1、摘 要海底隧道工程具有投资额多、规模庞大、涉及因素众多、施工工序复杂、事故后果严重且影响深远的特点，因此有必要在施工时进行风险的识别、分析和评价，为工程的顺利施工提供参考依据。本文详细研究了海底隧道工程施工风险分析评价的各部分内容，包括风险识别、风险估计、风险指标体系、风险评价，主要包括以下几个方面：1、根据海底隧道工程施工的特点，以及对其各个施工步骤的详细分析，将复杂的海底隧道工程施工过程分解成容易被认识和理解的基本风险因素。2、在风险辨识的基础上，利用层次分析法(AHP)建立海底隧道工程施工风险评价的指标体系，并结合 l9 标度法，解决了各风险因素在指标体系中的权重问题。3、根据海底隧道工
2、程施工风险度量的模糊性特点，运用模糊集理论对风险因素进行量化，及其基于专家估计的经验分布法，解决了海底隧道工程风险估计中的量化问题。4、根据海底隧道施工的特点，利用事故树法对突水涌泥作了风险分析，并提出了相应的风险对策降低施工风险。5、运用模糊集理论对造成塌方的风险因素进行量化，及其基于专家估计的经验分布法对风险进行评估。关键词：海底隧道工程，施工风险，层次分析法，模糊估计，模糊综合评价方法，事故树法ABSTRACTThe sub-sea tunnel project by mining method has the characteristic of high investment， lar
3、ge scale，complicated construction procedure involving many factors serious consequence and heavy effectThereby ，it is necessary to implement risk identification， analysis and assessment for the construction of sub-sea tunnel earlyThe results can be reference for project decisionThe paper study deepl
4、y various parts of construction risk evaluation for sub-sea tunnel project, which include risk identification，risk estimation，risk index system and risk assessment The main contents and achievements of the paper summarized as follows：1According as the characteristic of the sub-sea tunnel project by
5、mining method，and by detailed analyzing the step of the construction， the complicated construction process is decomposed to base risk factor by knowing and understanding easily2Establish construction risk assessment index system using the Analytic Hierarchy progress method(AHP)，and confirm relative
6、index weight of each level with 19 scales method3According as the characteristic of fuzzy in risk estimation of sub-sea tunnel project by mining method，the risk factor is quantified by fuzzy theory，and theexperience distributing method base on estimation from expert， the paper solve the quantificati
