險因素辨識風(fēng)險因素辨識即找出隧道建設(shè)過程中所有的潛在風(fēng)險因素，并進(jìn)展歸類整理、篩選。針對相關(guān)海底隧道修建過程中存在的風(fēng)險和問題，以突水涌泥和塌方風(fēng)險事故作為最大安全風(fēng)險事故，分別運(yùn)用事故樹法和模糊評價法進(jìn)展分析,從而對海底隧道建設(shè)過程各階段核心安全風(fēng)險因素作出評價。對海底隧道工程而言，一旦隧道發(fā)生突水涌泥或塌方事故,其后果極其嚴(yán)重，往往造成群死群傷、工期延誤、機(jī)械設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。突水涌泥和塌方事故是海底隧道建設(shè)期的最大安全事故，因此,突水涌泥和塌方風(fēng)險即為海底隧道建設(shè)全過程的核心安全風(fēng)險。安全風(fēng)險控制通常更多地關(guān)注如何躲避這一安全風(fēng)險事故的發(fā)生。第四章突水涌泥事故樹法風(fēng)險分析及對策措施由于海底隧道施工條件的復(fù)雜性，施工必須以安全為前提，最大可能性的防止隧道施工過程中出現(xiàn)突水涌泥事故。海底隧道一旦出現(xiàn)突水涌泥事故，將會造成海水直接灌入隧道，直接危害到人員、機(jī)械設(shè)備以及隧道本身，造成群死群傷、機(jī)器設(shè)備損壞、延誤隧道施工工期，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。海底隧道施工時主要風(fēng)險來源于水，海底隧道不具備排水條件，施工過程中要采用多種措施，建設(shè)施工作業(yè)安全保證體系。本文將利用事故樹法對海底隧道突水涌泥風(fēng)險進(jìn)展風(fēng)險分析，并提出一些風(fēng)險對策和應(yīng)急預(yù)案。4.1事故樹法原理1〕事故樹法原理事故樹分析法[14]既可以進(jìn)展定性分析，又可以進(jìn)展定量分析。定性分析主要參考指標(biāo)是構(gòu)造重要度系數(shù)，定量分析主要參考指標(biāo)是概率重要度系數(shù)和臨界重要度系數(shù)。構(gòu)造重要度分析，是不考慮基本領(lǐng)件發(fā)生的概率，僅從事故樹構(gòu)造分析各基本領(lǐng)件的發(fā)生對頂上事件的影響程度。事故樹是由眾多基本領(lǐng)件構(gòu)成的，這些基本領(lǐng)件對頂上事件均產(chǎn)生影響，但影響程度是不同的，在確定工程安全時必須要考慮基本領(lǐng)件的重要程度。構(gòu)造重要度分析雖然是一種定性分析方法，但在缺乏定量分析數(shù)據(jù)的條件下，這種分析顯得很重要。構(gòu)造重要度分析方法歸納起來有兩種：第一種是計算各基本領(lǐng)件的構(gòu)造重要度系數(shù)，將系數(shù)由大到小排列各基本領(lǐng)件的重要順序。第二種是用最小割集和最小徑集近似判斷各基本領(lǐng)件的構(gòu)造重要度系數(shù)，并排列次序。本文選用第二種方法[15]。2〕構(gòu)造重要度系數(shù)的求取方法要求取構(gòu)造重要度系數(shù)，首先要了解最小割集和最小徑集。在事故樹中，一組基本領(lǐng)件能造成頂上事件發(fā)生，那么該組基本領(lǐng)件的集合稱為割集；能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本領(lǐng)件的集合稱為最小割集[16]。也就是說，如果某一割集中任一基本領(lǐng)件不發(fā)生，項(xiàng)上事件就決不會發(fā)生，這個集合就是最小割集。與最小割集不同，在事故樹中，有一組基本領(lǐng)件不發(fā)生，頂上事件就不發(fā)生，這一組基本領(lǐng)件的集合叫徑集。徑集是表示系統(tǒng)不發(fā)生頂上事件而正常運(yùn)行的模式。但凡不能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的本領(lǐng)件的集合叫最小徑集[17]。最小割集和最小徑集法都是運(yùn)用布爾代數(shù)化簡法獲得。