铁路隧道线风险评估(非重点隧道).pdf
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1、新建铁路张家口至唐山工程施 工 图隧道风险评估报告(非重点隧道全一册)铁道第三勘察设计院集团有限公司-O 一一年二月天津新建铁路张家口至唐山工程施 工 图非重点隧道风险评估(全一册)集团总经理 集团总工程师铁道第三勘察设计院集团有限公司文 件 编 制 单 位:铁三院城交分院地路处编写:苏 江王成恩复核:孟庆余刘广英专业审核:孟庆余刘广英专业审定:高树峰李 翔总体审核:李洪斌院审定:索晓明2文件分发单位表序号单 位份数编号附 注1北京铁路局张唐建设指挥部151-152铁三院城交分院316-183铁三院线站处219 204铁三院地路处221 225铁三院档案中心223 246备用1253目 录一、
2、编制依据.5()审查意见.5(二)隧道设计基础资料.5(三)相关的国家和行业标准、规范及规定.5二、风险评估.6(一)张唐线沿线地形地貌、工程地质、水文地质和地震动参数区划、气象等情况.7(二)沿线隧道分布概况.18(三)张唐线非重点隧道风险分析.19(四)张唐线非重点隧道初始风险评价.20(五)风险控制措施.20(六)残留风险评估.22三、评估结论.884一、编制依据(一)审查意见1.新建张家口至唐山铁路工程可行性研究的审查意见(初稿)。2.关于新建铁路工程张家口至唐山线可行性研究报告评估的专家组意见。3.张唐线初步设计隧道风险评估审查会专家意见。4.关于新建张家口至唐山铁路初步设计的批复(
3、铁鉴函2010623号)。(二)隧道设计基础资料1.张唐线隧道定测、补定测阶段勘测资料2.张唐线隧道工程地质勘察报告(三)相关的国家和行业标准、规范及规定1.铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法(铁建设(2007)152号)2.铁路隧道设计施工有关标准补充规定(铁建设200788号)3.铁路隧道风险评估与管理暂行规定(铁建设(2007)200号)4.铁路隧道设计规范(TB10003-2005)5.铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)6.铁路工程抗震设计规范(GB50111-2006)7.地下工程防水技术规范(GB50108-2008)8.铁路隧道防排水施工技术
4、指南(TZ331-2009)9.铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007)510.混凝土结构耐久性设计规范(GB/T50476-2008)11.铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定(铁建设2007 140号)12.铁路工程施工安全技术规程(TB10401.1-2003)13.铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南(TZ231-2007)14.铁路工程建设项目水土保持方案技术标准(TB10503-2005)15.铁 建 设2007 102号 文 关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见的通知16.铁 建 设 函2007 1007号 关于进一步加强铁路隧道安全工作的通知二、风险评估本阶段风险评估