7、on issue in risk estimation of the sub-sea tunnel project by mining method4According as the characteristic of the sub-sea tunnel project by mining method，use of fault tree analysis of water inrush bay mud made a risk analysis，and the risk measures to reduce construction risk5The use of fuzzy set the
8、ory to quantify the risk factors causing the collapse, and its empirical distribution estimates based on expert assessment of risk.Key Words: sub-sea tunnel project，construction risk，Analytic Hierarchy progress method(AHP)，fuzzyestimation，fuzzy synthetic evaluation method，fault tree analysis method目
9、 录第一章 绪论 .11.1 研究背景 11.2 国内外研究状况 .11.3 研究目的、内容、方法和手段 3第二章 海底隧道施工工艺和方法的介绍 .52.1 海底隧道施工组成 52.2 海底隧道工程施工技术简述 52.3 海底隧道主要工程施工工艺流程图 .72.3.1 隧道洞口施工工艺流程图 72.3.2 双侧壁导坑法施工工艺流程 72.3.3 全断面法施工工艺流程图 82.3.4 台阶法施工工艺流程图 .82.4 海底隧道施工特点 92.5 海底隧道施工的基本方法介绍 9第三章 海底隧道施工主要危险有害因素辨识分析 .123.1 海底隧道施工危险源辨识分析依据 .123.2 海底隧道施工危险
10、源辨识 .123.3 对海底隧道施工中潜在危险源进行半定量的评价 .173.3.1 LEC 分析法 .173.3.2 根据表（3-1）对海底隧道施工主要危险源进行作业危险性评价 193.4 海底隧道建设过程中核心危险因素确定 193.4.1 核心安全风险因素及其特点 193.4.2 核心安全风险因素辨识 .20第四章 突水涌泥事故树法风险分析及对策措施 .214.1 事故树法原理 .214.2 突水涌泥事故树法风险分析 224.3 海底隧道突水涌泥风险对策 254.3.1 突水涌泥事故的预防 264.3.2 突水涌泥事故的处理 .264.4 结语 .28第五章 基于模糊理论的海底隧道施工风险分
11、析与安全评价 .295.1 海底隧道施工风险综合评价模型 .295.1.1 模糊理论 295.1.2 层次分析法原理 295.1.3 模糊层次综合评估方法原理 315.2 评价体系的确定 .315.2.1 建立模糊综合评价模型的因素集 .345.2.2 建立模糊综合评价模型的评价集 .345.2.3 建立模糊综合评价模型的权重集 .345.3 工程实例分析 375.4 海底隧道施工塌方事故风险对策 .425.4.1 海底隧道施工塌方事故预防 425.4.2 海底隧道施工塌方事故应急处理 .435.5 结语 44第六章 结 论 .45谢 辞 .46参考文献 47大连交通大学 2012 届本科生毕
12、业设计（论文）1第一章 绪论1.1 研究背景海底隧道，是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通，而又不妨碍船舶航运的条件下，建造在海底之下供人员及车辆通行的海底下的海洋建筑物。我国海域辽阔，其中物产丰富、风光秀丽具有开发价值的岛屿众多。随着我国国民经济的飞速发展，为改善国内投资环境、增强沿海城市与海岛的联系，很多沿海城市开始修建或拟建海底隧道,如已建成的厦门翔安海底隧道和青岛胶州湾湾口海底隧道，拟建或正在论证规划的大连湾海底隧道、渤海湾海底隧道、伶仃洋海底隧道、琼州海峡海底隧道以及台湾海峡海底隧道等。由于海底隧道具有便捷、快速、受环境影响小、流通量大等特点，与其它跨海交通方式相比具有其独特的优势，所
13、以很多国家都热衷于修建海底隧道。但是海底隧道的建设技术难度大、地质条件复杂、风险性高，在设计、施工过程中依然有许多工程安全问题需要探索。因此，对海底隧道的施工发生的事故风险进行研究和分析是有必要的，这样能够促进海底隧道修建技术的完善，并减小事故造成的损失，为未来建设的海底隧道的选址、设计、施工等提供依据。海底隧道工程建设是一项极其复杂的系统工程，存在较大的不确定性和安全风险。青函海底隧 1道在施工过程中，先后发生 4 次重大突涌水事故，造成大量的人员伤亡和财产损失；瓦多 (Vardo)隧道 2施工过程中，出现 2 次坍塌事故；恩林索伊 ( Ellings oy)隧道 3坍塌工作面处在断层破碎带