用最小割集或最小徑集近似判斷各基本領(lǐng)件的構(gòu)造重要系數(shù)的方法雖然準(zhǔn)確度比用求構(gòu)造重要系數(shù)法差一些，但操作簡便，因此目前應(yīng)用較多。用最小割集或最小徑集近似判斷構(gòu)造重要系數(shù)的方法有幾種，此處僅介紹一種。(1)單事件最小割(徑)集中基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)最大。(2)僅出現(xiàn)在同一個最小割(徑)集中的所有基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)相等。(3)僅出現(xiàn)在基本領(lǐng)件個數(shù)相等的假設(shè)干個最小割(徑)集中的各基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)依出現(xiàn)次數(shù)而定，即出現(xiàn)次數(shù)少，其構(gòu)造重要系數(shù)??；出現(xiàn)次數(shù)多，其構(gòu)造重要系數(shù)大；出現(xiàn)次數(shù)相等，其構(gòu)造重要系數(shù)相等。(4)兩個基本領(lǐng)件出現(xiàn)在基本領(lǐng)件個數(shù)不等的假設(shè)干個最小割(徑)集中，其構(gòu)造重要系數(shù)依以下情況而定：①假設(shè)它們在各最小割(徑)集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等，那么在少數(shù)事件最小割(徑)集中出現(xiàn)的基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)大。②假設(shè)它們在少事件最小割(徑)集出現(xiàn)次數(shù)少，在多事件最小割(徑)集中出現(xiàn)次數(shù)多，以及其它更為復(fù)雜的情況，可用下式近似判別式計算：(4-1)式中：基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)的近似判別值；基本領(lǐng)件屬于最小徑集；基本領(lǐng)件所在最小徑集中包含基本領(lǐng)件的個數(shù)。利用上述四條基本原那么判斷基本領(lǐng)件構(gòu)造重要系數(shù)大小時，必須從第一條至第四條按順序進(jìn)展，不能單純使用近似判別式。4.2突水涌泥事故樹法風(fēng)險分析國內(nèi)已建成的膠州灣海底隧道，平均水深7m左右,最大水深65m，其中灣口最大水深40m。據(jù)地質(zhì)報告提供資料，海底大局部無覆蓋層，地形起伏較大，基巖為中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖與火山巖，而且中風(fēng)化層很薄，巖石完整性好。隧址處無大斷裂構(gòu)造所發(fā)現(xiàn)斷裂大局部為高角度、中新代脆性斷裂構(gòu)造，以壓扭性為主，其寬度在數(shù)米至數(shù)十米不等。斷層內(nèi)以壓碎巖、碎裂巖、糜棱巖為主。局部斷裂具有張性，斷層兩側(cè)有數(shù)米寬的影響帶。通過對地震不安全性分析，場地的地震基本烈度均為6度，工程場地不存在砂土液化及軟土震陷與地震滑坡崩塌等地震地質(zhì)災(zāi)害根據(jù)地質(zhì)情況，該條灣海底隧道的典型風(fēng)險存在于斷層破碎帶處，故本文只對斷層破碎帶處的突水涌泥風(fēng)險加以評估與研究，其他地層的風(fēng)險不在本文討論范圍。根據(jù)海底隧道施工過程中可能出現(xiàn)塌方事故進(jìn)展因果分析，畫出發(fā)生事故的因果“魚刺圖〞。再根據(jù)因果“魚刺圖〞結(jié)合國內(nèi)外海底隧道施工經(jīng)歷，通過專家調(diào)查分析，對可能引起突水涌泥的基本領(lǐng)件得出如圖〔4-3〕所示的事故樹。通過利用“魚刺圖〞對海底隧道塌方事故的因果關(guān)系進(jìn)展分析。并在此根基上利用事故樹分析法，再運(yùn)用布爾運(yùn)算求出最小割集及各影響因素的構(gòu)造重要度進(jìn)展定性分析，根據(jù)分析的結(jié)果對海底隧道施工中應(yīng)注意并預(yù)防的問題進(jìn)展分析。