高速铁路建设项目属于国家重大基础设施, 投资巨大, 工程建设中风险因素多, 风险发生带来的损失和社会负面影响大。为更好地把控风险, 有效降低各类风险事故的发生, 减少工程经济损失、人员伤亡和环境影响, 保障高速铁路建设安全, 在建设全过程中“树立风险管理理念, 开展风险评估工作, 建立风险管理制度”已成为各方共识^[1,2,3]。

东岩山隧道为宁杭高速铁路的一座中长隧道, 地质条件较复杂。本文结合宁杭高速铁路东岩山隧道的工程地质与水文地质条件, 根据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》, 考虑该隧道施工组织设计, 对该隧道施工阶段的风险进行评估^[1], 为该隧道的顺利施工及降低高风险区段的风险水平提出施工对策。

东岩山隧道位于浙江省湖州市, 隧道进口起点里程为DK202+251, 出口里程为DK203+988, 全长1 737m, 最大埋深296m。进口轨面设计标高为83.448m, 出口轨面标高为55.751m。DK203+592.065至隧道出口位于曲线上, 其余地段为直线。隧道为客运专线双线隧道, 设计行车速度350km/h, 洞内采用CRTSⅡ无碴轨道结构^[4]。

东岩山隧道设计采用复合式衬砌, 设计参数如表1所示, Ⅴ级围岩设计断面如图1所示。

隧道隧址区主要为剥蚀低山区, 地形起伏较大, 相对高差40～200m, 自然坡度30°～60°, 植被发育, 划分为茂密灌木、竹林及杉木。

东岩山隧道所处地层的表层为第四系残坡积粉质黏土夹碎石, 主要分布在山坡表层, 厚2～12.4m。下伏基岩主要为侏罗系凝灰岩, 分全风化、强风化与弱风化, 全风化凝灰岩的岩芯呈砂土状, 夹强风化碎块, 层厚0～10m;强风化凝灰岩的岩芯呈碎块状, 节理发育, 岩体破碎, 钻进时稍有跳动;弱风化凝灰岩的岩芯呈短柱状, 节理裂隙较发育。凝灰岩中局部有花岗岩侵入体, 侵入带附近节理裂隙发育, 岩体较破碎, 基岩裂隙水发育。

东岩山隧道围岩分级如表2所示。

东岩山隧道进口处山坳地形如图2a所示, 出口地形如图2b所示。

地表水主要为雨季降水, 隧道进口左侧约30m冲沟内有一溪流, 水量不大。但此处冲沟汇水面积较大, 推测雨季时流量较大。根据地貌判断, 隧道进口至DK203+060段地表水集于隧道进口左侧冲沟内, DK203+060至隧道出口段地表水往出口方向汇集。

当地地下水系主要为基岩裂隙水, 地下水较发育, 构造带中裂隙水较发育。隧道进口至DK202+500段地下水为微承压水, 较发育。

该隧道范围的地下水位与洞身高程关系如表3所示, 可见隧道进口段地下水位较高。

根据勘察结果报告, 结合区域地质资料分析, 隧道区有4段低速波异常带和1段节理密集带, 低速波异常带在地表有出露。

1) 低速波异常带, 地表出露于DK202+395—DK202+410, 物探纵波速3.15km/s。

2) 低速波异常带, 地表出露于DK202+680—DK202+705, 倾向小里程方向, 宽约25m, 物探纵波速3.15km/s。

3) 低速波异常带, 地表出露于DK202+790—DK202+905, 倾向大里程方向, 宽约115m, 物探纵波速3.85km/s。

4) 低速波异常带, 地表出露于DK203+560—DK203+615, 倾向大里程方向, 宽约55m, 物探纵波速3.65km/s。

5) 节理密集带, 地表出露于DK203+830—DK203+895, 倾向小里程方向, 破碎带宽约65m, 物探纵波速3.65km/s。

采用进、出口2个工作面同时掘进施工。洞门、明洞段采用明挖法施工, II级围岩采用全断面法施工, IV级围岩采用三台阶法施工, V级围岩采用三台阶四步法施工。施工时加强地质超前预报。暗挖隧道采用复合式衬砌, 明挖隧道采用明洞式衬砌结构。断裂地带是隧道工程施工的控制重点^[5,6,7]。

本施工阶段风险通过对设计过程中风险分析, 勘察现场存在的问题, 并核对风险隐患, 针对具体情况, 进一步明确风险存在的概率和损失, 从而确定风险的具体等级, 为制定相应的风险对策明确残留风险打下基础。并针对工程施工过程中变化的地质、施工条件, 实施动态化风险管理。

东岩山隧道中的风险评估及施工管理目标主要为安全风险、环境风险、工期风险、投资风险及第三方风险。该隧道投资风险极小, 因此, 该工程施工阶段存在的风险重点放在安全风险和环境风险评估上。

隧道风险识别, 即考虑决策者、专家层针对风险存在态度的“主观概率”分析。通过对隧道在施工时及洞口施工过程准备情况、施工地质勘察、施工管理、隧道特征等各风险存在的因素分析, 从而对施工阶段隧道风险因素进行核对。东岩山隧道施工阶段风险因素核对及洞口风险因素如表4, 5所示。

根据风险因素核对表得出表6所示隧道施工风险评估指标体系。

根据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》和该隧道施工图设计、实施性组织设计, 在设计阶段风险分析基础上进行现场勘察, 根据实际情况确定风险概率与损失, 进而确定风险初始等级, 制定风险对策, 如表7所示。

残余风险分析结果及其对策如表8所示。

隧道施工阶段是工程风险管理过程的核心, 也是工程风险能否得到有效控制的关键。本文结合宁杭高速铁路东岩山隧道工程, 根据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》和该隧道施工情况, 进行该隧道施工阶段的风险评估, 为该隧道的顺利施工及降低高风险区段的风险水平提出施工对策。其思路与做法对其他隧道风险评估具有参考价值。

随着工程开展, 风险在不断变化, 各项风险的发生概率及风险导致的损失也在不断改变。因此, 施工过程中的风险管理要综合考虑前期各阶段分析得来的风险管理因素, 并以此为基础, 对施工过程中存在的风险进行动态管理与控制, 一旦遇工程设计、施工方案或工期发生重大变更, 应对工程风险重新进行分析与评估。