京滬高速濟南連接線隧道重大風險事件分段評估

黃瑋

摘 要： 京滬高速濟南連接線是濟南市“三橫六縱”快速路網(wǎng)規(guī)劃的重要路段，該項目的實施，可以實現(xiàn)濟青高速南線與濟南市二環(huán)南路高架、二環(huán)東路高架連接，對構建無縫銜接的濟南市城市快速路網(wǎng)體系，緩解濟南城市交通擁堵，加快東部城區(qū)建設發(fā)展，具有重要意義。京滬高速濟南連接線工程路線起自二環(huán)南路接二環(huán)南路高架，在山東大學興隆校區(qū)東北側設置二環(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)劃的繞城高速濟南連接線（二環(huán)東路南延線）相交設置搬倒井互通立交，路線向東設置隧道下穿貍貓山，隧道出口位于龍鼎大道南端，設置互通立交與龍鼎大道連接，路線轉向東北設置隧道穿越太平莊北側山坡。

關鍵詞：長大隧道；風險識別；風險評估；風險控制

本文針對濟南市新建幾條路網(wǎng)規(guī)劃隧道，對工程可能存在的風險進行辨識、分析和綜合評估，為工程可能發(fā)生的風險事件的預防和規(guī)避提供依據(jù)。

1 洞口及淺埋段失穩(wěn)風險評估

1.1 洞口及淺埋段失穩(wěn)概述

隧道洞口山體通常風化嚴重、埋深淺、圍巖壓力大，因此洞口部分是質量、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）是隧道工程設計、施工的共識。設計時，需要考慮各種不利工況（淺埋、偏壓、圍巖破碎等），進行有針對性的設計，為安全施工做好基礎工作。

1.2 洞口及淺埋段失穩(wěn)風險分析

1.2.1漿水泉隧道洞口及淺埋段風險分析

推薦線漿水泉隧道進口位于采石場掌子面，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；比較線隧道進口在推薦線的基礎上明洞向外延伸50米。隧道出口也位于原采石場掌子面，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險分析

龍鼎隧道進口位于采石場掌子面，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。

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

1.3 洞口及淺埋段失穩(wěn)風險源辨識與排序

輔助施工措施>支護結構設計>地形地貌>施工方法選擇>超前支護>雨季降雨>工程地質>不良地質>植被覆蓋>水文條件。

1.4 洞口及淺埋段失穩(wěn)風險等級評估

對兩座隧道的水文地質情況、地形地貌的分析，結合工程類比，得出洞口及淺埋段風險發(fā)生的概率等級和損失等級，由風險矩陣法可得隧道進出口及整體洞口風險等級：

由上表可知，漿水泉隧道、龍鼎隧道洞口段整體風險概率等級為4級，風險損失等級為3級，整體風險等級為Ⅲ級，須引起重視，施工中要加強監(jiān)測，并應采取適當?shù)娘L險控制措施。港溝隧道洞口段整體風險概率等級為3級，風險損失等級為2級，整體風險等級為Ⅱ級。

2 塌方風險評估

2.1 隧道塌方風險分析

通過勘察，本項目三座隧道區(qū)域存在的不良地質現(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，受力性能變差。特別是當巖柱體薄、圍巖類別低時，中夾巖柱體易形成貫通的塑性區(qū)，嚴重降低圍巖穩(wěn)定性，增大塌方發(fā)生概率。為降低塌方風險，本工程已考慮了小凈距隧道結構和中間巖柱的加固。

對比國內(nèi)近些年類似地質狀況發(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 大變形風險評估

大變形風險概述

若隧道洞身處于軟弱圍巖地段，在掘進開挖后，支護結構由于受過高的圍巖壓力作用，時有發(fā)生大變形的現(xiàn)象，從而引起侵限、破壞支護或圍巖嚴重坍塌等病害，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，其實質是由于圍巖開挖引起的地應力重分布超過巖體的屈服強度而使巖體發(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。而對于軟巖，圍巖變形破壞機制主要有：（1）圍巖塑性流動擠出；（2）膨脹擠出。

4 結論

本文結合京滬高速（港溝立交）濟南連接線工程漿水泉隧道、龍鼎隧道和港溝隧道地勘資料、水文地質資料及設計資料，采用專家調(diào)查法、事故樹法和層次分析法對隧道設計階段的安全風險進行了分析、辨識、評估，提出了風險管控建議。

1）風險等級確定：通過進行專家評估，對隧道重大風險事件的風險因素進行了辨識，并對相關風險事件的概率、損失等級進行評定。進而確定相關風險事件的風險等級。

2）進行了洞口及淺埋段、塌方、突涌水、大變形四項隧道主要安全風險的等級分段風險評估。針對京滬高速（港溝立交）濟南連接線工程提出在設計階段應采取的風險管控措施以降低風險事件等級，預防事故發(fā)生。

3）通過風險事件等級評定和設計階段風險管控措施提出，可有效減少不確定性因素的影響，幫助業(yè)主和有關部門作出決策，達到安全、經(jīng)濟、高效的管理目標。

參考文獻

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