(1)利用“魚刺圖〞對塌方事故的因果關(guān)系進(jìn)展分析“魚刺圖〞是一種發(fā)現(xiàn)“基本原因〞的方法，可稱為“因果圖〞或特性要因圖，是為了尋找產(chǎn)生某種質(zhì)量問題的原因，集思廣義將群眾的意見反映在一張圖上，即“魚刺圖〞。用其分析法分析工程施工安全問題，可使復(fù)雜的原因系統(tǒng)化、條塊化，且直觀、邏輯性強(qiáng)，它通過帶箭頭的線使因果關(guān)系明確，便于將主要原因弄清楚，見圖〔4-1〕。突水、涌泥事故突水、涌泥事故隔水層鼓破遇到災(zāi)害性地質(zhì)情況有承壓水有地層空洞注漿未達(dá)預(yù)期效果隔水層變薄、掉塊等超挖爆破震動支護(hù)不當(dāng)開挖進(jìn)尺大隧道裂隙與水源連通開挖進(jìn)尺大圍巖擾動大、松動、變形爆破震動注漿未達(dá)預(yù)期效果海潮自然環(huán)境地震圖4-1海底隧道施工過程中可能出現(xiàn)塌方事故的因果分析“魚刺圖〔2〕事故樹分析事故樹分析又稱為故障樹分析，是一種演繹的系統(tǒng)安全分析方法，是從要分析的特定事故或故障(頂上事件)開場，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因，即故障樹的底事件為止。它是系統(tǒng)安全工程中重要的分析方法之一，其不僅可分析出事故的直接原因，而且能深入提示事故的潛在原因，既適用于定性分析，又能進(jìn)展定量分析，具有簡明、形象化的特點(diǎn)，表達(dá)了以系統(tǒng)工程研究質(zhì)量事故的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。FTA一般可分為：1)選擇合理的頂上事件：系統(tǒng)分析邊界和定義范圍，并且確定成功與失敗的準(zhǔn)那么；2)資料收集準(zhǔn)備：圍繞所需要分析的事件進(jìn)展工藝、系統(tǒng)、相關(guān)數(shù)據(jù)等資料的收集；3)建造故障樹：這是FTA的核心局部，通過對已收集的技術(shù)資料，在設(shè)計、運(yùn)行管理人員的幫助下，建造故障樹；4)對故障樹進(jìn)展簡化或模塊化；5)定性分析求出故障樹的全部最小割集，當(dāng)割集的數(shù)量太多時，可通過程序進(jìn)展概率截斷或割集階截斷；6)定量分析，包括計算頂事件發(fā)生概率，即系統(tǒng)的點(diǎn)和區(qū)間的無效度，此外還要進(jìn)展重要度和靈敏度分析，見圖〔4-2〕。熟悉系統(tǒng)熟悉系統(tǒng)確定頂上事件建造事故樹調(diào)查事故原因調(diào)查事故修改簡化事故樹定性分析定量分析制定安全措施收集系統(tǒng)資料圖4-2事故樹分析其程序流程TTA1A2B1B2B3B4X1VX3VX4VX2VX5VX6VX7VX8VX9X3X4X5圖4-3突水涌泥事故樹*注：與門，表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生；*或門，表示只要有一個輸入事件發(fā)生時，輸出事件發(fā)生；頂上事件或中間事件，需要進(jìn)一步往下分析的事件。T為頂上事件，A,B，分別為二、三級中間事件；基本領(lǐng)件，不能再往下分析的事件。X表示基本領(lǐng)件一突水涌泥事故；-隔水層鼓破；-隧道裂隙與水源連通；-遇到災(zāi)害性地質(zhì)；-隔水層變薄、掉塊；-自然環(huán)境；-圍巖擾動大、松動、變形；-有地層空洞；-有承壓水；-開挖進(jìn)尺大；-爆破震動；-注漿未達(dá)預(yù)期效果；-超挖；-支護(hù)不當(dāng)；-海潮；-地震；將事故樹轉(zhuǎn)化為成功樹運(yùn)用布爾代數(shù)運(yùn)算對最徑集進(jìn)展求解：事故樹的最小徑集和最小割集分別為：最小徑集=；最小割集將圖(4-2)用布爾代數(shù)化簡得出:事件最小割集有9個，將事故樹轉(zhuǎn)化為成功樹求出最小徑集只有2個，所以，利用最小徑集進(jìn)展計算比較簡便。由上述四項(xiàng)基本原那么和近似計算得出各基本領(lǐng)件的構(gòu)造重要度順序?yàn)椋阂虼?，從事故樹?gòu)造看，基本領(lǐng)件對突水涌泥事件的發(fā)生影響最大。為防止突水涌泥事件的發(fā)生，首先要控制這幾個風(fēng)險因素，減少它們的發(fā)生概率。