地下工程风险管理课件

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1、地下工程风险管理 重庆赛迪工程咨询有限公司 杨通武,一、风险评估的重要性 二、风险评估的内容 三、风险点识别的常用技术 四、地质风险方面工程实例 五、地下工程风险管理的监理工作,一、风险评估的重要性,1、所谓风险,包括两个基本要素:一是风险是活动或事件发生的潜在可能性;二是对工程产生不良或不利的后果。 2、风险评估：包括风险分析、评价，对风险危害性及其处置措施进行决策的过程 3、风险类型： A.人员伤亡风险 工程建设相关人员、第三方人员的安全和健康 B.环境影响风险 a对土地、水资源、动植物；b施工中产生的水土、空气污染、光电辐射、噪声、振动等；c对建筑物、道路、管线；d周边环境改变对本工程影

2、响 C.经济损失风险 工程本身或对第三方产生的直接或间接的经济损失 D.工期延误风险 工程建设工期延长及非合理性工期提前 E.社会影响风险 工程建设引起的非正常安全转移安置、社会负面影响或不稳定及政府公信力丧失等,地下工程风险分类,地质条件本身风险 如断层、软土、粉细沙、溶腔、地质漏斗、风化深槽 水文条件风险 如地下水位高、地下暗河、溶腔高压积水等，水文条件往往与地质条件一起作用 地下管线风险 军事、电力、市政等管线 邻近既有建筑物、构筑物的风险 既有的房屋、道路、隧道等,地下工程风险评估的必要性,隧道与地下工程与其他工程相比,其隐蔽性、施 工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性更为突 出,加

3、大了施工技术的难度和建设的风险性。 风险评估是隧道与地下工程风险管理的核心, 是系统地识别工程风险和科学合理地管理风险之间 重要的纽带,是决策分析的基础。,风险评估的依据,1、由现在工程的特点决定的 2、由现在工程的地质条件决定的 3、由现有的技术条件决定的,1、现在工程的特点,施工的难度越来越大 施工的要求越来越高 施工的工期越来越紧 施工的单价越来越低 施工离不开风险评估，需要高水平的风险评估,2、现在工程的地质条件的特点,工程地质环境越来越复杂 各种地质灾害越来越频发 人员物质损失越来越严重 为了防治地质灾害，保证施工安全，需要高水平的风险评估,3、现有的技术条件,成熟的传统工程地质方法

4、 对于工作区的岩石、构造、地下水有一个初步的了解。 各种先进的超前设备 主要有包括TRT、TSP、TGP、地质雷达、超前水平钻、红外探水、地表浅层物探技术在内的设备大量使用。,二、在下工程风险评估的内容,工程勘察阶段风险管理 工程设计阶段风险管理 工程施工阶段风险管理,地下工程勘察中常见的地质风险,地下工程设计阶段风险因素分析,环境设施重要性划分影响分区表,地下工程各类施工方法的工程自身风险等级,风险评估的内容之一-超前地质预报,1、长距离超前地质预报 2、短距离超前地质预报 3、超前地质预报的验证及反馈,1、长距离超前地质预报, 地下工程施工地区的工程地质评价 包括：岩石、构造、地下水、不良

5、地质灾害分析。 现场超前地质预报的探测工作 包括：TSP、TGP、TRT、大地电磁等手段。,2、短距离超前地质预报, 地质雷达 超前水平钻孔 掌子面岩石分析 这三项工作与长距离超前地质预报相互印证、互为补充，以达到最好的超前预报精度。,3、超前地质预报的验证和反馈, 隧道变形监控量测 隧道掌子面岩石素描,三、风险识别的常用技术,1、工程区内的宏观地质调查 主要是常规的工程地质工作 2、伴随工程的各种风险识别技术 1）地震波反射技术 2）地质雷达探测技术 3）钻探法 4）掌子面地质素描,1、工程区内的宏观地质调查,隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报， 宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或缺的基础、

6、是第一道工序。这其中勘察设计资料是十分重要的。,1）地震波反射技术 目的 减少勘测的时间、提高隧道掘进的安全系数和效率 。 提高描绘隧道面前方地层地质状况的精确度。,2、伴随工程的风险识别工作,工作原理 地震反射波技术,如光波在镜面发生反射一样，岩体中传播的地震波在断层构造破碎带、不同岩性接触带、软弱岩层带、以及岩溶发育带等界面发生反射、绕射和散射，发生波型变换、衰减、干涉等现象。 应用地震波反射技术目前的设备有TRT、TSP、TGP等几类超前预报系统。,地震反射波技术工作原理,2）地质雷达超前探测 地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)方法是一种用于探测地下

