过海隧道下穿断层破碎带施工风险评估研究

摘要

随着经济社会的快速发展，各种交通枢纽路线铺天盖地的建设，海底隧道作为一种重要的交通工具，已经受到越来越多世界各国的关注。但是，和一般的隧道相比，海底隧道工程上覆无穷无尽的高水压海水，施工难度大，涉及的风险因素多，施工工序也十分复杂，从而导致施工建设的资金投入大、后果严重和对周围环境影响大等。海底隧道施工存在着非常大的风险，一旦遇到风险事故，导致的后果将相当严重。因此，在施工过程当中，必须对风险源进行风险的辨识、分析和评价，以确保工程可以顺利施工进行。
　　本文以青岛地铁1号线海底隧道为工程背景，由于青岛地铁1号线海底隧道海域段共穿越了4组14条断层破碎带，同时断层破碎带处围岩稳定性较差，极易发生突水涌泥事故，这样对海底隧道的建设将带来巨大的潜在风险，因此，在施工中进行风险分析极其重要，主要包括以下几个方面：
　　（1）根据隧道工程施工期风险评估的一般流程，对青岛地铁1号线海底隧道工程，对其施工期的主要风险利用专家模糊估计法进行初步的定性分析。
　　（2）基于专家模糊估计所得，并且根据风险评价矩阵，得出断层破碎带为不可接受的风险；接下来，对断层破碎带区域进行重点的风险辨识。基于对断层破碎带风险因素的辨识，运用层次分析法（AHP）建立青岛地铁1号线海底隧道断层破碎带施工风险评价指标体系，并且通过使用层次分析法中的比例标度将各个相对应的风险因素进行两两比较和风险评价矩阵，从而得出指标体系中各种风险因素的权重。
　　（3）基于层次分析法所得到的各基本因素的权重和专家调查法，首先，使用公式进行一致性检验，得出个风险因素的评价指标；然后，通过加权平均数的方法对个风险因素的评价指标进行计算，得出断层破碎带施工风险的评价指标；最后，由得出的评价指标确定风险发生的概率等级，再加上风险的后果等级，通过风险评价矩阵得出断层破碎带施工风险的风险水平等级。
　　（4）以青岛地铁1号线海底隧道海域段突水涌泥风险事故为例，采用事故树障图的方法进行分析，根据结构重要度的知识，对几个基本事件进行排序，然后对主要的因素提出具体的控制措施。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

Contents

1 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 海底隧道工程风险研究中存在的问题及难点

1.3.1 海底隧道工程风险中的问题

1.3.2 本文的工程难点

1.4 本文的研究内容

2 施工风险评估理论

2.1 施工风险的基本原理

2.1.1 风险评估的基本理论

2.1.2 施工风险发生的机理

2.1.3 风险管理

2.2 风险评估与分析

2.2.1 风险评估的基本程序

2.2.2 风险评估的方法

2.2.3 风险评价的标准

2.3 隧道常规风险评估步骤

2.3.2 风险评估

2.3.3 风险处理

2.4 本章小结

3 海底隧道施工阶段初步风险评估分析

3.1 施工阶段初步风险评估体系

3.2 海底隧道施工阶段初步风险评估分析

3.2.1 超前地质预报的风险分析

3.2.2 施工工法的风险分析

3.2.3 支护施工的风险分析

3.2.4 防排水的风险分析

3.2.5 海域段隧道施工的风险分析

3.3 本章小结

4 海底隧道断层破碎带施工风险分析

4.1 工程概况

4.1.2 青岛地铁1号线跨海隧道工程实施概况

4.2 隧道断层破碎带施工风险事故

4.2.1 海底隧道断层破碎带的分布

4.2.2 海底隧道断层破碎带施工事故

4.3 海底隧道断层破碎带风险分析

4.3.1 海底隧道断层破碎带施工风险辨识与分析

4.3.2 海底隧道断层破碎带风险评估

4.3.3 风险处理

4.4 本章小结

5 海底隧道断层破碎带突水涌泥风险分析

5.1 海底隧道工程发生突水涌泥的原因

5.1.1 海底隧道工程的特点

5.1.2 突水涌泥发生的原因

5.2 青岛地铁1号线海底隧道突水涌泥的风险分析

5.2.1 突水涌泥的风险辨识分析

5.2.3 突水涌泥事件事故树障图的结构度求解

5.3 海底隧道突水涌泥的预防控制措施

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间的主要成果

致 谢