對基本領(lǐng)件的發(fā)生概率，由于缺乏足夠數(shù)據(jù)，只能利用專家調(diào)查法作初步研究。對突水涌泥來說，基本領(lǐng)件,,,的作用比較大，這些基本領(lǐng)件的概率比較容易減少，并且其減少后,會大大減少突水涌泥的發(fā)生概率。由以上分析可知，導(dǎo)致突水涌泥的主要因素是,,,。對這幾個基本領(lǐng)件，無論是僅與事故樹構(gòu)造有關(guān)的構(gòu)造重要度，或僅與基本領(lǐng)件的概率敏感度有關(guān)的概率重要度，包括與敏感度和自身發(fā)生概率均有關(guān)的臨界重要度的值都比其他基本領(lǐng)件的值大，說明這些基本領(lǐng)件無論從哪一個方面來說，都是比較重要的。4.3海底隧道突水涌泥風(fēng)險對策本文主要對風(fēng)險應(yīng)對中的風(fēng)險降低進(jìn)展分析，下面以膠州灣海底隧道突水涌泥為例，提出降低突水涌泥風(fēng)險的對策。首先，必須做好突水涌泥事故的預(yù)防；然后，如出現(xiàn)突水涌泥事故，要及時、安全的處理事故；最后，對突水涌泥事故進(jìn)展總結(jié)，防止或減小再出現(xiàn)事故的概率。4.3.1突水涌泥事故的預(yù)防由于海底隧道施工條件的復(fù)雜性，施工必須以安全為前提，防止隧道施工過程中出現(xiàn)突水涌泥事故。膠州灣海底隧道覆蓋層淺，一旦出現(xiàn)突水涌泥事故，將會造成海水直接灌入隧道，直接危害到人員、機(jī)械設(shè)備以及隧道本身，延誤隧道施工工期，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。海底隧道施工時主要風(fēng)險是來源于水,日本青函隧道在施工過程中雖然做過大量的新技術(shù)新措施,但仍然出現(xiàn)了四次大的涌水事故。我國復(fù)雜地質(zhì)情況下長大隧道施工過程中也出現(xiàn)過屢次突水涌泥事故，如大瑤山隧道、圓梁山隧道、歌樂山隧道。但山嶺隧道大多具有排水條件，一般危害不大：海底隧道不具備排水條件，施工過程中要采用多種措施，建設(shè)施工作業(yè)安全保證體系。正確使用超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)、對不良地質(zhì)地帶以及探測到的可疑地層采用預(yù)注漿加固措施、礦山法開挖時遇不良地質(zhì)采用弱爆破施工、加強(qiáng)施工監(jiān)測、設(shè)立逃生通道、建設(shè)防水閘門系統(tǒng)，以防止在施工過程中出現(xiàn)意外情況保證人員迅速撤離。1)超前地質(zhì)預(yù)報；2)工作面預(yù)注漿加固地層；3)短進(jìn)尺、弱爆破；4)加強(qiáng)監(jiān)控量測；5)建設(shè)防水閘門系統(tǒng)。4.3.2突水涌泥事故的處理1)人員救護(hù)組織海底隧道施工過程是以安全第一為前提的，建設(shè)防災(zāi)救護(hù)系統(tǒng)非常關(guān)鍵，各種意外措要提前準(zhǔn)備，施工中要步步為營，穩(wěn)扎穩(wěn)打，出現(xiàn)意外突水涌泥一定要按一定的程序處理和人員疏散。隧道施工掌子面要和洞口、辦公室有較好的聯(lián)絡(luò)，安全技術(shù)人員隨時掌握好掌子面的工作狀態(tài)和安全情況，救護(hù)輸送車隨時待命，以保證人員安全為第一目標(biāo)。根據(jù)長大隧道施工經(jīng)歷和一般施工原那么，隧道建設(shè)施工橫通道不僅對提高施工進(jìn)度，滿足運(yùn)輸條件，改善通風(fēng)條件，便于運(yùn)營維護(hù)，同時有利于隧道施工出現(xiàn)事故時作為防災(zāi)救護(hù)通道的作用，結(jié)合隧道施工情況，橫通道一般設(shè)立間距為300米以內(nèi)為宜。在隧道出現(xiàn)突水涌泥意外情況時，可有組織的安排人員從救護(hù)通道撤離，通過防災(zāi)閘門，使涌水涌泥控制在一定范圍內(nèi)。2)孔口防突[18]地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生總伴隨著一定的地質(zhì)異常征兆，如地溫突然降低、水聲、鉆孔時頂釬、巖溶出現(xiàn)及填充物出露等。