14、内，隧道顶部塌落了 89 m 这些安全事故的发生和隐患的存在引起了国内外学者对海底隧道建设安全风险的高度重视。然而，以往的研究更多地集中在海底隧道施工期间的安全性控制，事实上，安全事故的发生多是由于地质条件的未知、设计方案合理性的欠缺和关键施工环节的控制不当造成的，通常是多因素综合作用的结果，施工阶段发生的安全事故是各类安全风险累计和叠加的结果。因此,应从安全事故发生的本质特点出发，对隧道建设各阶段的安全风险及其孕育和演化过程进行分析，寻求各种风险因素及其作用特点，从而提高海底隧道建设安全风险控制的技术水平。隧道施工是海底隧道工程建设的实施阶段，也是安全事故真正发生的阶段，事故的发生固然与施工
15、阶段的技术措施和质量控制等有关，然而设计方案的合理性、可靠性和技术先进性，甚至勘测规划阶段线位选择和地质条件可靠性都可能成为安全事故的直接或间接诱因。事实上，每个建设阶段的安全风险均具有累积的特点,前一阶段没有很好规避的安全风险通常会增加下一阶段的危险性，因此，在施工阶段安全风险集中表现,相应增大了控制的难度。1.2 国内外研究状况隧道工程风险分析的代表人物是美国的 EinsteinH H 。EinsteinHH 他曾撰写多篇有价值的文献，主要贡献是指出了隧道工程风险分析的特点和应遵循的理念，大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）2诸如Geological model for tun
16、nel cost model 4等。在 Einstein 研究的基础上，剑桥大学的 SalazarGF 1983 年在博士论文“隧道设计和建设中的不确定性以及经济评估的实用性研究” 中，将不确定性的影响和工程造价联系起来。G.Narayanan 指出了风险分析在降低软土隧道造价中的作用。除此之外，国外学者对隧道工程的风险分析应用方面也作了一定的研究工作。AJ MSnDRSvan Hasselt 在考虑投资、工期和工程质量的前提下研究了阿姆斯特丹南北地铁线设计和施工中的风险管理问题，提出了“IPB”风险管理模式(Inventory of critical aspects Preventive m
17、easures；Backupmeasures)。RStuzk 等将风险分析技术应用于斯德哥尔摩形公路隧道，得到了一些规律性的结论(Stuzk 等，1996)，BNi Isen 等的论文对复杂底层条件地区的海底隧道的风险进行相对深入的研究(BNilsen 等， 1992)5国际隧协委员 HeinzD 在其论文中(HeinzD，1996)对穿越海峡的隧道、穿越阿尔卑斯山的隧道如何进行风险进行了探讨。另外，日本在隧道工程的事故统计方面作了大量细致工作(佐藤久等，1998)。国际隧协也在 2002 年 10 月由 Soren DegnEskesen 和 Per Tengborg 等撰写了Guideli
18、nes for Tunnelling Risk Management ，为隧道工程(以岩石隧道为主)的风险管理提供了一整套参照标准和方法。2004 年国际隧协年会专门设置了安全、费用与风险的专题，JReillyand JBrown 提交了题为Management and control of cost and ri sk fortunneling and infrastructure projects 6的论文。由于我国的隧道工程研究和实践时间都比较短，我国隧道工程的风险分析研究还属于发展阶段，但随着我国轨道交通的发展，以及大力发展西部地区所遇到的隧道建设问题，这一领域受到了前所未有的关注，各
19、大设计院、保险公司以及高校都在近几年开始了相关研究。同济大学的丁士昭教授(1992) 15对我国广州地铁首期工程、上海地铁一号线工程等地铁建设中的风险和保险模式进行了一定研究。上海隧道设计研究院的范益群博士(2000) 7以可靠度理论为基础，提出了地下结构的抗风险设计概念，计算出基坑、隧道等地下结构风险发生的概率以及定性评价风险造成的损失，并提出改进的层次分析方法。香港的 LMcfeat-Smith(2000) 20提出了亚洲复杂地质条件下隧道工程的风险评估模式，根据发生频率的高低将风险分为五级，根据风险发生的后果也将风险分为五级。台湾的游步上、沈劲利(2003) 14应用多属性效用理论Mul
