城市轨道交通工程地质风险控制技术指南.pdf

城市轨道交通工程地质风险城市轨道交通工程地质风险控制控制 技术指南技术指南 住房和城乡建设部 2020 年 9 月 1 目录 前言前言..................................................................................................................................................................1 第一章第一章 总则与基本规定总则与基本规定................................................................................................................................1 1.1 总则...................................................................................................................................................1 1.2 基本规定...........................................................................................................................................1 1.3 术语...................................................................................................................................................2 1.4 编制依据...........................................................................................................................................3 第二章第二章 地质风险管理基本要求地质风险管理基本要求....................................................................................................................5 2.1 一般规定...........................................................................................................................................5 2.2 地质风险单元划分...........................................................................................................................5 2.3 地质风险辨识...................................................................................................................................6 2.4 地质风险评价与分级.......................................................................................................................7 2.5 地质风险管控措施........................................................................................................................14 第三章第三章 不良地质作用不良地质作用.................................................................................................................................16 3.1 一般规定........................................................................................................................................16 3.2 岩溶................................................................................................................................................ 16 3.3 采空区............................................................................................................................................ 23 3.4 地裂缝............................................................................................................................................ 28 3.5 断裂带............................................................................................................................................ 34 3.6 有害气体........................................................................................................................................38 3.7 空洞、水囊....................................................................................................................................43 第四章第四章 特殊性岩土特殊性岩土.....................................................................................................................................47 4.1 一般规定........................................................................................................................................47 4.2 填土................................................................................................................................................ 47 4.3 软土................................................................................................................................................ 53 4.4 风化岩与残积土............................................................................................................................58 4.5 孤石................................................................................................................................................ 62 4.6 湿陷性黄土....................................................................................................................................68 4.7 膨胀岩土........................................................................................................................................72 4.8 卵石地层........................................................................................................................................75 2 4.9 富水砂层........................................................................................................................................79 第五章第五章 复杂地层结构复杂地层结构.................................................................................................................................86 5.1 一般规定........................................................................................................................................86 