公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南隧道案例2011年.ppt

1、公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南（試行）隧道案例,匯報人：陳 磊 博士 2011-11,目 錄,1. 概述,1.1案例項目簡介 南村隧道為108國道（南村石門營段）改建工程標段之一。地處北京市門頭溝區(qū)永定鎮(zhèn)與潭柘寺鎮(zhèn)交界處，隧道西洞口位于潭柘寺鎮(zhèn)南村以東約450m處，隧道東洞口位于永定鎮(zhèn)苛羅坨村西。A線長1348m，B線長1395m。,南村,苛羅坨村,1. 概述,1.2編制說明 （1）一致性 本案例按照公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南（以下簡稱：指南）內(nèi)容和要求進行編制。 （2）指導性 本案例以北京門頭溝區(qū)南村隧道為案例，進行施工階段安全風險評估。案例旨在進一步解釋評估的步驟和方法

2、，對施工安全風險評估起到指導性作用。 本案例中采用的方法并非唯一的評估方法，評估小組可按指南要求，結(jié)合項目實際，選擇合適的評估方法。,2. 工程概況,2.1工程地質(zhì)條件 （1）地質(zhì)條件 南村隧道為越嶺巖質(zhì)隧道，主要為變質(zhì)長石石英砂巖及硬綠泥石石英千枚巖。場地地形起伏大，隧道進口處最低標高約為210m，山脊最高處標高約為375m，相對高差達165m，整體為構(gòu)造低山剝蝕地貌。 （2）不良地質(zhì) 通過對擬建隧道周圍調(diào)查，在隧道進口處西北角約100m處發(fā)現(xiàn)廢棄的南村煤礦。根據(jù)現(xiàn)場鉆探資料、高密度電阻率法測得視電阻率無明顯異常及對場地采空區(qū)的調(diào)查，在擬建隧道位置未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)。,2. 工程概況,2.2圍巖級

3、別 隧道圍巖有為級或級，圍巖穩(wěn)定性較差。,2. 工程概況,2.3水文氣象條件 隧道附近無河流，根據(jù)場地周圍調(diào)查及鉆探揭露情況，隧道底板標高以上未見地下水，隧道位置及附近地區(qū)也未發(fā)現(xiàn)泉水出露。隧道場地地下水主要為基巖裂隙水，其補給方式主要為大氣降水、地表水滲入、灌溉水及其它各層基巖裂隙水之間的補給，排泄方式主要以地下滲流的方式向臨近的溝谷、低地排泄。 隧道區(qū)屬中緯度大陸性季風氣候，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽濕潤，冬季寒冷干燥，四季分明，干濕冷暖變化明顯。,2. 工程概況,2.4隧道設計概況 （1）隧道整體設計 本隧道是雙洞雙向行駛一級公路隧道，隧道標準斷面輪廓為11.55m，限高5m。

4、 南村隧道屬長隧道，內(nèi)設有2個人行橫通道，1個車行橫通道。 采用鉆爆法施工，進出口洞門形式采用削竹式。,2. 工程概況,2.4隧道設計概況 （2）明洞襯砌 為降低洞外路基開挖形成的高邊坡，緩解洞口偏壓，減少洞口段病害的發(fā)生，同時考慮到抗震和環(huán)保的要求，隧道洞口段結(jié)合地形、地質(zhì)情況設置了一段明洞。明洞采用鋼筋混凝土拱形結(jié)構(gòu)。,2. 工程概況,2.4隧道設計概況 （3）隧道淺埋段襯砌 洞身段襯砌均按新奧法原理設計，根據(jù)隧道埋深、圍巖級別、地質(zhì)條件設計了相應的襯砌斷面形式。初期支護采用噴、鋼拱架支護；并視地層、地質(zhì)條件增加管棚、小導管等預加固措施；二次襯砌采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌。,2. 工程概況

5、,2.5施工組織概況 （1）開挖和支護 洞口加強段、V級圍巖段均采用單側(cè)壁導洞法開挖，IV級圍巖段采用上、下臺階法開挖。,2. 工程概況,2.5施工組織概況 （2）監(jiān)控量測 隧道施工過程中主要采用以下監(jiān)控量測方法。,2. 工程概況,2.5施工組織概況 （3）隧道掘進循環(huán)時間和進度計算 根據(jù)工程數(shù)量、分項工程進度、工期計算表計算施工所需的時間，掘進時間、襯砌施工時間，路面施工時間，總工期約20個月。,2. 工程概況,2.6風險評估依據(jù) （1）國家層面標準規(guī)范 交通部公路橋隧建設隧道安全風險評估管理辦法（試行稿）； 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94）； 公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTJ064