20、tiple Attributes Utility Theory ，从施工单位的角度，对隧道工程风险管理的决策程序作了完整的探讨。同济大学为主进行的沪崇通道的风险评估项目(2002) 7为这一学科的发展作出新的贡献。整个沪崇通道的风险评估研究共提交了 17 个专题报告，涉及到工程建设的各个大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）3方面，包括前期选线、施工风险管理、环境保护、运营事故控制以及财务分析等，可以说是国内风险分析技术应用在隧道工程上的第一个大型项目。同济大学的陈龙博士(2005) 8提出了界定隧道及地下工程风险的一些概念，还提出了软土地区盾构隧道可能发生的七大类损失。建立了风险分
21、析与评价模型，并引入风险值、风险指标的概念。同济大学的胡群芳博士(2006) 9归训对隧道及地下工程风险接受准则计算模型进行研究，重点分析了个人、社会及环境等风险接受准则的计算方法和确定标准，结合隧道及地下工程自身特点，分析和讨论隧道及地下工程风险接受准则制定方法，建立统一的风险接受准则计算模型，针对风险接受准则研究指出今后需要解决的问题和研究方向。李永盛等完成的崇明越江通道工程风险分析研究课题，是国内第一个对大型软土盾构隧道工程进行风险评估的项目。黄宏伟等进一步把风险分析理论应用到其他隧道工程的风险评估中。胡群芳和黄宏伟 10建立了隧道及地下建筑工程的风险接受准则模型。王梦恕 11对厦门海底
22、隧道设计、施工、运营安全风险进行了分析。王学斌对厦门翔安隧道五通端陆域全强风化层施工的风险进行了分析。但总体来说，目前关于隧道工程的风险研究还不太完善，还基本停留在定性分析或者半定量分析阶段，仍然需要做大量的工作。1.3 研究目的、内容、方法和手段海底隧道的建设技术难度大、地质条件复杂、风险性高、不确定因素多，在建设施工过程中一旦发生突发事故诸如突水、塌方等将会造成不可估量的后果。因此，对海底隧道的施工发生的事故风险进行研究和分析是有必要的，通过风险分析与评估，确定了海底隧道建设全过程的核心安全风险及各个阶段的核心安全风险因素，从技术角度给出相应的风险控制措施，并考虑各个阶段安全风险的相互联系
23、，建立健全安全风险控制体系，对海底隧道安全建设实施全过程进行风险控制。这样能够促进海底隧道修建技术的完善，并减小事故造成的损失，为未来建设的海底隧道的选址、设计、施工等提供重要依据。本论文首先对国内外海底隧道概况、隧道工程风险研究现状及海底隧道的施工方法作简要的介绍，然后阐述风险管理的基本理论，讨论海底隧道风险发生机理，利用定性与定量相结合的海底隧道施工风险分析与评价模型，对海底隧道的施工风险进行分析与评价。主要内容包括以下几个方面：1、海底隧道施工风险辨识。本文根据矿山法海底隧道施工的特点，对其各个施工步序的详细分析，将极其复杂的海底隧道施工过程分解成容易被认识和理解的基本风险因素。2、海底
24、隧道施工风险根据施工风险辨识的风险因素，基于风险的设计原则，利用层次分析法(AHP)建立海底隧道施工风险评价的指标体系，并结合 l9 标度法，确定指标体系内的各风险大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）4因素相对上一层次风险因素的相对权重。3、海底隧道施工基本风险因素塌方的模糊估计基于海底隧道施工风险度量的模糊性特点，采用基于专家经验的模糊估计法，通过对基本风险因素的发生概率及损失程度进行分级，确定各基本风险因素的概率隶属度及损失隶属度，从而实现对海底隧道施工风险的度量。4、海底隧道施工风险评价确定海底隧道施工基本风险因素评价指标模糊集，从而得到基本风险因素的风险评价等级及其模糊分布
25、状态。通过模糊综合评判法，逐层确定塌方事故风险因素的风险评价指标、风险评价等级及其模糊分布状态。5、对典型海底事故建立模型进行事故树分析。6、针对海底隧道建设中的主要安全问题，提出相应的风险控制措施。大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）5第二章 海底隧道施工工艺和方法的介绍2.1 海底隧道施工组成海底隧道工程建设是一项极其复杂的系统工程。与陆地隧道一样海底隧道工程包括以下基本五项基本工程。洞室开挖工程：根据工程设计，在岩体内进行开挖成洞的作业，从而获得符合使用要求的洞室空间。洞室支护工程：曾强洞室围岩的稳定性，保证洞室在长期使用条件下的安全性。洞室支护形式有，喷射混凝土、锚杆、锚喷
