浅埋大跨隧道下穿建筑物群的施工期安全风险评估

第31卷增刊1 岩 土 力 学 V ol.31 Supp.1 2010年8月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2010收稿日期：2010-04-23第一作者简介：王浩，男，1972年生，博士，副研究员，主要从事岩土工程监测反馈分析、风险评估和相关软件开发方面的工作。

E-mail:wanghao325@文章编号：1000－7598 (2010) 增刊1－0310－07浅埋大跨隧道下穿建筑物群的施工期安全风险管理王 浩，覃卫民，焦玉勇（中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071）摘 要：梧村隧道大跨度浅埋暗挖段下穿密集建筑物群，地质条件和环境十分复杂，施工难度极大。

针对建筑物不均匀沉降和变形破坏的风险，制定了较为完善的安全管理措施。

采用数值模拟方法，对施工开挖、支护进行精细化模拟，得出关键施工步序的变形量；结合类似工程经验和规范，制定安全监测的控制标准，以指导监测和施工。

开展全面的监测，掌握隧道施工过程中建筑物、管线、地面以及地层、隧道围岩和支护结构的动态变化，并对关键的建筑物实施24 h 自动化监测。

建立了先进的安全管理网络传输系统，包括监测信息管理、预测预报系统和LED 显示屏信息发布系统，将所有监测信息和施工动态存储入数据库服务器中，供联网的计算机检索查询。

以第三方监测单位为主，建立报警及监测工作III 级管理措施，并及时将报警信息及工程近况以文字和图形方式发布在LED 显示屏上，供参建各方知晓。

关 键 词：浅埋大跨隧道；安全风险；密集建筑物群；信息管理系统；自动化监测 中图分类号：TU 451 文献标识码：AConstruction security risk management for shallow-buried large-span tunnel passing intensive buildings underneathWANG Hao, QIN Wei-min, JIAO Yu-yong(State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering ，Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)Abstract: The Xiamen Wuchun highway tunnel of which the span is 34.5 m and only 9 m buried depth, passing underneath an area over 95 sets of buildings within it, the geological condition and environment of the tunnel is very complicated; and the degree of difficulty being under construction is immense also. In order to solve the main security risks during tunnel construction, such as uneven settlement, deformation and destruction of building, we conducted comprehensive research approaches and adopted a set of comparatively perfect safety management system. Firstly, we simulated excavation and reinforce of tunnel construction by using numerical method, and get the deformation values on key construction step. Combining with experiences from other similar projects and national standard, we drew out the control standard values for security monitoring to guide the tunnel excavation and the building protection. Secondly, we carried out thoroughly monitoring to grasp the dynamical response of building, pipeline, ground surface, stratum, surrounding rock and lining of tunnel during construction to ensure security, and implement 24 h automatic monitoring to the key buildings. Thirdly, having built advanced network transmission system of security management, which include monitoring information management, forecasting system and the information announces system with LED display screen; the whole monitoring data and construction proceedings can be stored and processed in data base server, while can be browsed and inquired by the networked computer. Finally, based on the work of third-party monitoring, we built a kind of monitoring management system of III levels warning, which can announce the warning information and construction proceeding to all participant via intranet or LED screen in time.Key words: shallow-buried large-span tunnel; security risk; intensive buildings; information management system; automatic monitoring1 引 言厦门市成功大道梧村山隧道JC3标暗挖段隧道位于莲前西路两侧的龙山山前台地和浦南工业区，总长为650 m ，单洞净宽为13.5 m ，净高为5.0 m ，为双向6车道特长隧道。

以开挖跨度达34 m 的连增刊1 王浩等：浅埋大跨隧道下穿建筑物群的施工期安全风险管理拱及小间距隧道按浅埋、大跨形式通过，线路地形平缓，隧道顶板埋深仅9～20 m。

该段人口稠密，工业、民用建筑林立，施工环境十分复杂（见图1）。

隧线两侧有众多建于20世纪70～90年代的3～7层住宅楼及工业厂房，多为浅基础砖混结构，极少数为钢筋混凝土结构。

隧道从正下方完全穿过14栋楼房，部分下穿过的有20栋，在隧道开挖边缘50 m范围内的楼房有61栋[1]。

隧道洞身处于砂粒状强风化花岗岩内，结构松散，渗透性弱。

洞顶以上主要由泥质粗砂、残积粉质黏土和全风化花岗岩组成，土体压缩性均为中等，渗透性微～弱，稳定性很差～极差，其中残积粉质黏土和全风化花岗岩中的细粒土呈流塑状，土体易出现流土变形。

围岩总体为Ⅵ级，地下水埋深为3.2～4.7 m[2]。

由于本段属浅埋大跨隧道，围岩自稳能力很差，地下水位埋深浅，场地土中存在很厚的中等压缩性松软地层，因而施工开挖和降水引起的固结沉降导致的建筑物不均匀沉降甚至变形破坏，是本段隧道工程施工的最大风险。

施工中遵循“预改良（加固），先支护（强支护），短进尺，快封闭”的原则，采用了严格的止水和限制围岩收敛的措施[3]。

为了保证工程和环境的安全，业主委托了独立的社会机构对施工和周边环境实施第三方监测，并成立了专门的安全管理指挥部进行风险管理。

图1 隧道下穿密集楼房实景Fig.1 Tunnel construction passing intensivebuildings underneath2 施工期安全风险管理在隧道施工安全风险管理方面，国内同行做了大量的工作：（1）沈建庭[4]结合市政工程的建设特点，全面分析市政工程施工阶段的风险类型；路美丽[5]从风险识别、风险评估、风险应对、风险监控等方面分析了公路隧道施工风险的特征；翟世鸿等[6]从工程的组织实施角度对该隧道工程可能遇到的技术难点和风险进行了分析。

（2）姚浩[7]、侯艳娟等[8]针对施工风险的随机性与模糊性特点，提出采用模糊综合评价模型；易小明[9]对浅埋大跨隧道下穿建筑物时的变形控制标准进行了探讨。

国内研究及报道主要体现在施工技术和理论学术研究方面，而以监控量测技术为主的施工风险管理研究较少。

本文拟从监控量测技术和反馈分析工作方面，阐述梧村隧道安全风险管理工作。

2.1 安全风险管理的总体思路针对建筑物不均匀沉降和变形破坏的风险，建立了包含业主、第三方监测、设计、监理和施工单位参加的安全管理指挥部。

此外，业主对外聘请人员成立了一个风险评估小组，根据设计文件、现场施工情况及安全监测成果对隧道施工过程进行安全风险评估。

安全风险管理的总体思路如下：①采用数值模拟方法，对施工开挖、支护进行精细化模拟，得出关键施工步序的变形量；结合类似工程经验和规范，制定建筑物安全监测的控制标准，以指导监测和施工。

②开展全面的监测，掌握隧道施工过程中建筑物、管线、地面以及地层、隧道围岩和支护结构的动态变化；对关键的建筑物实施24 h自动化监测。

③建立了先进的安全管理网络传输系统，包括监测信息管理、预测预报系统和LED显示屏信息发布系统，将所有监测信息和施工动态存储入数据库服务器中，供联网的计算机检索查询。

④以第三方监测单位为主，建立报警及监测工作Ⅲ级管理措施，并及时将报警信息及工程近况以文字和图形方式发布在LED显示屏上，供参建各方知晓。