7、介质分布的广谱电磁技术。一套完整的地质雷达通常由雷达主机、超宽带收发天线、毫微秒脉冲源和接收机以及信号显示、存贮和处理设备等组成。,3）钻探法,A、超前水平钻,超前水平钻 主要有冲击钻和回旋取芯钻，根据钻机的声音、钻速、取芯情况探测掌字面前方的地质情况。 特别是掌子面前方隐伏的含水岩溶构造尤其重要。,宜万铁路某隧道超前水平钻孔剖面示意图,超前水平钻孔示意图,B、超前钎探和径向钎探 主要采用风钻和凿眼台车在现场施做，尤其适用于岩溶多发地区，是超前水平钻的重要补充。,4）掌子面地质素描,掌子面地质素描的内容 1、位置： 地质素描在隧道施工全过程中进行， 正洞、平导、辅助导坑及掌子面素描。,A、电磁

8、波反射法,主要是地质雷达，对于在掌子面前方10m30m内的主要大型地质提前判断较为准确。,B、红外探测 主要是红外探测仪，对于掌子面前方静水有较好的探测效果,C、直流电法,主要为高分辨直流电法仪，可用于路基、桥基、隧道断层、含水层探测及配合声波进行地层分级评价 。,四. 地质风险方面的工程实例,4.1 地质灾害的分类 本文主要是本着地质灾害本身的规模、突涌物成分、形成地区来进行分类的，初步分为下列6种： 岩溶地区水砂混合物突发型特大突涌灾害 富水区隐伏含水构造引发的特大型突水灾害 强风化岩溶地区稳定型特大突涌灾害 富水区非可溶岩石接触界限引发的中型突水灾害 断层破碎带引发的泥砾石型特大突涌灾害

9、 岩溶陷落柱引发的泥砾石型特大突涌灾害,4.2 各种灾害的特征,4.2.1岩溶地区泥砂混和物突发型 特大突涌灾害 宜万铁路马鹿箐隧道“1.21”特大突水事故 2006年1月21日10：50，隧道平导PDK255978.1掌子面突然崩塌，发生突水与突泥，总突水量约72104 m3，洞内泥沙沉积总量约7104m3。11人死亡，直接经济损失7912.9298万元。,宜万铁路马鹿箐隧道特大突水事故照片,马鹿箐隧道是宜万铁路22座长、特长隧道之一，全长7879m，最大埋深600m。2006年1月21日发生特大突水事故，最大突水量达30104立方公尺/h，造成重大损失。为查明突水来源，在突水区附近约5平方

10、公里范围内采集不同类型的水样21个，淤泥样2个，采用水文地球化学方法对这些水样进行水化学分析和同位素分析，还对淤泥和部分水样做了14C测年。通过对比样品分析结果，认为突水来源为年代较老的溶洞封存水。,4.2.2富水区隐伏含水构造引发的 特大型突水灾害,宜万铁路的野三关隧道 2007年8月4日21时发生重大透水事故，掌子面一台120挖掘机（约32t）二台斯太尔自卸车（约21t）、一台沃尔沃装载机（约25t）、一台50装载机（约21t）冲到约500m远的地方，块石堆积隧道长度约400 m，掌子面附近的隧道断面基本堵实，导致52人被困。造成10人死亡，直接经济损失为3658.46万元。,施工区地表岩

11、溶地貌,4.2.3强风化岩溶地区稳定型 特大突涌灾害,渝遂高速公路云雾山隧道右线浅埋段YK40+466于 2005年12月9日发生特大突泥地质灾害。突泥量达20300m3，在地表YK40+444处出现了一约14m直径的陷穴，白沙河支流被截断，河水直接灌入洞内，同时在隧道左线靠近右线地面陷穴一侧也出现了4个直径约11.5m的小型陷穴，其延伸方向指向YK40+444处地表陷穴,4.2.4富水区非可溶岩石接触界限引发的中型突水灾害,台缙高速苍岭隧道于2005年3月23日在隧道左线K101+558处，发生的突水，开始突水时具有一定的承压性，在隧道中水平喷射距离达5m左右，突水量达到800m3/d，水质