26、、整体式衬砌、装配式衬砌等。洞内建筑及防排水工程：包括洞内衬砌，分隔洞室平面或空间的隔墙和维护结构工程，防排水工程，坑、池、管沟工程，粉刷油漆等装饰工程。专业设备安装工程：包括生产工艺设备、运输设备、动力、照明、通风、给水、供热、消防、通讯、信号等管线设施，消波、密闭、虑毒等三防设备，防震、隔音、防腐等专业工程，生活及公共设施的安装工程。洞口及配套工程：包括洞门、洞口护坡、泄洪排水、道路及洞外必备 配套工程。图 2-1 海底隧道工程组成2.2 海底隧道工程施工技术简述海底隧道工程施工技术是以在海底地层中构筑运输通道为目的，研究解决地下工程中的技术方案和措施，地下工程在各种复杂海底地质条件下的施
27、工方法、手段、工海底隧道工程洞室开挖工程洞室支护工程洞内建筑及防排水工程专业设备安装工程洞口及配套工程大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）6艺工程实施中的技术、计划、质量、经济和安全管理措施。所包含的内容主要有地下工程的基本作业、辅助作业、环境控制和施工管理等如下图所示。图 2-2 海底隧道工程施工技术地下工程基本作业主要包括开挖、支护、和衬砌三大技术。在开挖技术中十分重要的是开挖方法的选择，选择的主要考虑因素一般有工程地质和水文地质条件、地形和地貌、埋置深度、结构形状和规模、使用功能和环境条件、施工队伍的技术水平和施工工具、交通条件和工期要求、经济和技术等，通过综合研究来确定。目
28、前我国地下工程使用的开挖方法可分为明挖和暗挖两大类如下表。表 2-1 地下工程开挖方法基坑敞口开挖 矿山法（钻爆法）基坑支挡开挖 掘进机（TBM）法地下连续墙 盾构法盖挖法 顶进法明挖法沉管法暗挖法支护技术是为了地下工程开挖的安全，一般为临时支护和永久支护两类；形式上有木支撑、钢支撑、格栅支撑、锚杆、喷混凝土和它们的组合、混凝土衬砌等。地下工程辅助作业是配合基本作业必须的环节，包括风水电的设计、安装和供给，施工场地的计划和布置，出渣运输的计划和设备的配置等。环境监控主要研究解决地下工程施工过程中的安全和对周围环境的影响，如开挖洞室的位移过大引起围岩塌方、支护结构位移过大引起结构失稳或者沉陷、地
29、面沉陷过大对环境的影响、地下水的控制等；采用的手段主要是对施工的过程进行检测监控，开挖技术海底隧道工程施工技术术基本作业 辅助作业 环境控制 施工管理支护技术衬砌技术风水电作业场地平整除渣运输监控测量防水技术辅助工程技术、计划、质量、经济和安全质量检测大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）7发现异常情况，及时采取加固措施（辅助施工手段）和更改施工方法。施工管理是通过有效的管理来保证工程的质量和工期，应用科学合理和符合地下工程施工特点的方法，规划组织施工设计，对施工中的各个环节进行科学的技术、计划、质量、经济和安全的管理，达到高质量、高效益的目的。2.3 海底隧道主要工程施工工艺流程图
30、2.3.1 隧道洞口施工工艺流程图图 2-3 隧道洞口段施工程序图2.3.2 双侧壁导坑法施工工艺流程隧道明洞开挖仰边坡开挖及防护洞口护拱及预埋套管施工大管棚钻孔及管棚安装大管棚超前注浆开始隧道开挖拱部超前小管棚注浆支护左侧壁导坑开挖与支护右侧壁导坑开挖与支护中央核心土上部台阶开挖与支护中央核心土下部台阶开挖与支护隧道支护封闭成环分段拆除导坑内壁临时支护防水层及仰拱衬砌二次模筑钢筋砼衬砌大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）8图 2-4 双侧壁导坑施工工艺流程图2.3.3 全断面法施工工艺流程图图 2-5 隧道级围岩全断面施工流程图2.3.4 台阶法施工工艺流程图是测量划线钻孔装药起
31、爆通风排险装渣运输锚喷支护仰拱支护衬砌施工测量、断面放线小导管超前支护下台阶开挖初喷砼封闭挂钢筋网接长边墙钢格栅施作锚杆仰拱初支补喷砼至设计厚度二次模注衬砌上台阶开挖初喷砼封闭挂钢筋网架设钢支撑格栅施作锚杆补喷砼至设计厚度监控测量、稳定安全判别施作防水板大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）9图 2-6 隧道台阶法施工作业流程图2.4 海底隧道施工特点与陆地隧道相比，海底隧道具有如下特点：（1）通过深水进行海底地质勘测比在地面的地质勘测更困难、造价更高，而目准确性相对较低，所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。因此，在隧道施工时必须进行超前地质预报。（2）海底隧道施工的主要困难是突