6、-98) （2）設計勘察文件 108國道（南村-石門營段）改造工程南村隧道詳細勘察階段巖土工程勘察報告河北中核巖土工程有限責任公司； 108國道（南村-石門營段）改建工程實施性施工組織設計； 第五篇第一冊南村隧道施工圖設計說明書,3. 總體風險評估,3.1總體風險評估思路 總體風險評估指開工前根據(jù)橋梁或隧道工程的地質(zhì)環(huán)境條件、建設規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點等孕險環(huán)境與致險因子，評估橋梁或隧道工程整體風險，估測其安全風險等級。屬于靜態(tài)評估。 評估思路： 結(jié)合項目實際，遵循指南要求，建立評估體系； 根據(jù)項目情況，參照評估體系，選擇合適的分值； 建立評估等級，并確定本項目的等級。,3. 總體風險評估,3.2建立

7、風險評估體系 評估體系建立方法： 參照指南要求； 評估小組集體討論； 工程類比； 咨詢專家。,3. 總體風險評估,3.3總體評估 （1）分值選擇 A、B線級圍巖比例分別為53.4%和54.8%。圍巖情況a分值為2分。 因南村隧道穿越含煤地層，瓦斯含量b分值為2分。 隧道附近無河流，隧道底板標高以上未見地下水。富水情況c，無涌水突泥可能的地質(zhì)，分值為0分。,3. 總體風險評估,3.3總體評估 （1）分值選擇 隧道為單洞雙車道隧道，開挖斷面A為中斷面，分值為2分。 隧道A線長1348m，B線長1395m，隧道全長L分值為3分。 隧道洞口選用水平洞，分值為1分。 洞口級圍巖，采用CD法施工，進口施工

8、難度大，洞口特征C2分。,3. 總體風險評估,3.3總體評估 （2）風險大小及等級 按指南3.3.3節(jié)中要求，建立風險分級，如下表所示。 指南3.3.2節(jié)中要求，隧道工程施工安全總體風險大小計算公式為：R=G（A+L+S+C）。將南村隧道確定的數(shù)值代入，得隧道工程施工安全風險R=G（A+L+S+C）=（a+b+c）（A+L+S+C）=24。 南村隧道施工安全總體風險等級為（極高風險）。,4. 專項風險評估,4.1專項風險評估思路 專項風險評估指是將總體風險評估等級為級（高度風險）及以上隧道工程中的施工作業(yè)活動（或施工區(qū)段）作為評估對象。根據(jù)其作業(yè)風險特點以及類似工程事故情況，進行風險源普查，并

9、針對其中的重大風險源進行量化估測，提出相應的風險控制措施，屬于動態(tài)評估。 評估思路： 將某一階段的施工工序分解； 結(jié)合分解的工序，進行危險源普查，列出風險源普查清單； 用系統(tǒng)安全方法對辨識出的危險源進行定性評估； 選用合適的評估方法，對辨識出的危險源進行定量評估。,4. 專項風險評估,4.2施工作業(yè)程序分解 參照指南4.2.6節(jié)中作業(yè)工序分解情況，結(jié)合南村隧道項目實際，經(jīng)評估小組討論和咨詢專家后，將南村隧道施工作業(yè)程序分解：,4. 專項風險評估,4.3風險源普查 通過與現(xiàn)場施工人員座談、評估小組討論、專家咨詢、工程類比等方式，結(jié)合指南中關(guān)于公路隧道工程鉆爆法施工作業(yè)活動與典型事故類型對照表，分

10、析得出風險源普查清單。,1.洞口開挖,2.鉆爆作業(yè),3.盲炮檢查和找頂,本隧道洞口為級圍巖，采用CD法施工，施工難度較大，易發(fā)生坍塌等事故。,鉆孔階段易發(fā)生塌方、機械傷害等事故。,4.初期支護,盲炮檢查和找頂易發(fā)生爆炸、物體打擊等事故。,立鋼拱架期間易發(fā)生塌方、機械傷害等事故。,4. 專項風險評估,4.3風險源普查 通過與現(xiàn)場施工人員座談、評估小組討論、專家咨詢、工程類比等方式，結(jié)合指南中關(guān)于公路隧道工程鉆爆法施工作業(yè)活動與典型事故類型對照表，分析得出風險源普查清單表。,4. 專項風險評估,4.4風險分析 按指南4.3.1節(jié)中要求，采用系統(tǒng)安全工程的方法，從人、機、料、法、環(huán)分析致險因子。,4

