浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估及专项设计

摘要：解决了浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估及专项设计的问题。以新作坊隧道为工程依托，建立了适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评价指标体系，提出综合利用层次分析法（AHP）、专家调查法对其进行风险评估，并根据评估结果提出了有针对性的专项设计。实践表明该套理论体系可为后期制定针对性的专项设计提供理论依据，可为同类工程所借鉴。

关键词：隧道；风险评估；专项设计；AHP

中图分类号：X820.4文献标识码： A 文章编号：

1引言

隧道工程具有施工技术复杂、施工项目多、不可预见风险因素多和所处介质复杂多变等特点，是一项高风险建设工程[1]。目前国内外对隧道风险评估的研究日益深入，许多权威机构如国际隧道协会、中国土木工程学会已颁布了一系列相关规范规定，许多专家学者如Einstein H. H.[2]、黄宏伟[3]、仇[4]等已在该领域有所建树。

本文以新作坊隧道为工程依托，建立了适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评价指标体系，提出综合利用层次分析法（AHP）[5]、专家调查法对其进行风险评估，并根据评估结果提出了有针对性的专项设计。以期为同类工程的风险评估及专项设计提供借鉴。

2工程概况

新作坊隧道位于重庆市合川区铜溪镇境内，总长为466m，起始于DK888+177，终止于DK888+643。隧址区为丘陵地带，最大埋深约89m，植被较发育，附近交通条件较差。隧址区基岩多，全隧穿越侏罗中统上沙溪庙组（J2s）紫红色泥岩夹砂岩，进口附近分布有坡残积（Q4dl+el）粉质粘土，出口附近少量人工填土（Q4ml）和坡残积（Q4dl+el）粉质粘土。隧道通过地段主要由泥岩夹砂岩组成，泥岩为相对隔水层，砂岩孔隙水水量有限，地下水不发育，预计隧道涌水量不大，地下水无侵蚀性。

该隧道DK888+177~DK888+600段为三线并行段落，DK888+600~DK888+626段为暗挖不等跨双连拱段，DK888+626~DK888+643段为明挖不等跨双连拱段（如图1所示）。该隧道穿越地层岩性为砂岩加泥岩，分化较严重，岩体较破碎，埋深较浅，地形偏压。DK888+600至DK888+643段采用不等跨连拱结构隧道通过，部分暗挖部分明挖，由于隧道开挖跨度、高度较大，致使施工阶段洞顶坍塌风险极大，有必要进行风险评估及专项设计。

图1 隧道出口平面图

3工程风险评估

针对新作坊隧道工程情况，首先结合事故统计、现场调研以及专家咨询等方法建立适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估的指标体系，利用层次分析法计算出各层指标权重，从而最终评价出风险发生的概率。

3.1 建立风险评价指标体系

在对隧道力学行为、风险因素以及本隧情况仔细研究之后，建立了适用于浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估的指标体系，如表1所示：

表1风险评价指标体系

3.2 构造判断矩阵

建立风险评价指标体系后，可利用专家调查法对同层元素作两两比较，构造判断矩阵。专家小组由熟悉该工程的专家学者、设计施工技术人员等组成，人数为10人。针对本工程，构建出的逻辑层判断矩阵如下：

同理，可得到因素层风险因素各自的判断矩阵B1、B2、B3。

3.3 计算判断矩阵的特征向量

本文利用方根法计算判断矩阵的权重向量，以矩阵A的计算为例：

（1）计算每行元素方根均值

（2）归一化

由此得出，同理可得WB1、WB2、WB3。权重计算结果详见表1。

3.4 一致性检验

计算出权重向量后，还应进行一致性检验。首先计算相容性指标，再计算一致性比率，若C.R.

3.5 评估结果

由表1所示的权重排序可知，对安全风险影响程度由高到低依次为：岩性、节理裂隙、岩体完整性、风化程度、断面大小、设计施工情况等。故应针对这几方面制定风险应对措施。

4工程专项设计

（1）中隔墙结构设计

不等跨连拱隧道施工过程中中隔墙一直受到动态非对称力的作用，故应合理设计中隔墙，以提高其抗滑移、抗倾覆和承载力。本工程采用直中墙形式，墙体厚度由DK888+600的1.1m过渡到DK888+643的2.6m，并在中隔墙顶部与基底预埋厚160mm、长500mm、间距600mm的钢板。

（2）中隔墙开孔设计

本工程中采用了经济有效的直墙圆弧开孔式中隔墙结构，经计算确定孔洞高3m，宽2.5m，在DK888+600~+643段沿隧道纵向总计设置四处孔洞，可有效降低高速铁路隧道气动效应的影响。

（3）开挖工法设计

考虑到施工的安全性、便捷性和经济性，本工程采用“中导洞＋左右洞室台阶法”开挖工法，在保证施工安全的同时，显著加快了施工进度、降低了工程造价。

5结语

结合新作坊隧道的应用，对浅埋偏压不等跨双连拱隧道风险评估及专项设计进行了研究。实践表明建立的风险评价指标体系合理有效，应用层次分析、专家调查等方法对其进行风险评估是可行的，可为后期制定针对性的专项设计提供理论依据。

参 考 文 献

钱七虎，戎晓力.中国地下工程安全风险管理的现状、问题及相关建议.岩石力学与工程学报. 2008.4(4):649-655

EINSTEIN H H. Risk and Risk Analysis in Rock Engineering[J]. Tunneling and Underground Space Technology，1996，2(11):141–155.

黄宏伟，边亦海. 深基坑工程施工中的风险管理[J]. 地下空间与工程学报，2005，1(4):611-614