32、然涌水，特别是断层破碎带的涌水。因此必须加强施工期间对不良地质段和涌水点的预测和预报 。（3）海底隧道的单日掘进长度很大，从而对施工期间的后勤和通风有更高的要求。（4）很高的孔隙水压力会降低隧道围岩的有效应力，造成较低的成拱作用和地层的稳定性。（5）很高的渗水压力可能导致水在有高渗透性或有扰动区域与开阔水面有渠道相连的地层中大量流入。（6）海底隧道不能自然排水，堵水技术是关键技术。先注浆加固围岩，堵住出水点，然后再开挖.在堵水的同时加强机械排水，以堵为主，堵抽结合。（7）在高水压下开挖横通道是一大技术难题，将来很有必要有专门在困难条件下开挖横通道的隧道掘进机。（8）衬砌长期受较大的水压作用。（
33、9）由于单日连续掘进距离很长而导致工期很长，投资很高，因此必须采用快速掘进设备。目前修建海底隧道的基本方法有:钻爆法、沉管法、盾构法和掘进机法，或这儿种方法的组合。另外水中悬浮隧道正在研究中。2.5 海底隧道施工的基本方法介绍根据对目前国内外现有海底隧道的调查情况，海底隧道施工方法有隧道掘进机施工法(TBM 法)、盾构法、沉管法、矿山法，现将这四种方法阐述如下：（1）隧道掘进机施工法隧道掘进机(TBM) 12有两种基本类型：部分断面掘进机和全断面掘进机。全断面掘进机用于断面一次开挖，通常用于圆形隧道断面，这类掘进机有各种不同的类型。全断面隧道掘进机己经成功地用于很多海底隧道，如最著名的英法海峡
34、隧道。TBM 隧道施工的进度快、机械化程度高及其安全性是世界公认的。TBM 施工目前仍存在以下问题，有待进一步研究解决。1)隧道施工造价高。TBM 机械电气构造复杂，制造技术难度大，造价高。TBM 施工大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）10耗电、耗水，能源消耗大。2)TBM 多为圆形长大隧道施工，不适用于方形、椭圆形断面隧道的施工。3)TBM 对岩石特性依赖性大。4)TBM 施工管理技术要求严格，对操作人员技术素质要求高。（2）盾构法盾构法 12一般限制在港湾下的浅水区和沿海地带，在深堆积层等软弱的不透水粘土中最为适用。采用盾构法修建了很多海底隧道，其中典型的工程有：日本德山港海
35、底隧道、东京湾渡海公路隧道、丹麦大海峡隧道等。盾构施工是不可后退的。盾构施工一旦开始，盾构机就无法后退。由于管片外径小于盾构外径，如要后退必须拆除已拼装的管片，这是非常危险的。所以，盾构施工的前期工作非常重要，一旦遇到障碍物或刀头磨损等问题只能通过实施辅助施工措施后，打开隔板上设置的出入孔进入压力舱进行处理。（3）沉管法所谓沉管法修建隧道，就是将若干个预制管段分别浮运到海面(河面)现场，并一个接一个地沉放安装在己疏浚好的地槽内 13。至今世界上己修建了 100 多座沉管隧道。沉管隧道有如下特点：1)隧道顶部覆土浅，甚至可以为零或露出地面，故而隧道长度相对较短总工程量较小，工期较短，工程造价较低
36、。2)沉管比重小，对基底地质条件适应性强。3)沉管施工水上工期短，大部分作业可交叉进行，有利于缩短工期。4)沉管断面形状选择自由度大，断面利用率高，可以做到一管多用。5）沉管隧道的防水主要分两方面，即管段本身防水和接缝防水。为保证管段不漏，严格控制混凝土的成分配比、降低温差、施工期间延迟拆除模板、连续浇灌管段、加设辅助防渗管段接缝的防水主要依靠橡胶止水垫环和 止水胶带。（4）钻爆法施工技术采用钻爆法施工的海底隧道主要有：日本的新关门隧道、青函隧道、英国的墨尔西隧道、冰岛的华尔海峡隧道以及挪威的海底隧道。作为世界上最长的海底隧道青函隧道，它在水平钻探、超前注浆加固地层、喷射混凝土等技术上有巨大的
37、发展，尤其在处理海底涌水技术方面独具一格，为工程界所津津乐道。海底隧道穿越断层破碎带的施工技术是关键。断层破碎带若与其上或附近的水系相沟通，随时都有可能给工程带来淹没、塌通、涌水，或形成泥石流的危险。如青函隧道发生过四次较大塌方涌水事故，其中 1976 年 5 月 6 日在北海道侧平行导坑内发生的涌水事故最为严重，涌水量高达 70 m3/ min,用了 5 个月时间才绕过涌水段。穿越断层破碎带，主要问题在于对断层破碎带的支撑、加固和堵水。目前国内外经常采用的方法是强行穿越法、注浆法、大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）11冻结法和其它辅助方法。（1）强行穿越法：这是最常用的传统方法