11、. 專項風險評估,4.5風險估測 （1）風險估測方法 風險估測是采用定性或定量的方法對風險事故發(fā)生的可能性及嚴重程度進行數(shù)量估算。 指南4.4.3節(jié)中要求：一般風險源的風險估測，不宜過分強調(diào)精確量化，評估小組可自行設計簡單風險等級判定標準，或參考檢查表法、LEC法，以相對風險等級來確定。 本案例采用LEC法進行風險估測：L為發(fā)生事故的可能性大??；E為人體暴露在這種危險環(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。風險分值D=LEC。,4. 專項風險評估,4.6風險估測 （2）量化分值標準 為了簡化計算，將事故發(fā)生的可能性、施工人員暴露時間、事故發(fā)生后果劃分不同的等級并賦值。 事故發(fā)生可能

12、性L 暴露頻繁程度E 事故產(chǎn)生后果C,4. 專項風險評估,4.6風險估測 （2）量化分值標準 根據(jù)公式D=LEC就可以計算作業(yè)的危險程度，并判斷評價危險性的大小。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。,4. 專項風險評估,4.6風險估測 （3）風險估測 經(jīng)評估小組討論，以及采用工程類比等方法，得出如下圖所示的LEC分值，并計算得風險大小。,5. 重大風險源評估,5.1重大風險源評估思路 重大風險源指風險源相對比較復雜，存在較大的不可預見性，引發(fā)的事故嚴重性較大，必須從結(jié)構(gòu)設計、環(huán)境因素、施工方法、安全管理等角度進行控制和防范的風險源。 結(jié)合專項風險評估的結(jié)果，經(jīng)評估小

13、組討論決定：坍塌、瓦斯爆炸和洞口失穩(wěn)為南村隧道重大風險源。 重大風險源評估思路： 按指南要求，建立評估風險矩陣； 評估事故發(fā)生的可能性，預測事故后果，進行評估； 參照風險矩陣，確定風險等級。,5. 重大風險源評估,5.2風險矩陣的建立 按照指南5.1.5和5.1.6節(jié)中要求，用事故發(fā)生的可能性、事故后果嚴重程度建立風險矩陣表。,事故發(fā)生可能性等級,人員傷亡等級,直接經(jīng)濟損失等級,事故后果嚴重程度,5. 重大風險源評估,5.2風險矩陣的建立 按指南5.1.7節(jié)中要求，專項風險等級分為四級：低度（級）、中度（級）、高度（級）、極高（級）。,5. 重大風險源評估,5.3施工管理引發(fā)的事故可能性評估指

14、標 根據(jù)評估指南5.2.13要求，人的因素及施工管理引發(fā)的事故可能性的評估指標體系，按下表計算指標分值M。,5. 重大風險源評估,5.3施工管理引發(fā)的事故可能性評估指標,南村隧道總包企業(yè)北京市公路橋梁建設公司資質(zhì)為公路工程總承包特級，總包企業(yè)資質(zhì)A為0分。 專業(yè)及勞務分包企業(yè)為中鐵22局，有資質(zhì)，B為0分。 歷史未發(fā)生過事故，C為0分。 作業(yè)人員經(jīng)驗較為豐富，D為0分。,5. 重大風險源評估,5.3施工管理引發(fā)的事故可能性評估指標,安全管理人員配備基本符合規(guī)定，E為1分。 安全投入基本符合規(guī)定，F(xiàn)為1分。 機械設備配置及管理基本符合合同要求，G為1分。 專項施工方案可操作性一般，H為1分。,5

15、. 重大風險源評估,5.3施工管理引發(fā)的事故可能性評估指標 計算M=a+b+c+d+e+f+g+h=4。 根據(jù)指南中表23（如下）的指標體系，可得：折減系數(shù)=0.9。,5. 重大風險源評估,5.4坍塌事故風險評估 （1）可能性評估建立評估指標 按指南中5.3.5節(jié)中要求，建立坍塌事故可能性評估指標，如下表所示。,5. 重大風險源評估,5.4坍塌事故風險評估 （1）可能性評估選擇分值,南村隧道圍巖級別為、級，圍巖級別A定為4分。 隧址區(qū)域無活動斷裂帶，但圍巖穩(wěn)定性較差，圍巖破碎B為1分。 根據(jù)水文氣象資料，探測未發(fā)現(xiàn)地下水，滲水狀態(tài)C為0.9分。,5. 重大風險源評估,5.4坍塌事故風險評估 （

