隧道巖溶富水區(qū)施工風(fēng)險管理
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1秀寧隧道施工風(fēng)險預(yù)控及管理
秀寧隧道全長13187米，隧道地質(zhì)條件復(fù)雜、斷層發(fā)育、圍巖破碎、巖溶及裂隙水發(fā)育、地表環(huán)境脆弱，存在掉快坍塌、軟巖變形、支護(hù)變形、涌水突泥、有害氣體、工期及環(huán)境等風(fēng)險，施工難度極大，是全路極高風(fēng)險隧道之一，必須加強(qiáng)風(fēng)險預(yù)控及管理。
1.1加強(qiáng)項目前期的風(fēng)險評估與管理
在項目設(shè)計階段，督導(dǎo)設(shè)計單位進(jìn)行風(fēng)險識別，分析風(fēng)險源及相應(yīng)風(fēng)險因素，評價風(fēng)險發(fā)生的概率和后果，確定初始風(fēng)險等級，進(jìn)行風(fēng)險控制方案措施設(shè)計；對高度殘留風(fēng)險，進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘查，優(yōu)化設(shè)計方案和專項風(fēng)險控制措施，在設(shè)計文件明確了施工及安全注意事項、風(fēng)險控制措施及監(jiān)測要求，保證了設(shè)計文件中風(fēng)險處置和工程地質(zhì)勘察深度符合有關(guān)風(fēng)險評估管理的規(guī)定和要求。在項目招標(biāo)階段，確定了合同各方風(fēng)險管理內(nèi)容和責(zé)任，界定了風(fēng)險分擔(dān)的原則、措施，規(guī)范了合同文件的風(fēng)險管理內(nèi)容。
1.2成立風(fēng)險管理組織機(jī)構(gòu)，建章建制，明確職責(zé)
針對項目工程技術(shù)特點和項目存在的風(fēng)險，建設(shè)指揮部組織成立了隧道施工風(fēng)險管理領(lǐng)導(dǎo)小組，并邀請設(shè)計、施工單位的專家成立專家組，協(xié)助進(jìn)行風(fēng)險評估與管理，以安全風(fēng)險管理為重點，高度重視具有突發(fā)性和災(zāi)難性的風(fēng)險。建立了科學(xué)有效的識別評估、科學(xué)決策、技術(shù)應(yīng)對、安全措施體系，明確了職責(zé)分工，并在建設(shè)管理過程中，組織設(shè)計單位進(jìn)行風(fēng)險預(yù)控專項設(shè)計、組織參建單位加強(qiáng)應(yīng)急管理和關(guān)鍵環(huán)節(jié)過程控制，將風(fēng)險評估與管理貫穿于設(shè)計和施工全過程，對工程實施動態(tài)、有效的風(fēng)險控制和跟蹤處理。
1.3加強(qiáng)施工階段的風(fēng)險評估與管理
根據(jù)風(fēng)險評估管理計劃和實施辦法，在施工準(zhǔn)備階段，組織設(shè)計單位進(jìn)行安全風(fēng)險技術(shù)交底，對殘留風(fēng)險的風(fēng)險等級和設(shè)計措施進(jìn)行審查；對施工單位報送的風(fēng)險管理實施細(xì)則和風(fēng)險預(yù)案進(jìn)行審核。在施工期間采用定期、不定期和定量相結(jié)合的方法進(jìn)行風(fēng)險預(yù)控及管理。一是抓好風(fēng)險識別，組織參建單位依據(jù)設(shè)計文件、現(xiàn)場調(diào)查及施工揭示的情況進(jìn)行風(fēng)險評估，對項目各工點風(fēng)險事件相關(guān)數(shù)據(jù)資料匯總，逐一進(jìn)行核對，對風(fēng)險事件、設(shè)計或施工應(yīng)對措施進(jìn)行再識別、再評價，分析風(fēng)險事件發(fā)生的等級、概率和損失，綜合制定監(jiān)測和預(yù)控措施，督導(dǎo)參建單位加強(qiáng)風(fēng)險評估管理工作，根據(jù)項目進(jìn)展和風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)調(diào)整施工組織方案和風(fēng)險控制措施，必要時組織參建單位進(jìn)行變更設(shè)計；二是抓好登記建檔，對所有重大危險源進(jìn)行登記，建設(shè)、施工、設(shè)計、監(jiān)理單位四方分別建檔，并定期開展自評價，實行動態(tài)管理。