12、清澈，无泥沙等物质，后突水流量逐渐减少。也无承压现象，水质清澈，无泥沙等物质。突水淹没了掌子面的施工设备，造成隧道左线停工两天。,突泥淤塞的隧道,4.2.5断层破碎带引发的泥砾石型 特大突涌灾害,西格铁路的关角隧道2008年5月16日，3#斜井掌子面X5+66处中部2个钻孔有水涌出57m，水量很大，具有承压性，在掌子面有大股地下水涌出，最大涌水量约9000-9500m3/h，掌子面后斜井被淹约330m。造成3#斜井停工48d。,4.2.6岩溶陷落柱引发的泥砾石型 特大突涌灾害,2002年9月10日,圆梁山隧道进口正洞DK354+879里程14：30掌子面突然爆开,一股强大的狂风从掌子面向外挤压

13、,随之,大规模硬塑可塑状黏土喷出,约30 s时间内,涌泥喷至DK354+ 635(喷射距离244m) 塞满下导坑4200m3空间,事故造成8人死亡，2500余万元的损失。,4.4风险识别工作的思路,总的来说就是： 地质工作是基础 明确目的为先导 测后验证是关键 选取最佳的方案, 地质工作是基础,在工作前隧道外的地质调查。 在工作中隧道内的掌子面素描。,在工作前隧道外的地质调查。,宏观预报是施工地质灾害超前预报不可或缺的基础、是第一道工序。这其中设计资料是十分重要的。,地层地质调查 地质构造调查 水文地质调查 岩溶地质调查,宏观地质调查主要包括,寻找不良地质的的识别标志,为下一步的工作打下一个坚

14、实的基础,在工作中隧道内的掌子面素描,掌子面地质素描的内容 对已进行的超前地质预报工作的验证，为下一步的调整做准备。 地质素描在隧道施工全过程中进行， 正洞、平导、辅助导坑及掌子面素描。, 明确目的为先导,根据地下工程遇到的问题进行风险识别，明确工作的“目的”,a、地下工程施工中遇到的 岩石问题,主要是软岩大变形，围岩级别变化超过2-3级，这时 施工需要高水平的超前地质预报，提供有力支撑。,b、地下工程施工中遇到的 构造问题,主要是遇到断裂构造、引起隧道施工后大变形，有可能影响隧道施工安全时， 施工需要高水平的超前地质预报，提供有力支撑。,c、地下工程施工中遇到的 岩溶问题,主要是由于岩溶构造

15、发育，导致可能出现的水砂混合物突涌灾害，严重影响隧道施工安全，这时施工需要高水平的超前地质预报，提供有力支撑。,d、技术手段决定我们的 预报目的,成熟的传统工程地质方法 对于工作区的岩石、构造、地下水有一个初步的了解。 各种先进的设备 主要有TSP200、 TSP202、 TSP203、TSP203Plus、地质雷达、超前水平钻、红外探水、地表浅层物探技术在内的设备大量使用。 日益完善的风险评估体系 主要是各种解译技术、分析技术的成熟。, 测后验证是关键,依据各种量测的数据、资料进行验证是进行风险有效控制的关键, 选取最佳的超前预报方案,正确认识工作区域的地质情况 正确选取设备和手段 正确采集

16、现场的各种工地质信息 正确解译和判读资料,五、地下工程风险管理的监理工作,1、特殊及复杂条件地下工程的风险管理 2、风险管理中监理工作内容 3、风险管理对监理工程师的要求,特殊及复杂条件地下工程的风险管理,大口径管线、穿越保护性建筑、军事区或重要设施，这是地下工程重要风险点，采用事前调查、申报审核、合理施工保护等措施降低风险 地下障碍物将直接影响正常施工，通常情况应将地下障碍物预先清除，特殊情况下需在施工中直接切削穿越的，应制定有效的风险控制措施 浅覆土层指隧道覆土小于1倍隧道直径的工况，易造成开挖面失稳和隧道上浮，并加剧土体扰动和损失量而导致塌陷 小半径区段是指隧道曲线半径小于50倍施工隧道，这对隧道轴线控制存在风险,大坡度段是指隧道轴线大于3%的工况，大坡度段易造成标高控制和水平运输困难 小净距隧道施工是指两隧道间距小于隧道直径0.6倍的邻近施工，在施工中应严格控制参数，加强监测，并对两隧道之间区域实施地基加固措施 穿越江河段是指所建隧道处在江河下的工况，穿越江河段施工时易形成