38、，其特点是支撑护顶，随挖随砌.根据工程经验，短段掘砌、喷锚支护、超前支架、侧壁导坑等方法较为常用。（2）注浆法：这是人工充填围岩裂隙的一种方法，在一定的注浆压力作用下，浆液被挤压入岩层沿裂隙流动扩散，由于其充塞和水化作用，在裂隙内成为具有一定强度和低透水性的结石体，从而达到堵塞裂隙、截断水路和加固围岩的日的。注浆在海底隧道中对防止涌水并加强岩体强度是必不可少的。（3）冻结法：这是用冷媒传递冷量使含水地层降温冻结的方法，依靠冻土的强度达到承受地压的目的，使开挖和衬砌处在冻土保护之下安全进行。国内外一般都将冻结法用于其它方法不适用的地层。（4）其它辅助措施：为了安全可靠地穿越断层破碎带，除采用以上
39、方法外，还要采取儿种辅助措施，如超前探水、设置安全疏散日、强排堵截等。大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）12第三章 海底隧道施工主要危险有害因素辨识分析3.1 海底隧道施工危险源辨识分析依据危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。有害因素是指能影响人的身体健康, 导致疾病，或对物造成慢性损害的因素。存在危险有害物质、能量和危险有害物质、能量失去控制是危险、有害因素转换为事故的根本原因。危险有害物质和能量失控主要体现在人的不安全行为、物的不安全状态和管理缺陷 3 个方面。辨识、分析危险有害因素的主要依据有：1）依据企业职工伤亡事故分类 （GB6441-1986） 、
40、生产过程危险和有害因素分类与代码 （GB/T13861-2009） ，对危险有害因素进行分类。2）依据危险化学品名录 （2002 年版，国家安全生产监督管理局公告 2003 年第1 号） ，辨识分析危险有害物质及其危险有害性质。3）依据工艺流程、设备清单及相关技术资料，辨识分析生产过程中的危险因素。4）依据安全管理制度、安全操作规程，辨识可能导致事故的管理缺陷。海底隧道工程是一种高危险源的系统工程，(l)隧道大部分被水包围，地质勘察难度大，且勘察准确性降低；(2)隧道上覆水体，须承受高水压作用。在施工过程中如遇断层破碎带等不良地质地段，将给施工带来极大困难；(3)由于海水的无限补给，海底隧道涌
41、渗水问题严重，一旦发生涌水，常会产生毁灭性灾害；且海水具有腐蚀性，渗水对支护以及隧道内设施有破坏作用，给海底隧道的运营带来隐患。海底隧道的上述特点决定了海底隧道的建设比陆域隧道具有更大风险。它的危险源主要是：爆炸（瓦斯爆炸、火工品爆炸、爆破作业、容器爆炸、其他爆炸） 、坍塌、透水、突泥、高处坠落、火灾、物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、灼伤、中毒等安全事故。易发生的伤害有坍塌、透水、突泥、爆炸、触电、火灾、机械伤害等。3.2 海底隧道施工危险源辨识风险辨识是进行风险管理时首先要进行的工，只有尽可能全面准确的辨识风险才能对其进行科学的分析。由于海底隧道地理位置和施工环境的特殊性决定了
42、海底隧道施工方法与陆地隧道施工方法的不同。要对海底隧道施工过程中的危险源进行辨识首先应该掌握海底隧道施工的工艺流程然后结合具体的施工方法和海底隧道的地质水文条件以及施工环境进行识别。海底隧道施工过程大体上分为三部分开挖掘进、支护、出渣，具体包括爆破作业、出渣作业、通风作业、高处作业、高瓦斯隧道爆破作业、大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）13高压灌浆作业、支护作业、二次支护作业等。下面本论文将根据海底隧道施工不同的作业过程对施工过程中存在的危险因素以及其可能会导致危险事故进行一一列举，并提出相应的控制方法，为后面章节的风险评价提供依据如下表（3-1）所示。表 3-1 海底隧道施工危
43、险因素辨识序号活动类别活动名称 危险因素 可能导致的事故控制方法1 个人防护 进入施工现场人员不戴 安全帽、不穿反光服 人员伤害 加强安全教育，按规定 穿戴防护用品2 边仰坡危石未清理、未 刷坡加固 滚落、滑塌 安全技术交底、现场检 查验收3 洞门边坡有裂缝 坍塌 采取加固措施4 洞口立体交叉作业 物体打击 制定防护措施，现场检 查5开挖风钻操作不当 伤人 安全交底，操作规程6 爆炸人员未持有效证件 上岗 爆破事故 加强培训持证上岗7 爆破用品使用前未检验 爆炸、失效 加强管理，制度措施控 制8 雷管直接起爆药包 爆炸 爆破安全规程9 爆炸作业未经批准 爆炸事故 加强爆破管理10 爆破器材混装
