京滬高速濟(jì)南連接線隧道重大風(fēng)險(xiǎn)事件分段評(píng)估

黃瑋

摘 要： 京滬高速濟(jì)南連接線是濟(jì)南市“三橫六縱”快速路網(wǎng)規(guī)劃的重要路段，該項(xiàng)目的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)濟(jì)青高速南線與濟(jì)南市二環(huán)南路高架、二環(huán)東路高架連接，對(duì)構(gòu)建無縫銜接的濟(jì)南市城市快速路網(wǎng)體系，緩解濟(jì)南城市交通擁堵，加快東部城區(qū)建設(shè)發(fā)展，具有重要意義。京滬高速濟(jì)南連接線工程路線起自二環(huán)南路接二環(huán)南路高架，在山東大學(xué)興隆校區(qū)東北側(cè)設(shè)置二環(huán)南路地面道路上下高架橋的兩條環(huán)形匝道，在搬倒井村與規(guī)劃的繞城高速濟(jì)南連接線（二環(huán)東路南延線）相交設(shè)置搬倒井互通立交，路線向東設(shè)置隧道下穿貍貓山，隧道出口位于龍鼎大道南端，設(shè)置互通立交與龍鼎大道連接，路線轉(zhuǎn)向東北設(shè)置隧道穿越太平莊北側(cè)山坡。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)大隧道；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；風(fēng)險(xiǎn)控制

本文針對(duì)濟(jì)南市新建幾條路網(wǎng)規(guī)劃隧道，對(duì)工程可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)、分析和綜合評(píng)估，為工程可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件的預(yù)防和規(guī)避提供依據(jù)。

1 洞口及淺埋段失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1.1 洞口及淺埋段失穩(wěn)概述

隧道洞口山體通常風(fēng)化嚴(yán)重、埋深淺、圍巖壓力大，因此洞口部分是質(zhì)量、安全隱患的高發(fā)地段。特別是現(xiàn)在環(huán)保要求越來越高，“進(jìn)洞難”（邊仰坡失穩(wěn)滑塌、塌方、冒頂、大變形、滲漏水等）是隧道工程設(shè)計(jì)、施工的共識(shí)。設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮各種不利工況（淺埋、偏壓、圍巖破碎等），進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，為安全施工做好基礎(chǔ)工作。

1.2 洞口及淺埋段失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)分析

1.2.1漿水泉隧道洞口及淺埋段風(fēng)險(xiǎn)分析

推薦線漿水泉隧道進(jìn)口位于采石場(chǎng)掌子面，坡面近直立，寬約50米，高約15米，洞軸線與地形坡面近于正交；比較線隧道進(jìn)口在推薦線的基礎(chǔ)上明洞向外延伸50米。隧道出口也位于原采石場(chǎng)掌子面，坡面近直立，寬約100米，高約12米，洞軸線與地形坡由大角度斜交。

1.2.2龍鼎隧道洞口及淺埋段風(fēng)險(xiǎn)分析

龍鼎隧道進(jìn)口位于采石場(chǎng)掌子面，坡高近直立，高15～25米，洞軸線與地形坡面近于正交；隧道出口位于緩坡地帶，坡度為10°，洞軸線與地形坡面小角度斜交。

隧道進(jìn)口處圍巖為中厚層狀灰?guī)r，中風(fēng)化，青灰色，層理結(jié)合好，產(chǎn)狀平緩，巖石堅(jiān)硬，軟弱性弱。巖體發(fā)育三組節(jié)理，產(chǎn)狀陡立，結(jié)構(gòu)面結(jié)合一般，巖體破碎，塊狀結(jié)構(gòu)。地下水為巖溶水，水位埋藏深，洞體平時(shí)干燥無水，雨季沿裂隙滴水、滲水。

1.3 洞口及淺埋段失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)與排序

輔助施工措施>支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)>地形地貌>施工方法選擇>超前支護(hù)>雨季降雨>工程地質(zhì)>不良地質(zhì)>植被覆蓋>水文條件。