5、以定性、半定量为主,结合现有统计数据及现行规范、规定,通过工程类比进行。评估方法以专家调查法为主,根据已掌握的勘测、设计资料分析确定各风险因素可能导致的风险事件的概率大小和后果严重程度。在综合考虑了地形地质条件、勘测、设计有关资料后,根 据 铁路隧道风险评估与管理暂行规定,将各种风险因素导致相应事故发生的概率及后果分别用1 5五个数值来表示,其中,概 率 等 级“1”“5”分别代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”,后果等级“1”“5”分别代表“轻微的”、“较大的”、“严重的”、“很严重的”、“灾难性的”;并定义概率及后果的估值的和为风险指数,风险分级标准将风险指数分为“
6、极 高(I级)、高 度(n级)、中 度(in级)、低度(IV级)”四个等级。6按照不同的等级确定风险接受准则,铁路隧道风险评估与管理暂行规定中推荐的风险接受准则如表1所示:表 1风险接受准则风险等级接受准则处理措施低度可忽略此类风险较小,不需采取风险处理措施和监测。中度可接受此类风险次之,一般不需采取风险处理措施,但需予以监测。高度不期望此类风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,且满足降低风险的成本不高于风险发生后的极高不可接受此类风险最大,必须高度重视并规避,否则要不惜代价将风险至少降低到不期望的程度。(一)张唐线沿线地形地貌、工程地质、水文地质和地震动参数区划、气象等情况1.地
7、形、地貌张唐线线路走行于燕山山脉及华北大平原的北缘,总的地势北高南低。燕山山脉属侵蚀低、中山区,高 程700 1600m,大体呈东西走向,地形起伏大,植被发育,山中多盆地和谷地,冲沟发育。华北大平原北缘主要分布于京津唐一带,主要为冲洪积平原、湖沼泽积平原及海积平原,地形平坦,地势开阔。沿线所经地貌主要有低山、中山、丘陵、河谷及平原,沿线经过的地貌有:DK205+835.5 DK050+930以中低山及山间盆地地貌为主,位于宣化盆地北缘,地处华北平原至“坝上”高原的过渡地带,地势北高南低,自北向南倾斜。高差相对较小,地形相对较平缓,尤其山间盆地处地形平坦,相对高差100 200m。7DK050+
8、930 DK349+900为燕山山脉中山区及中低山区,高差较大,地形起伏很大。山势陡峻,沟谷纵横,分水岭近南北向伸展,海拔高度730m 1616m之间,相对高差800m以上,植被覆盖较浅,基岩裸露清晰。沿线山前缓坡多分布有新黄土,冲沟发育。DK349+900 DK377+400以低山区及剥蚀残丘地貌为主,地形起伏较大,海拔高程60 540m,相对高差20 390m。该区位于兴隆县东侧及遵化市西侧,线路两侧分布有众多铁矿区及私采滥挖黑矿点。地表覆有黏性土及碎石类土,局部分布有尾矿磴等人工堆积层。DK377+400 DK395+900第四系冲洪积平原,地形平坦,地势开阔,海拔高程25 45m,相对
9、高差10 20m。该区位于在建承唐高速公路西侧及遵化市南侧,黎河流经该区域,地表大部被辟为耕地及村庄。DK395+900-DK410+300剥蚀残丘、丘间沟谷及丘前平原,地形略有起伏,地势开阔,海拔高程40 270m,相对高差50 230m。该区位于在建承唐高速公路西侧及遵化市党峪镇西侧,地表局部出露基岩,大部表覆有黏性土及碎石类土。DK410+300 DK467+200第四系冲洪积平原,地形平坦,地势开阔,海拔高程2 45m,相对高差10 15m。该区位于在建承唐高速公路西侧、丰润县西侧、唐山市西侧及西南侧,沟渠等水系发育,地表大部被辟为耕地、农场、村庄及厂房,地表表层大部为软土层。DK46
10、7+200-DK499+000湖积沼泽积平原,为湖积沼泽地,地形平坦,地势开阔,海拔高程0 10m,相对高差2 10m。该区位于8唐山市丰南区及唐海县境内,在草泊水库西侧,沿线沟渠等水系发育,地表大部被辟为耕地及村庄,地表表层为松软土层及软土层。DK499+000DK113+900海积平原,地形平坦,地势开阔,海拔高程。8m,相对高差2 8m。该区位于唐海县境内,沿线沟渠等水系发育,地表大部被辟为湿地、农场、厂房及村庄,地表表层为松软层。2.水系张唐线地表水系属海河流域。孔家庄至赤城县西段属大洋河水系,线路区域内大洋河水系支流有城西河、清水河、柳川河、黑石河及乱犬河等,支流多为干枯黄土冲沟或砾
