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東莞至惠州城際鐵路隧道安全風險評估與管理

收錄時間:2013-06-29 16:51 來源:廣東珠三角城際軌道交通有限公司  作者:劉濤  閱讀:0次 評論:0我要評論

內容提示:針對莞惠城際鐵路隧道多處跨(穿)既有鐵路及公路、多處淺埋及軟弱圍巖、爆破作業頻繁、沿線房屋建筑密集等特點,通過對莞惠城際鐵路隧道風險管理的實踐進行分析和總結,系統研究設計階段、施工階段采用合理的風險評估方法、對象和控制技術,有效防控了城際鐵路隧道安全風險,可供類似工程參考。

延伸閱讀:城際鐵路 安全風險 設計階段 評估 隧道 風險管理

        0 引言

        伴隨著我國城鎮化速度的日益加快,鐵路運輸通道資源逐漸緊張,隧道及地下工程在鐵路建設尤其是城際鐵路建設中的比例在逐步增加。而隧道施工安全風險巨大,安全事故高發,如何有效控隧道建設安全風險,是所有隧道建設參建單位關注的核心問題之一。風險管理力求把風險導致的各種不利影響降到最低程度。鐵道部于2007年在鐵路隧道施工領域推行風險管理,提出要建立風險管理制度、規范風險評估、做好風險防范工作的要求。宜萬鐵路[1]、金溫鐵路[2]、廈深鐵路[3]、南廣鐵路[4]在隧道建設過程中均采用了風險管理手段,但主要局限于巖溶隧道、不良地質條件下的安全風險研究和控制。目前對隧道建設設計階段、施工階段風險評估方法和控制技術進行全面、系統的研究還不成熟,造成設計階段、施工階段風險評估和控制相互脫節的問題,不利于風險管理的實施和推進。本文通過對莞惠城際鐵路施工2a多來開展隧道風險管理與控制工作進行總結,系統研究設計、施工階段采用的風險評估方法、對象和控制技術。(參考《建筑中文網

        1 工程概況

        東莞至惠州城際鐵路(以下簡稱莞惠城際鐵路)是珠三角東岸城軌網絡中的重要線路,由望洪站站外區間開始,經東莞市城區和多個城鎮,終點至惠州市惠州大道客運北站,速度目標值200km/h,正線全長99.851km。莞惠線共4座隧道,分別為松山湖隧道、樟木頭隧道、古莊山隧道和東江隧道,總長度為54.438km,占線路總長度54.52%,其中松山湖隧道和東江隧道是鐵道部評審的Ⅰ級風險隧道。其多處跨(穿)既有鐵路、公路。共有跨(穿)既有鐵路15處、國道省道6處、高速公路7處。水文地質條件復雜多變,多處淺埋及軟弱圍巖。起重設備等大型設備大規模使用,共有架橋機、塔吊、提升井架、龍門吊166臺。火工品大范圍使用,共有爆破作業36處。同時,工程地處珠三角經濟發達區域,沿線房屋建筑林立,管線密布,施工易影響周邊構筑物穩定,影響公共安全。隧道主要以礦山法施工為主,盾構法為輔。

        2 安全風險評估

        2.1 安全風險評估概述

        2.1.1 風險

        風險概念現已廣泛應用于多個領域。不過,時至今日,學術界對“風險”的定義仍未完全統一。鐵建設[2007]200號《鐵路隧道風險評估與管理暫行規定》[5]對“風險”的定義為:在鐵路隧道工程設計和施工期間發生人員傷亡、環境破壞、財產損失、工程經濟損失、工期延誤等潛在的不利事件的概率(P)和后果(C)的集合,表達式為:R=f(P,C)。

        2.1.2 風險評估

        包括風險辨識、風險分析和風險評價,對工程中存在的各種風險及其影響程度進行的綜合分析、對比排序的全過程。風險辨識即調研城際鐵路工程建設中可能發生什么事件、事故發生時間和地點、為什么會發生以及如何發生的判斷和篩選過程。風險分析即認識風險發生的本質,采用定性或定量的方式表示風險分析結果。風險評價指對風險發生的概率、損失程度,并結合其他因素進行全面考慮,評估發生風險的可能性及危害程度,并與公認的安全指標相比較,以衡量風險的程度。風險評估可分為規劃設計階段評估和施工階段評估。

        2.1.3 規劃設計階段安全風險評估

        規劃設計階段安全風險評估的對象主要包括:暗挖、盾構區間隧道設計、施工方案的安全性及其對穿越公路、鐵路及沿線主要建構筑物、重要管線等周邊環境產生的影響,車站、區間附屬工程設計、施工方案的安全性及其對建構筑物、管線等周邊環境產生的影響。