1.4 洞口及淺埋段失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

對(duì)兩座隧道的水文地質(zhì)情況、地形地貌的分析，結(jié)合工程類比，得出洞口及淺埋段風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率等級(jí)和損失等級(jí)，由風(fēng)險(xiǎn)矩陣法可得隧道進(jìn)出口及整體洞口風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：

由上表可知，漿水泉隧道、龍鼎隧道洞口段整體風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)為4級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)為3級(jí)，整體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，須引起重視，施工中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并應(yīng)采取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)控制措施。港溝隧道洞口段整體風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)為3級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)為2級(jí)，整體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

2 塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)分析

通過勘察，本項(xiàng)目三座隧道區(qū)域存在的不良地質(zhì)現(xiàn)象如下：

2.2 小凈距段

與普通分離式隧道相比，小凈距隧道中夾巖體柱厚度較薄，施工中由于多次擾動(dòng)，受力性能變差。特別是當(dāng)巖柱體薄、圍巖類別低時(shí)，中夾巖柱體易形成貫通的塑性區(qū)，嚴(yán)重降低圍巖穩(wěn)定性，增大塌方發(fā)生概率。為降低塌方風(fēng)險(xiǎn)，本工程已考慮了小凈距隧道結(jié)構(gòu)和中間巖柱的加固。

對(duì)比國(guó)內(nèi)近些年類似地質(zhì)狀況發(fā)生的隧道施工塌方事故，如廣福隧道、緒云山隧道、具茨山隧道、具茨山隧道、高嶺隧道等，分析可知，本區(qū)域隧道容易在巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、地下水發(fā)育、巖體破碎、洞口淺埋的部位發(fā)生塌方事故。節(jié)理裂隙、破碎帶、地下水發(fā)育、淺埋是引發(fā)隧道塌方事故的主要因素。

3 大變形風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

大變形風(fēng)險(xiǎn)概述

若隧道洞身處于軟弱圍巖地段，在掘進(jìn)開挖后，支護(hù)結(jié)構(gòu)由于受過高的圍巖壓力作用，時(shí)有發(fā)生大變形的現(xiàn)象，從而引起侵限、破壞支護(hù)或圍巖嚴(yán)重坍塌等病害，都稱為大變形。軟弱圍巖大變形問題歷來是地下工程研究重點(diǎn)，其實(shí)質(zhì)是由于圍巖開挖引起的地應(yīng)力重分布超過巖體的屈服強(qiáng)度而使巖體發(fā)生塑性變形破壞。

圍巖大變形產(chǎn)生的原因主要有：（1）破碎帶松弛變形；（2）周邊出現(xiàn)塑性破環(huán)區(qū)；（3）膨脹性圍巖（如石膏）作用。而對(duì)于軟巖，圍巖變形破壞機(jī)制主要有：（1）圍巖塑性流動(dòng)擠出；（2）膨脹擠出。

4 結(jié)論

本文結(jié)合京滬高速（港溝立交）濟(jì)南連接線工程漿水泉隧道、龍鼎隧道和港溝隧道地勘資料、水文地質(zhì)資料及設(shè)計(jì)資料，采用專家調(diào)查法、事故樹法和層次分析法對(duì)隧道設(shè)計(jì)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析、辨識(shí)、評(píng)估，提出了風(fēng)險(xiǎn)管控建議。

1）風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定：通過進(jìn)行專家評(píng)估，對(duì)隧道重大風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了辨識(shí)，并對(duì)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)事件的概率、損失等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。進(jìn)而確定相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2）進(jìn)行了洞口及淺埋段、塌方、突涌水、大變形四項(xiàng)隧道主要安全風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)分段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。針對(duì)京滬高速（港溝立交）濟(jì)南連接線工程提出在設(shè)計(jì)階段應(yīng)采取的風(fēng)險(xiǎn)管控措施以降低風(fēng)險(xiǎn)事件等級(jí)，預(yù)防事故發(fā)生。

3）通過風(fēng)險(xiǎn)事件等級(jí)評(píng)定和設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)管控措施提出，可有效減少不確定性因素的影響，幫助業(yè)主和有關(guān)部門作出決策，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效的管理目標(biāo)。

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