王志刚
(中铁隧道集团合福八标项目经理部,安徽 黄山 245000)
随着《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》的颁布,我国的铁路隧道风险评估以及管理相关的工作开始有据可以,并逐步开始建立起铁路隧道风险评估体系,为促进我国的铁路风险评估事业的开展发挥了重要的作用。但是由于我国铁路隧道风险评估相关工作的起步实践较晚,缺乏成长的时间,当前的铁路隧道风险评估还存在很多问题。例如,风险评估重点大多放在地质风险的评估,隧道施工阶段的风险评估和隧道施工工艺以及监控信息脱节情况严重,制约了隧道风险评估工作的实际效果。
针对上面的这些问题,笔者根据自身多年的实践工作经验,分析了当前国内隧道风险评估存在的问题,并探讨了相关的改进措施,从而使我国的隧道风险评估的水平有一个较大程度的提高,使评估结果能够准确反映隧道存在的风险情况,为施工的开展提供相关参考。
在隧道施工工作的开展之前,要采用科学的手段和方法做好隧道施工的可行性方案论证。在综合考虑隧道工程的安全性、工期以及资金等因素的前提下,采用相应的技术方法和手段对隧道通过的地形地貌以及地质条件进行考查,初步确定隧道线路的备选方案,特别要注意特殊的岩层以及不良地质对隧道工程可能带来的不确定性影响,对其可能带来的风险进行科学合理的评估。
在隧道可行性研究阶段风险评估的基础之上充分考虑本阶段的隧道设计原则以及相关的勘察资料开展初步设计阶段风险评估。如果施工方式采用矿山法,那么就要评估施工过程中可能出现的塌方、瓦斯以及较大的变形等常见的风险情况。如果在施工中采用掘进机等施工设备,那么就要对设备以及掘进中可能出现的风险进行相应的评估。
在隧道施工图设计阶段,评估需要对设计方案进行大范围的修改的隧道时,应该充分考虑初步设计阶段风险评估结果。
在实际的施工过程中,在施工组织设计的基础之上结合施工图设计阶段风险评估意见来评估需要施工的隧道的风险。为了保证矿上法施工的安全,应该对施工过程中可能出现的塌方、渗水以及瓦斯等情况进行风险评估。
现阶段国内的隧道风险评估中,对于采用矿山法施工的风险评估基本上都是分隧道段进行的对残余风险的评估。现行的《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》对于全隧道的残余风险预计初始风险的判定缺乏相应明确的规定,这就使等级判定没有具体的标准来进行参考,导致综合等级判定标准的混乱。在实际的风险等级判定过程中,经常会出现将风险尽量定高或者说重,造成隧道风险评估结果不准确,不能为施工的开展提供有效的参考。
施工阶段的风险评估大多是依据施工图设计阶段风险评估结果,同时考虑施工组织设计来评估隧道施工阶段的风险,这就导致很多风险性因素无法对施工过程中的风险情况进行真实的反映,只是属于设计图示的内容或者是细化了的设计图示内容。检测的结果无法反映不良地质的实际位置以及施工图设计规定的防范措施后分风险的真实状态,造成了施工阶段风险评估中某些风险因素的缺失。
今年来的瓦斯爆炸事故使得隧道风险评估过程中对于瓦斯过分重视,一些穿越下伏地层的隧道,如果底层中存在天然气,在风险评估中都将确定极高的初始风险等级。在一些隧道施工阶段的风险评估中,很多将已经开始施工的隧道的初始风险定位极高,从而达到规避风险的目的。
3.1.1 就高准则
铁路隧道如果经过煤层,瓦斯气体具有流动的特性,不仅仅聚集于煤层,很有可能沿着地质构造的一些空隙流动到别的位置,因此瓦斯气体的溢出位置并不确定,因此对于通风不良的一些角落要特别留心。对于经过煤层的铁路隧道,应该将瓦斯风险作为主要的风险,建议在对其初始风险以及残余风险采用就高的原则。除此之外,对于隧道可能出现的造成重大人员伤亡的地质灾害,如塌方、突水等的初始风险以及残余风险在等级判定上应该采用就高原则。
3.1.2 权重决定准则
分段隧道一般没有可能出现造成重大人员伤亡的大型地质灾害,因此对于分段隧道的初始风险以及残余风险可以采用权重决定的原则。该原则的使用应该慎重。
如前述,目前隧道施工阶段风险评估是在施工图设计阶段风险评估结果基础上,结合实施性施工组织设计对隧道施工阶段风险进行评估,某些风险因素的缺失,特别是施工通过风险段时出现的真实情况的缺失,必然造成隧道施工阶段分段隧道风险评估结果失真,只有通过将缺失的真实的风险因素,如施工期防排水、支护及衬砌情况,特别是监控量测结果加入到风险评估中,进行快速适时风险评估,反映分段隧道真实风险,根据快速适时风险评估结果修正风险处理措施,才能确保隧道施工安全。
因此,隧道施工阶段的风险评估,应是按隧道洞内各风险分布段及其各自风险因素适时进行,真正起到动态风险评估应起到的作用。
对通过方案比选,如通过线路改道增加的工程投资远大于采用高瓦斯隧道施工增加的投资,铁路线路不得不通过下伏天然气田的隧道,应视隧道穿越地层产状及构造变动程度,区别对待,合理确定隧道初始风险等级。勿容讳言,对隧道施工必须切穿的地层,而地层受构造变动较大者,隧道初始风险等级确定为极高是毫无疑义的,隧道必须进行绕避。
对隧道施工不需切穿地层,即穿越地层倾角很小、地层受构造变动影响程度极低的,下伏天然气仅存在沿岩体裂隙上升到隧道所在位置的可能,通过严格的防范措施能确保隧道施工和运营安全的,隧道初始风险等级宜确定为高度,通过采用高瓦斯隧道施工方案将隧道残余风险等级降低至可以接受的程度,残余风险可降为中度。
从上面可以看出,铁路隧道的风险评估对于隧道建设本身以及整个铁路事业的发展具有重要的意义。因此在实际的铁路隧道风险评估过程中要做到以下几点:第一,为了有效的避免隧道风险综合等级判定标准的混乱,对于隧道初始风险以及残余风险统一使用就高原则来决定其风险综合等级。第二,在隧道的实际施工过程中,应该及时的根据风险的分布以及相关的一些因素进行灵活及时的风险评估。第三,铁路隧道如果穿过特殊的地质结构,为了缩短铁路长度、降低施工成本以及减少施工时间,可以有针对性的采取相应的手段进行防范,然后进行相应的风险评估,最终获得准确的风险评估结果,从而有效的指导施工的开展。
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