11、石冲沟,无地表水,在雨季可形成表水或季节性河流。由东向西或由北向南汇入洋河。东段属白河的红河支流域,多为干枯黄土冲沟,无地表水,在雨季可形成表水或季节性河流。由西向东通过红河汇入白河,白河为沿线唯一常年有水的河流。赤城县至承德西线路所经地区属潮河水系,其支流主要有白河、黑河、潮白河等,河流流经线路地段多属河流的中上游,河床狭窄,以冲刷作用为主。河水流量随季节变化明显,一般夏秋季节水量大,春冬季节流量小。潮河位于河北省承德市、北京市,发源于丰宁县上黄旗北,流经滦平县、古北口等地汇入北京密云水库,属于常年型河流,水质较好,水量变化较大,具有明显的山区河流特征,洪水时暴涨暴落。承德西至半壁山所经地区
12、河流属滦河水系,其支流主要有兴州9河、小河川、白河、柴河、柳河、横河、洒河。一般河床较开阔,河道弯曲,常年有水。河水流量随季节变化明显,一般夏秋季节水量大,春冬季节流量小。其补给方式以大气降水补给为主,排泄方式主要为大气蒸发。唐山地区线路所经河流属蓟运河水系,其支流主要有沙河、黎河、还乡河、津唐运河及陡河,河水流量随季节变化明显,一般夏秋季节水量大,春冬季节流量小。唐山以南地区,沟渠水塘遍布沿线。3.工程地质、水文地质(1)地层岩性沿线地层出露较全,其中新生界、中生界、古生界、元古界及太古界地层均有出露,张家口地区、承德地区及唐山遵化地区大部分地段基岩裸露,其它地段表覆黏性土及碎石类土。新生界
13、地层有第四系全新统冲洪积层(Q/+吟岩性以新黄土、黏性土、粉土,砂类土、细圆砾土、粗圆砾土为主,局部存在淤泥质粉质黏土及淤泥质黏土为主,冲 积 层(Q4叱岩性以黏性土、粉土,砂类土、细圆砾土、粗圆砾土为主,湖沼泽积层(Q j”、海积层(Q J)以淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、黏性土、粉土,砂类土、细圆砾土为主,上更新统冲洪积层(Q 3&”吟主要岩性以新黄土、黏性土,砂类土、碎石类土为主,局部地段分布有粉土。坡 洪 积 层(Q3W)主要岩性以新黄土、黏性土,砂类土、卵石土、细圆砾土为主;坡残积层(QB1 1)主要地层岩性为粉质黏土、粉土、细角砾土及块石土。公路、既有铁路路基、河渠两岸堤坝及乡村城镇
14、附近分布有人工填筑10土,局部乡村城镇附近、煤铁矿场附近及沟谷内分布有大面积的尾矿殖等素填土及杂填土。中生界白垩系(K)主要地层岩性有砾岩、凝灰质砂岩、长石砂岩夹灰紫色流纹质凝灰岩、安山岩、流纹岩,侏 罗 系(J)主要地层岩性为流纹岩、石英斑岩、凝灰岩、流纹质凝灰熔岩、凝灰岩、长石砂岩、砾岩、砂质砾岩、砂岩。局部岩性为灰褐色气孔、杏仁状安山岩和辉石安山岩等。古生界二 迭 系(P)主要岩性有泥岩、中细粗粒砂岩、粉砂岩、砾岩、局部夹多层煤层,石 炭 系(C)主要岩性有泥岩、中细粗粒砂岩、粉砂岩、砾岩、局部夹多层煤层及石灰岩、石英砂岩、砂质页岩,夹煤线及泥灰岩,奥 陶 系(O)地层岩性以石灰岩、白云
15、岩为主,寒武 系()地层岩性以石灰岩、粉砂岩、页岩、白云岩为主。元古界青白口系(Q n)地层岩性以泥灰岩、石灰岩、砂岩、页岩、砾岩为主。蓟 县 系(J x)主要地层岩性为砂屑白云岩、燧石条带白云岩、泥晶白云岩及白色硅质岩。长 城 系(C h)主要地层岩性为白云质灰岩、白云岩、粉砂岩、页岩、砂岩、长石石英砂岩及石英砂E T o太 古 界(A r)地层岩性以片麻岩、角闪岩、石英岩、大理岩、变粒岩等为主。岩浆岩以中生代燕山期花岗岩及太古代花岗岩等为主,并发育中生代及太古代侵入岩。(2)地质构造H本区域位于I级构造单元中朝准地台的两个n级构造单元上,以张家口一北票深大断裂为界,其北属内蒙地轴,其南属燕