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，值班分隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)和工班長必須立即通知洞口值班調(diào)度，洞口值班調(diào)度再立即通知地質(zhì)人員進(jìn)洞落實(shí)情況。嚴(yán)禁地質(zhì)情況不明時，為了施工進(jìn)度而冒進(jìn)。突水涌泥的形成和開展是一個能量積蓄的過程，當(dāng)圍巖支護(hù)或加固厚度強(qiáng)度缺乏時，它會逐步使掌子面出現(xiàn)圍巖蠕動和變形，施工時一是通過變形監(jiān)測來預(yù)測變形規(guī)律，二是通過超前探孔判明前方地質(zhì)情況和含水狀況。當(dāng)鉆孔顯示前方地層出現(xiàn)軟弱地質(zhì)或涌水量較大時對探孔涌水量的壓力、流量測試，對水量來源進(jìn)展分析判斷。在斷層破碎帶如果突發(fā)出現(xiàn)鉆孔涌水，必須采用快速堵水技術(shù)，以防大量水涌出，帶動破碎土體流出，產(chǎn)生伴隨性的突水涌泥現(xiàn)象。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報的情況，確定隧道將不可防止經(jīng)過含水不良地質(zhì)地帶時，不能按常規(guī)施工方法開挖，必須采取一定的地層加固方法，這種處理措施必須在隧道開挖到該地層之前處理。具體采取加固位置必須由超前探孔進(jìn)一步判明，以保證掌子面預(yù)留一定的止?jié){墻，防止泥水突然涌出。探孔施工必須特別慎重，采用全斷面注漿時，首先按探孔設(shè)計圖進(jìn)展分區(qū)分片探測，進(jìn)一步確定不良地質(zhì)地層含水狀況，為防止鉆孔過程中揭穿含水地層的突泥突水導(dǎo)致施工安全，因此，在遇到可能出現(xiàn)地下水地帶，應(yīng)造設(shè)止?jié){墻，安設(shè)孔口管，準(zhǔn)備好堵水、防災(zāi)材料，準(zhǔn)備好各種救護(hù)材料并防止高壓水沖出鉆桿。3)快速堵漏快速堵漏是指在施作超前探孔、超前預(yù)注漿孔、鉆進(jìn)開挖爆破孔過程中突然涌水的處理技術(shù)。海底隧道施工中，要經(jīng)常采用TSP、紅外線探水、電探、超前鉆孔等方法對前方的地質(zhì)情況進(jìn)展探測，以采取適當(dāng)?shù)氖┕ご胧┓乐固胶屯凰磕嗟陌l(fā)生。利用TSP、紅外線探水、電探方法能探明前方一定范圍內(nèi)大致的地質(zhì)情況，超前探孔那么可以直觀反映出地層的構(gòu)造、產(chǎn)狀和位置。如果前方經(jīng)過TSP、紅外線探水、電探等手段探測說明可能發(fā)生突水，就要用超前探孔進(jìn)一確準(zhǔn)確定位。超前探孔鉆進(jìn)一定深度后，埋設(shè)孔口管，一旦發(fā)生突水，可在孔口管上安裝閘閥，并連接注漿管進(jìn)展注漿堵水。在超前預(yù)注漿鉆孔出現(xiàn)大量涌水時，應(yīng)立即停頓鉆進(jìn)，在鉆孔部位安設(shè)空口管，掌子面噴射同封閉，當(dāng)水量很大噴射而出時，首先固定好排水的孔口管，施作止?jié){墻的方式封閉掌子面，然后用閘閥逐步關(guān)閉出水孔，通過注漿方式填充堵塞出水通道，進(jìn)展全斷面注漿加固地層。鉆爆破孔時遇到突水，主要有兩個原因：一是在準(zhǔn)備開挖爆破未進(jìn)展超前地質(zhì)預(yù)報，鉆孔時揭露含水構(gòu)造(如含水?dāng)鄬?、裂隙發(fā)育帶、巖溶裂隙或巖溶管道、砂卵石層等)而突水；二是雖然經(jīng)探測有水并且進(jìn)展了注漿，但可能仍有局部的裂隙未加固到，當(dāng)鉆孔揭穿時發(fā)生突水。對于爆破孔的突水，要針對不同的情況采取不同的措施進(jìn)展處理：①涌水量和涌水壓力不大，可在鋼管上纏繞麻絲，強(qiáng)行打入孔內(nèi)，然后注漿堵水。②涌水量和涌水壓力都比較大，而圍巖較好時，可在涌水孔旁邊鉆泄水孔，泄水孔要打到涌水孔的中部，使涌水孔的水量和水壓分流，如果一個泄水孔不能滿足要求，可增加泄水孔的數(shù)量，然后堵塞涌水孔，從分流孔注漿堵水。