三是建立應(yīng)急預(yù)案，按照防范事故、高效快捷的原則，結(jié)合危險源的級別和特點，組織專家分別制定有針對性的預(yù)案和措施，一旦發(fā)生問題，確保能夠迅速采取有效措施。四是加強(qiáng)風(fēng)險的動態(tài)管理，針對風(fēng)險等級，進(jìn)行重點監(jiān)控，強(qiáng)化方案措施，科學(xué)規(guī)避風(fēng)險。
2.1秀寧隧道巖溶富水區(qū)情況
秀寧隧道發(fā)育三個巖溶富水區(qū)，第一富水區(qū)位于DK994+140~DK996+000段，長度約為1860m，穿越斷裂帶溶蝕潛流-承壓流谷地，主要的構(gòu)造有象山向斜和大龍?zhí)赌鏀鄬?，象山向斜主要為昆陽群綠汁江組(Pt1lz)白云巖，受構(gòu)造影響，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，網(wǎng)格狀巖溶裂隙發(fā)育，發(fā)育巖溶管道系統(tǒng)，相互貫通，有較好的儲水條件；大龍?zhí)稊嗲写r層，使上下有良好的貫通條件，富水性好。第二富水區(qū)位于DK996+900~DK997+400段，長度約500m，穿越夾層條帶溶蝕潛流谷地，主要為昆陽群落雪組（Pt1l）灰?guī)r，溶洞、溶孔、溶隙等巖溶形態(tài)發(fā)育，受兩側(cè)昆陽群鵝頭山組（Pt1e）、因民組（Pt1y）板巖弱透水層阻隔，受大氣降水影響，使得地表水匯集于落雪組灰?guī)r中，地下水豐富。第三富水區(qū)位于DK999+100~DK1000+900段，長度約為1800m。穿越中村-丁家村夾層條帶溶蝕潛流谷地，主要的構(gòu)造有高寨－七賢村1#、2＃斷層，巖性為昆陽群因民組（Pt1y）、美黨組（Pt1m）板巖和落雪組（Pt1l）灰?guī)r，受斷層影響，灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，且灰?guī)r位于斷層下盤，巖溶發(fā)育，存在管道系統(tǒng)，地表水與地下水連通，徑流條件較好。
2.2隧道穿越巖溶富水區(qū)施工情況
針對秀寧隧道巖溶富水區(qū)的特點，在施工過程中主要采取了以下措施：一是編制專項施工方案和應(yīng)急預(yù)案并通過專家評審；二是加強(qiáng)地表調(diào)查、綜合超前地質(zhì)預(yù)報和地質(zhì)補(bǔ)勘；三是根據(jù)調(diào)查、預(yù)報情況綜合優(yōu)化施工方案和應(yīng)急預(yù)案；四是按預(yù)測涌水量設(shè)置抽排水設(shè)施，并做好應(yīng)急儲備；四是根據(jù)開挖揭示圍巖地質(zhì)情況，動態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和應(yīng)急措施，并加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)；五是及時采取注漿堵水措施，減少地表環(huán)境的影響。隧道穿越第一富水區(qū)、第二富水區(qū)涌水時有發(fā)生，在DK995+500～900段、DK997+300～450段發(fā)生較大巖溶涌水，水壓最高達(dá)0.8MPa，揭示圍巖以灰?guī)r、白云巖為主，局部夾有砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖、方解石，巖溶裂隙發(fā)育，溶隙間充填黃泥等充填物，地表水與地下水連通性較好，涌水造成地表沉陷，井泉干涸。