16、山沉降带。承德地区处在中朝准地台北部的n级构造单元一内蒙地轴南缘与燕山台褶带北缘二者交接部位,以偏桥子一唐家湾深断裂为界,北属承德拱断束,南为马兰峪复背斜。北缘以新太古代的变质基底为主,其南以大面积分布的中生代陆相火山一沉积建造为主。区域内以北北东一北东向断裂为主,是区域上主要的控制性构造。北西向及近东西向断裂的发育次之。其中近东西向断裂形成较早,多被其它方向断裂切割或改造;北西向断裂规模较小,主要是配套构造,但活动较新。东西向断裂有张家口一北票深大断裂、张家口一刁鄂大断裂、怀安一宣化大断裂及红石不立一大庙断裂带等大断裂。线路穿越张家口 一北票深大断裂及红石放一大庙断裂带。张家口一刁鄂大断裂及
17、怀安一宣化大断裂带位于张唐线线路南侧未穿越。张家口一北票深大断裂在本区域内又称麻地营一范家西沟逆断层、崇礼一赤城大断裂、万泉寺一长哨营东西向断裂带、古北口一新杖子深断裂,为内蒙地轴与燕山沉降带的分界断裂,走向近东西,南倾,局部转为北倾,倾 角70-80,断层切过太古界、长城系、和侏罗系以及燕山期花岗岩,大部南盘太古界变质岩向北逆冲于太古界变质岩及侏罗系地层之上,该断层总的性质是逆断层,形成于前震旦纪,至印支一燕山期活动强烈,后期被多次构造运动切割、改造。该断裂在赤城县东侧与张唐线相交,里 程 为DK120+000,工点为白草鞍隧道,对隧道开挖将造成影响,12易失稳及造成塌方现象。在承德县鞍匠与
18、胡家营间线路于DK310+000附近处再次穿越该断裂,线路走向近南北向,接近于正交,该断裂在交汇处附近次生一系列断层,前后影响带宽约3km。红石眩一大庙断裂带,主要发育在承德市的北部,该断裂西起丰宁地区的红石不立,往东经三道沟、白旗、大庙、高寺台延入平泉,全长 约80km。断层走向近东西向,断层线沿走向左右摆动,呈“蛇曲”状。断层面倾向北,倾 角60。8 0。该断层在高寺台西有宽达40多米的糜棱岩化带;黑山一上院的片理化带;庙岭附近有清楚的向北倾斜的断层擦痕面;沿断层有一系列呈串珠状排列的东西向拉长的太古代一元古代、晚古生代和中生代酸性、基性一超基性岩体群的分布;东西向延伸的线状由脊和平直的沟
19、脊以及发育的断层崖和断层三角面等。断层为长期活动断层,从其总体特征上看,断裂的早期活动较后期活动强烈,区域上断层面倾斜北,其力学性质均反映为压扭性。但在部分地段表现为正断层,应视为断层前后期活动的性质不同。根据断裂控制从太古代到中生代侵入岩体的分布,推测其生成时代应始于前震旦纪,在印支一燕山运动中活动强烈。该断裂带与线路交汇于DK197+800左右,线路以桥、路基形式通过。北东向断裂有上黄旗一乌龙沟大断裂:该断裂带在线路通过处又称屯军堡一样田一老东山深断裂,该断裂带规模大,切割深,构造连续,活动历史复杂,且对附近地区内火山活动、岩浆侵入和盆地演化等控制意义明显,上黄旗一乌龙沟深断裂带南北两侧延
20、出400km以上,斜穿线位,在线路通过地带由3条北北东一近南北向相间排列的13大型断裂(F9、F13、F14)和数条相关的中小型断裂一起构成一个规模宏大的断裂带。断裂带总宽度超过2 0 k m,各分支断裂大小不一,但最醒目的是:屯军堡一下虎村断裂(F9)、样田一东兴堡一向阳村断裂(F13)、老东山一孙庄断裂(F 1 4),它们在地貌上多呈线性沟谷,并沿断裂带岩体和脉岩十分发育,脉体走向与断裂走向一致。切割的地层有蓟县系地层、侏罗系中上统地层和白垩系下统地层,并控制着样田盆地的形成与发展。在该断裂带两侧分布有蓟县系地层,而断裂带内分布为侏罗系和白垩系地层及少量侵入岩。该断裂带是本区(也是华北地区