44、混放 爆炸 加强管理，制度措施控 制11 爆炸物品管理不当导致 丢失 爆炸、社会 责任 加强管理，制度措施控 制12 爆破器材库、作业区有 明火、吸烟 爆炸 加强管理，制度措施控 制13 爆破施工后未及时清撬 危石 危石坠落伤 人 安全交底，加强检查14 爆破作业为及时排烟排 尘 尘肺病 加强通风排烟15 爆破作业未防护 飞石伤人砸坏管线 加强防护，安全交底16 爆破作业未设警戒区及 警戒人 人员伤害 加强防护，安全交底17 哑炸未处理 爆炸伤人 加强爆破效果检查、按 规程处理哑炸18 爆破器材库通风不良、 无防雷设施 爆炸 按规定设置通风孔和避 雷针19钻爆施工 爆炸作业搬运易燃或易爆物品不
45、 人员伤害 严格执行安全规程大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）14序号活动类别活动名称 危险因素 可能导致的事故控制方法规范20 爆炸器材不严格交接 爆破器材丢 失 严格遵守制度，加强检 查监督21 装载机回转范围内有人 人员伤害 严格遵守安全安全操作 规程22装渣前或装渣过程中未检查工作面围岩稳定情况车辆损坏人员伤害加强现场安全检查，安全交底和安全措施控制23装载机装扎装载机操作人员违章作业机械损坏人员伤害加强安全教育，严格遵守安全操作规程24 司机违章操作 车辆损坏人员伤害 加强安全教育，严格遵 守安全操作规程25 刹车装置失灵 溜车事故人员伤害 加强安全教育，严格遵 守安全
46、操作规程26 洞内雾气较大看不清、 车灯损坏 车辆事故 加强照明、通风、定期 检修27 现场无统一指挥调度 交通事故 加强调度指挥28 材料车载人 人员伤害 加强管理，制度控制29汽车出渣洞口、平交道等危险地段无警示牌 车辆伤害 制度、措施控制30 支护方案不合理 坍塌 完善方案加强检查31 支护不合格、围岩失稳 坍塌 完善规程、安全技术交 底32 支护损坏、变形 坍塌 完善规程、安全技术交 底33 支撑构件置于活动石块 或虚渣上 坍塌 安全技术交底、现场检 查验收34 正洞与辅助坑道连接不 顺 坍塌 安全技术规程、现场检 查验收35 支护人员高处作业无防 护 高处坠落 安全技术交底、现场检
47、查验收36 紧急情况时人员没有撤 出 人员/其他伤 害 专人现场检查、专人负责指挥、制定应急预案37支护作业拱顶掉块 物体打击 安全技术交底、现场检 查验收38 施工台架不牢固、铺板 过少、无栏杆、超载 高处坠落 安全技术交底、现场检 查验收39钻爆施工喷锚 喷射机连接管路不牢、管路不畅通 机械伤害现场检查、安全技术交底大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）15序号活动类别活动名称 危险因素 可能导致的事故控制方法40 松动围岩坠落 物体打击 安全技术交底、操作规 程、现场检查41高处赚眼、安装锚杆、挂钢筋网、喷射砼等作业无安全防护措施高处坠落 安全技术交底、现场检 查42 二次衬砌
48、 开挖与二衬距离过长 塌方 执行施工组织设计方案43 仰拱施工作业不及时 塌方 严格执行施工组织设计 方案44 平台无栏杆或栏杆过低 高处坠落物体打击 安全技术交底、现场检 查验收45 跳板安装不牢或无防滑 措施 高处坠落 安全技术交底、现场检 查验收46 工作台、脚手架超重坍 塌 高处坠落物体打击 安全技术交底现场检查47 平台上运物料时坠落 高处坠落 安全技术交底、现场检 查48 拆除模板时颠倒 人员/其他伤 害 安全技术交底、拆除方 案、现场检查49 振捣器等电动工具漏电 触电 安全防护措施、现场检 查验收50钻爆施工二次衬砌维修机械不停机 机械伤害 安全技术交底、操作规 程51 通风不
49、良 窒息 安全技术交底、现场检 查验收52 有害物超标 中毒 安全技术交底、现场检 查验收53 装渣、喷砼时扬尘 尘肺病 安全技术交底、现场检 查54通风防尘通风、防尘防毒不关机拆卸风管 机械伤害 安全技术交底、操作规 程、现场检查55 为超前钻孔探明即开挖 坍塌、突涌 水 强化管理、严格规程56 不良地段支护不及时 坍塌 安全技术交底、现场检 查验收57 坍塌后未查明原因即开 工 坍塌 安全规章制度，制定解 决方案58 地址超前预报不准确 坍塌 规章制度、现场检查59 围岩测量不及时 坍塌 严格按规定进行围岩测量，保证数据真实可靠60不良地质隧道超前地质预报布点不正确，测量频率 坍塌 严格按规定进行围岩测大连交通大学 2012 届本科生毕业设计（论文）16序号活动类别活动名称 危险因素 可能导致的事故控制方法少 量，保证数据真实可靠61 突泥、突水 隧道 突泥、突水 伤人/其他伤 害 安全技术交底，预防措 施、应急预案62 未先护后挖 坍塌 安全技术交底，现场检 查验收63流沙地质隧道涌水、涌沙 坍塌 超前地质预报，超前钻64 无专人监测岩爆 坍塌 安全交底、专人监测、 安全技术专项方案6