施工中鑒于掌子面圍巖自穩(wěn)性較好，順坡排水，采取“排堵結(jié)合、加強(qiáng)支護(hù)”的處理措施，先釋能降壓排水，加強(qiáng)超前和初期支護(hù)，快速進(jìn)行開挖支護(hù)施工，徑向注漿堵水、充填溶腔，抗水壓襯砌，施工安全通過，同時減少了對地表環(huán)境的影響。隧道穿越高寨-七賢村1號斷層、高寨-七賢村2號斷層第三富水區(qū)施工揭示巖性主要為因民組板巖、砂巖夾透鏡狀灰?guī)r，落雪組灰?guī)r以及美黨組板巖、砂巖，1#斜井井身施工中在X1K1+185處突發(fā)涌水，涌水量達(dá)3100m3/h，淹井360米，累計涌水量258×104m3，采取“加大斜井抽排水能力、封閉注漿堵水、加強(qiáng)支護(hù)”的方案通過。斜井進(jìn)入正洞施工后，在DK999+530、DK999＋548處發(fā)生涌水，涌水量40～80m3/h左右，水質(zhì)初期渾濁，后變清澈，施工至DK999+563突發(fā)大涌水，水壓達(dá)1.2MPa，噴射距離達(dá)18米，水質(zhì)混濁，并攜帶泥石，該段位于設(shè)計第三富水區(qū)灰?guī)r段，進(jìn)入高寨-七賢村1號斷層影響帶范圍，巖體破碎、溶腔發(fā)育、地下水與地表水連通性較好，涌水量隨降雨進(jìn)一步增大的趨勢明顯，根據(jù)掌子面綜合超前地質(zhì)預(yù)報和現(xiàn)場調(diào)查判斷，掌子面前方存在高壓巖溶富水構(gòu)造，繼續(xù)掘進(jìn)有突發(fā)涌水災(zāi)害的可能。由于進(jìn)口和1#斜井正洞廣通端未貫通，斜井施工反坡排水，采取“1#斜井正洞昆明端掌子面注漿堵水、暫停掘進(jìn)，優(yōu)化施工組織和資源配置，加快進(jìn)口和1#斜井正洞廣通端施工進(jìn)度，及早實現(xiàn)進(jìn)口與1#斜井貫通，形成順坡排水，減輕斜井反坡排水的壓力”的措施。進(jìn)口與1#斜井廣通端貫通后，恢復(fù)1#斜井昆明端施工，主動揭露掌子面前方高壓水體，以達(dá)到釋能降壓的目的，施工至DK999+566時，揭露巖溶管道和溶腔，涌水量高達(dá)11910m3/h，并攜帶有碎石、泥沙，水質(zhì)渾濁，采取“自然排水、釋能降壓、支護(hù)加強(qiáng)、抗水壓襯砌”的措施，并采取徑向注漿進(jìn)行堵水、充填溶腔和加固圍巖，施工安全通過。
3巖溶富水區(qū)風(fēng)險管理及施工效果
秀寧隧道巖溶富水區(qū)施工先后發(fā)生突水突泥12次，參建單位加強(qiáng)了預(yù)測預(yù)報，分析了巖溶涌水發(fā)生的原因，制定了預(yù)防及控制措施，制定了專項施工方案，加強(qiáng)了應(yīng)急儲備和過程控制，有效地規(guī)避了施工風(fēng)險和工程損失，減少了對地表環(huán)境影響，減小了工期壓力，保證了工程質(zhì)量。尤其是在秀寧隧道1號斜井昆明端穿越第三富水區(qū)施工中，由于風(fēng)險判視準(zhǔn)確、預(yù)案措施到位、現(xiàn)場組織果斷，科學(xué)地規(guī)避了突水突泥和淹井風(fēng)險，避免了人員傷亡和財產(chǎn)損失，進(jìn)口與1號斜井廣通端提前1.5個月貫通，加快了施工進(jìn)度，改善了通風(fēng)、排水作業(yè)環(huán)境，降低了施工及管理成本，同時減少了對地表水環(huán)境的影響，確保了項目按期開通。隧道巖溶富水區(qū)施工應(yīng)因地制宜，采取排水洞、導(dǎo)引、堵塞、灌漿等方法綜合治理，做好系統(tǒng)排水，保證施工安全；防止地表塌陷，減少地表影響。同時加強(qiáng)隱伏巖溶的勘察，避免隱伏溶腔的高壓作用產(chǎn)生的塑性區(qū)和排泥壓力差形成的塑性區(qū)貫通，影響結(jié)構(gòu)安全，施工中結(jié)合實際情況，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究并綜合應(yīng)用。
作者：馬有良 單位：云南省昆明市昆明鐵路局滇中鐵路建設(shè)指揮部