21、)最大的深部构造分界线,亦是本区III级火山构造单元分界线。屯军堡一下虎村断裂(F9)为上黄旗一乌龙沟断裂带最西端断裂,向西南延伸,后被第四系地层覆盖,线路在DK75+200以路基形式通过;样田一东兴堡一向阳村断裂(F13)为上黄旗一乌龙沟断裂带内中部的大断裂,位于摩天岭隧道出口附近,线路在DK96+250以桥形式通过;老东山一孙庄断裂(F14)为上黄旗一乌龙沟断裂带最东端断裂,其北侧被第四系地层覆盖,线路在DK101+500以路基形式通过。北西向的断裂有陈家窑一麻峪口断裂:该断裂长近3 0 k m,南端没入官厅水库之下,北端止于线路南侧附近,走向北北西,倾向东,倾 角 45 6 0 度,它错
22、移了所经过的全部北东东向的走向逆冲断层,该断裂西侧为长城系地层,东侧为大面积侏罗系地层。4.水文地质特征沿线地下水类型主要有孔隙潜水及基岩裂隙水、裂隙岩溶水三种类 型。14孔隙潜水主要赋存于河谷阶地、山间盆地、冲沟及华北平原中,局部地段孔隙水具承压性,冲洪积、冲积及海积的砂类土及碎石类土为其主要的含水层;孔隙潜水的补给方式以大气降水及河水补给,排泄方式以蒸发为主,水位变幅一般在1 4m之间,水量较丰富。基岩裂隙水主要赋存于各类基岩的风化带及构造裂隙中,一般埋深大于20m,多数水量不大,部分地段埋藏较浅,地表径流较弱,大气降水多沿裂隙下渗,为地下水的主要补给源,地下水位随季节变化显著。局部地段具
23、承压性,主要赋存于构造裂隙中,水量较大。地下水的排泄与其径流条件有着密切关系,在盆地区多以蒸发排泄为主;在山区除以蒸发排泄外,还以地下径流方式排泄到盆地区或以泉的形式出露于地表。裂隙岩溶水主要赋存于白云岩及石灰岩中,一般埋深大于15m,多数水量不大,地表径流较弱,大气降水多沿裂隙下渗,为地下水的主要补给源,地下水位随季节变化显著。局部地段具承压性,主要赋存于构造裂隙中,水量较大。经对沿线代表性桥梁和路基孔所取的地下水及地表水水样进行试验分析,山区地表水对混凝土结构不具侵蚀性,靠近曹妃甸沿海处地表水对普通混凝土具氯盐侵蚀性,环境作用等级为L1。山区大部地下水对混凝土结构不具侵蚀性,仅在大化家营大
24、桥(DK38+741DK38+953),董家窑2#大桥(DK44+695 DK44+883)范围内地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀,作用等级H1。在DK165+700 DK166+100范围内地下水具CO2侵蚀性(作用等级H 1),其它处地下水对混凝土15结构不具侵蚀性。在华北平原地区,唐山及以南冲洪积平原、湖沼泽沉积平原及海积平原区地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀,环境作用等 级 H 1,局部环境作用等级为H 2和 L 2,靠近曹妃甸沿海处地下水对普通混凝土具硫酸盐侵蚀性和氯盐侵蚀性,环境作用等级为H 4和L3o5.地震基本烈度情况根据中华人民共和国国家标准GB183062001 中国地震动参数
25、区划图,结合实地调查及工点分布情况,地震动峰值加速度(地震基本烈度)分段如表2:表2沿线地震动峰值加速度统计表序号段落地震动峰值加速度(地震基本烈度)1IDK205+835.5 DK2+0000.10g(地震基本烈度V II度)2DK2+000-DK130+250o.i5g(地震基本烈度vn度)3DK130+250 DK181+500o.iog(地震基本烈度vn度)4DK181+500 DK312+8000.05g(地震基本烈度VI度)5DK312+800 DK376+8000.10g(地震基本烈度V II度)6DK376+800 DK403+3000.15g(地震基本烈度V D 度)7DK4
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