需要注意的是，泄水孔要鉆到涌水孔的通道上，如果泄水孔直接進(jìn)入含水層，當(dāng)水壓和水量很大時，那么有可能使總的涌水量增大，更難于治理。⑨當(dāng)涌水量和涌水壓力很大，而圍巖較差時，可澆筑混凝土止?jié){墻封閉后再進(jìn)展注漿堵水。4)注漿封堵海底隧道施工地下水及施工用水全靠水泵抽排而出，隧道開挖一定進(jìn)度后，需要設(shè)立儲水基坑，并安置大流量、雙系統(tǒng)抽水水泵。涌水量小時，能順利排出；涌水量大時，抽排水能延遲積水高度，為人員撤離和處理提供條件，有條件時在掌子面設(shè)置砼止水墻，無條件時那么在關(guān)閉防水閘門后施做砼止水墻，然后通過注漿充填涌水通道，到達(dá)加固圍巖，繼續(xù)開挖的目的。5)迂回導(dǎo)坑或利用服務(wù)隧道繞行海底隧道在不良地質(zhì)地帶施工時，由于遇到突水涌泥的威脅，隧道施工進(jìn)度受阻，處理困難，如果等各種條件都具備再往前施工，將會極大地影響施工進(jìn)度。根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報能夠回避不良地質(zhì)地帶時，采用迂回導(dǎo)坑法施工，穿越不良地質(zhì)地帶，在兩面夾擊，處理不良地質(zhì)地帶，將會大大加快施工進(jìn)度，保障隧道施工安全。4.4結(jié)語本章首先簡要的介紹了事故樹法原理，然后利用事故樹法對海底隧道突水涌泥事故做了詳細(xì)的分析，最后根據(jù)海底隧該道的現(xiàn)狀，針對分析結(jié)果做出了相應(yīng)的風(fēng)險對策。第五章基于模糊理論的海底隧道施工風(fēng)險分析與安全評價5.1海底隧道施工風(fēng)險綜合評價模型海底隧道工程工程具有工程量大，構(gòu)造復(fù)雜、施工工序多、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點(diǎn)，請專家直接針對整個工程進(jìn)展風(fēng)險辨析，找出施工風(fēng)險因素并進(jìn)展量化，是非常困難的。但如果分局部項(xiàng)對工程進(jìn)展分解，將隧道施工風(fēng)險轉(zhuǎn)化為由各子項(xiàng)工程的不確定性引起，這就便于對工程工程各子項(xiàng)工程施工的風(fēng)險進(jìn)展辨識并量化，然后采用適當(dāng)模型計算整個工程的施工風(fēng)險，這要比針對整個工程進(jìn)展風(fēng)險辨識容易得多。5.1.1模糊理論一、模糊理論的概念是以模糊集合[19](fuzzyset)為根基，其基本精神是承受模糊性現(xiàn)象存在的事實(shí)，而以處理概念模糊不確定的事物為其研究目標(biāo)，并積極的將其嚴(yán)密的量化成計算機(jī)可以處理的訊息，不主張用繁雜的數(shù)學(xué)分析即模型來解決模型。它可分類為模糊數(shù)學(xué)，模糊系統(tǒng)，不確定性和信息，模糊決策這五個分支，它并不是完全獨(dú)立的，它們之間有嚴(yán)密的聯(lián)系。二、模糊理論的優(yōu)缺點(diǎn)模糊理論的優(yōu)勢在于：〔1〕它為現(xiàn)實(shí)世界中普遍存在的模糊、不清晰的問題提供了一種充分的概念化構(gòu)造，并以數(shù)學(xué)的語言去分析和解決它們。它特別適合處理那些模糊、難以定義的并難以用數(shù)字描述而易于用語言描述的變量?！?〕海底施工潛含的各種風(fēng)險因素很大一局部難以用數(shù)字來準(zhǔn)確定量描述，但都可以利用歷史經(jīng)歷或?qū)＜抑R，用語言生動地描述出它們的性質(zhì)及可能的產(chǎn)生的后果。〔3〕模糊數(shù)學(xué)處理非數(shù)字化、模糊、的變量有獨(dú)到之處，該方法能提供合理的數(shù)學(xué)規(guī)那么去解決模糊變量問題，這一特性適合解決海底施工存在的潛在風(fēng)險問題。模糊理論的缺點(diǎn)在于：〔1〕模糊控制的設(shè)計尚缺乏系統(tǒng)性，這對復(fù)雜系統(tǒng)的控制是難以奏效的。所以如何建設(shè)一套系統(tǒng)的模糊控制理論，以解決模糊控制的機(jī)理、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)化設(shè)計方法等