        常用的風險評估方法主要有風險矩陣法、模糊綜合評判法、監測結果分析驗證法等。鐵路隧道安全風險評估一般采用風險矩陣法。風險矩陣法是綜合考慮致險因子發生概率和風險后果,給出風險等級的一種方法,用R=P×C表示(R為風險;P為致險因子發生的概率;C為致險因子發生時可能產生的后果)。P×C不是簡單意義的相乘,而是表示致險因子發生概率和致險因子產生后果的級別的組合。

        2.1.4 施工階段風險評估

        施工階段風險評估對象主要為施工地質變化、資源配置及實施方案落實情況,還包括工藝安全風險評估、設備安全條件、作業人員技能等方面。

        除利用風險矩陣法對設計階段風險評估成果進行復核驗證和動態調整外,還采用的主要方法有作業條件危險性評價法(LEC法)、風險概率評價法(PRA)和危險可操作性研究(HAZOP)等。一般采用LEC法[6],其風險值D由3個主要因素L,E,C的指標值的乘積表示,即D=LEC(L為發生事故的可能性大小;E為暴露于危險環境中頻繁程度;C為事故產生的后果)。

        2.2 莞惠城際鐵路隧道安全風險評估

        2.2.1 規劃設計階段安全風險評估

        莞惠城際鐵路隧道規劃設計階段(初步設計階段、施工圖階段)的風險采取風險矩陣法。首先采用頭腦風暴法、現場調研和查閱工程勘測資料辨識出項目工點可能遇到的所有風險因子和風險事件,列出莞惠城際鐵路風險清單表;再利用專家經驗對可能的致險因子的重要性進行評價,對各個風險因素評價其發生的概率和后果等級。具體步驟如下:

        1)根據隧道沿線的環境,水文地質情況對初始風險進行識別,形成風險清單表。風險清單表如表1所示。

        表1 隧道風險清單表

       

        2)對初始風險進行評估。對各個風險因素評估其發生的概率和后果等級,并最終確定初始風險的等級。初始風險的等級如表2所示。

        表2 松山湖隧道初始風險等級表

       

        3)根據鐵建設[2007]200號《鐵路隧道風險評估暫行規定》的規定,依據風險評價結果和風險接受準則,制定相應的方案和措施。

        4)對風險進行再評估,提出殘留風險等級。經對規劃設計階段風險評估,形成了《東莞至惠州城際軌道交通項目隧道風險評估報告》,評價出69段高風險隧道,段落總長為38287.5m。

        2.2.2 施工階段安全風險評估

        施工階段應根據設計階段風險評估結果、施工開挖揭示地質、資源配置及實施方案進行再評估和動態調整[7],形成高風險工點類重大風險源。針對工藝安全風險評估、設備安全條件、作業人員技能等采用LEC等方法自行評估,形成風險評估和控制策劃表(如表3所示)。根據評估結果形成高危作業類重大風險源。評估出的高風險工點類重大風險源和高危作業類重大風險源形成重大風險源清單報珠三角城際公司。重大風險源清單如表4所示。

        表3 風險評價和控制策劃表

       

        表4 莞惠城際鐵路重大風險源登記表

       

        3 風險控制技術選擇

        3.1 規劃設計階段安全風險控制技術

        3.1.1 區間隧道下穿鐵路或鄰近鐵路措施

        開挖前需對鐵路靠近基坑側的地層進行深孔注漿加固,同時需對鐵路路基及軌道分別進行布點,加強其監控量測,若出現異常情況及時對路基底部采取補償注漿等有效措施。與鐵路主管單位建立溝通機制,加強協調,出現異常情況需及時和相關部門反映。施工中杜絕水土的大量流失,遇有險情應馬上停止開挖,及時補強結構、加固地層。初期支護應及時封閉成環,以保證施工安全。淺埋及軟弱圍巖段應采取必要的超前支護措施。隧道下穿既有鐵路線前,采用吊軌及縱橫工字鋼梁加固法對既有鐵路進行線路加固。初期支護中采用鋼架時,松軟破碎地段可適當加密。圍巖變形過大或初期支護變形不收斂,又難以及時補強時,可設置臨時仰拱或橫撐,必要時提前施作二次襯砌,此時二次襯砌應予以加強。在下穿過程中對既有線路進行跟蹤注漿,并對下穿鐵路進行實時監測,根據監測反饋的信息及時優化調整掘進參數。

        3.1.2 區間隧道下穿建筑物、市政橋梁、市政道路、管線等措施

原文網址:http://www.oh9p.com/research/201306/15251.htm

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