16、1）可能性評估選擇分值 工程地質(zhì)條件與設計基本一致，D為1分。施工方法基本符合水文地質(zhì)條件要求，E為1分。據(jù)現(xiàn)場觀測，二襯距離掌子面一般均在80m左右，仰拱開挖一般在6m左右，施工步距F=a+b=2+1=3分。,5. 重大風險源評估,5.4坍塌事故風險評估 （1）可能性評估確定可能性等級 隧道坍塌事故可能性分值P=（CXA+B+D+E+F）=0.9（0.9X4+1+1+1+3）=8.64。按指南5.3.6節(jié)中要求，建立隧道施工坍塌事故可能性等級標準。 隧道坍塌事故可能性分值P=8.64。 從表中可以看出，本隧道發(fā)生坍塌的可能性為可能。,5. 重大風險源評估,5.4坍塌事故風險評估 （2）事故后

17、果預測 隧道如果發(fā)生坍塌，會造成暴露在施工作業(yè)環(huán)境中的3至10名作業(yè)人員發(fā)生死亡事故，后果較為嚴重。,（3）確定風險等級 結(jié)合建立的風險矩陣，坍塌事故為高度（級）風險，需制定風險消減措施。,5. 重大風險源評估,5.5瓦斯爆炸風險評估 （1）可能性評估建立評估指標 按指南5.3.7節(jié)中要求，建立瓦斯爆炸事故可能性評估指標，如下表所示。,5. 重大風險源評估,5.5瓦斯爆炸風險評估 （1）可能性評估選擇分值 南村隧道雖穿越煤層，但經(jīng)檢測，瓦斯涌出量十分微小，A為1分。洞內(nèi)掌子面最小風速達標，洞內(nèi)通風B為1分。機械設備未采用防爆設備，C為2分。隧道內(nèi)設立了瓦斯檢測體系，D為1分。,5. 重大風險源

18、評估,5.5瓦斯爆炸風險評估 （1）可能性評估確定可能性等級 隧道施工區(qū)段瓦斯爆炸事故可能性分值計算公式為：P=A（B+C+D），代入數(shù)值計算得P=3.6。 按指南5.3.8節(jié)中要求，建立可能性等級，如下表所示。 瓦斯爆炸事故可能性為偶然。,5. 重大風險源評估,5.5瓦斯爆炸風險評估 （2）事故后果預測 因瓦斯涌出量微小，可能會造成3人以下重傷事故。 （3）確定風險等級 結(jié)合建立的風險矩陣，瓦斯爆炸事故中度（級），有顯著風險，需加強管理不斷改進。,5. 重大風險源評估,5.6洞口失穩(wěn)風險評估 （1）可能性評估建立評估指標 參考指南中其他重大危險源可能性指標建立的步驟及方法，本案例建立南村洞口

19、失穩(wěn)可能性評估指標，如下表所示。,5. 重大風險源評估,5.6洞口失穩(wěn)風險評估 （1）可能性評估選擇分值,南村隧道圍巖為、級，整體圍巖較差，A為4分。 施工方法選用CD法施工，基本適合水文地質(zhì)條件要求，B為1分。 洞口無明顯或不可矯正的偏壓，洞口偏壓C為1分。,5. 重大風險源評估,5.6洞口失穩(wěn)風險評估 （1）可能性評估確定可能性等級 隧道施工區(qū)段洞口失穩(wěn)事故可能性分值計算公式為：P=（A+B+C）。代入數(shù)值得P=3.6分。 參考指南中重大風險源評估可能性指標等級建立步驟及方法，建立如下表所示等級分級。 發(fā)生洞口失穩(wěn)可能性為偶然。,5. 重大風險源評估,5.6洞口失穩(wěn)風險評估 （2）事故發(fā)生后果預測 事故發(fā)生后，可能會造成暴露在施工作業(yè)環(huán)境中3至10名作業(yè)人員發(fā)生重傷事故，后果較為嚴重。,（3）確定風險等級 結(jié)合建立的風險矩陣，洞口失穩(wěn)事故中度（級），有顯著風險，需加強管理不斷改進。,5. 重大風險源評估,5.7繪制風險分布圖 按指南5.3.12要求