5.2 复合地层........................................................................................................................................86 5.3 基岩凸起........................................................................................................................................91 5.4 风化深槽........................................................................................................................................95 5.5 隐伏冲沟........................................................................................................................................98 5.6 暗浜..............................................................................................................................................100 5.7 岩性突变......................................................................................................................................102 5.8 岩相突变......................................................................................................................................105 5.9 硬质岩脉......................................................................................................................................107 5.10 地貌突变...................................................................................................................................109 第六章第六章 地下水地下水.......................................................................................................................................... 112 6.1 一般规定......................................................................................................................................112 6.2 明挖法风险..................................................................................................................................112 6.3 矿山法风险..................................................................................................................................114 6.4 盾构法风险..................................................................................................................................115 6.5 冻结法风险..................................................................................................................................116 6.6 工程结构风险..............................................................................................................................117 6.7 勘察措施......................................................................................................................................117 6.8 设计措施......................................................................................................................................117 6.9 施工措施......................................................................................................................................119 1 前言前言 为贯彻落实中华人民共和国安全生产法 建设工程安全生产管理条例 危险性 较大的分部分项工程安全管理规定和全国安全生产专项整治三年行动计划等法律 法规制度，指导城市轨道交通建设工程应对地质风险，预防和减少各类事故发生，住房 和城乡建设部组织有关单位编制城市轨道交通工程地质风险控制技术指南 （以下简 称指南） 。 城市轨道交通工程大多为地下工程，面临复杂地质环境，地质风险控制尤为重要。 本指南围绕工程建设地质风险控制， 在全国范围内开展广泛调研， 实地考察北京、 青岛、 宁波、广州、贵阳、重庆等地质条件复杂城市，总结各地应对地质风险的成功经验，形 成可复制、可推广的技术管理措施。指南系统梳理不良地质作用、特殊性岩土、复杂地 层结构以及地下水对工程建设的不利影响，按照不同施工工法分别提出针对性的勘察、 设计、施工措施。指南起草后，广泛征求各地城市轨道交通工程质量安全监管部门、参 建单位的意见，进行反复修改完善，形成终稿。 主编单位北京城建勘测设计研究院有限责任公司 参编单位北京市轨道交通设计研究院 北京市轨道交通建设管理有限公司 深圳地铁建设集团有限公司 青岛地铁集团有限公司 宁波市轨道交通集团有限公司 杭州市建设工程质量安全监督总站 厦门市轨道交通集团有限公司 贵阳市城市轨道交通集团有限公司 天津市地下铁道集团有限公司 兰州市轨道交通有限公司 杭州市地铁集团有限责任公司 南通城市轨道交通有限公司 福州地铁集团有限公司 哈尔滨地铁集团有限公司 2 重庆市轨道交通（集团）有限公司 西安市轨道交通集团有限公司 北京城市快轨建设管理有限公司 合肥城市轨道交通有限公司 北京市建设工程安全质量监督总站 中铁十六局集团地铁工程公司 中铁开发投资集团有限公司 中国中铁四局集团有限公司 中铁隧道集团二处有限公司 福建省建筑设计研究院有限公司 本指南的主要起草人员金淮、刘永勤、马海志、孙红斌、杜英豪、王思锴、周玉 凤、何海健、谢峰、韩泽坤、黄溯航、程海陆、郑世宇、毛海超、刘丹、李世民、周明 科、徐浩、高文新、张建全、申斌、刘伟、张语涛、金鑫、杨萌、何英达、白纯钢、何 山、徐庆辉、刘永淼、宇亚飞、吴照章、占文峰、童朝宝、王新线、陈发达、温克兵、 王祥、陈建、龚英杰、王世展、田建华、郑群、刘少凯、姜敬波、孙松建、董凯、秦建 设、张鑫、林莉、禹富偲、魏良丰、孙智勇、杨建国、张波、宁锐、马俊、王秋生、邓 能伟、张兆军、刘宏岳、王涛。 本指南的主要审核人员贺长俊、竺维彬、刁日明、鲁屹、张自太、李少波、韩学 诠、韩少光、帅玉兵、方江华、刘方克、张春旺、刘鑫、杨和平、吴涛、何峰、徐耀德、 盛锦松、张海波、李松梅、陈万立、史文杰、苏志辉。 1 第一章第一章 总则与基本规定总则与基本规定 1.1 总则总则 1.1.1 为保证城市轨道交通工程施工安全， 有效应对地质风险， 指导工程参建各方进一 步辨识和控制地质风险，防范地质风险的不利影响，提升地质风险控制的科学性和针对 性，减少因地质风险造成的各类事故、问题，制定本指南。 1.1.2 本指南适用于新建城市轨道交通建设工程地质风险管理工作， 改建、 扩建工程可 参照执行。 1.1.3 地质风险控制是城市轨道交通建设工程安全风险管理的一项基础性内容， 必须不 断提升对地质风险的认知水平和管控能力。 1.1.4 城市轨道交通建设工程的建设、勘察、设计、施工、监理等单位在地质风险控制 中应严格遵守法律、法规和工程建设强制性标准的规定，持续完善地质风险控制对策措 施。 1.1.5 鼓励采用先进的科学技术和管理方法，提高地质风险控制的质量和效果。 1.1.6 城市轨道交通建设工程地质风险控制除应符合本指南外， 还应符合国家现行有关 标准规范的规定。 1.2 基本规定基本规定 1.2.1 地质风险控制应贯穿工程规划、建设、管理的全过程。 1.2.2 建设单位牵头组织实施地质风险控制相关的管理工作， 确保地质风险管理所需条 件和投入。 1.2.3 勘察单位提交的勘察文件应当真实、 准确、 可靠， 符合国家规定的勘察深度要求， 满足设计、施工的要求，并结合工程特点在勘察文件中说明地质条件可能造成的工程风 险，必要时提出专项勘察建议。 1.2.4 设计单位负责识别和评价地质风险可能造成的工程风险， 提出设计控制措施， 并 在施工过程中根据工程情况动态设计。 1.2.5 施工单位负责识别和评价地质风险可能造成的施工风险， 在施工方案中提出针对 性控制措施、工序流程和工艺要求，并组织实施。 2 1.2.6 监理单位负责审查施工方案中针对地质风险的控制措施， 监督施工单位按照设计 要求和施工方案落实地质风险控制措施。 1.2.7 当场地内地质风险较高时（一、二级风险） ，应针对不良地质条件开展专项勘察、 专项设计并编制专项施工方案。 1.2.8 建设单位在组织开展风险评估时应充分考虑地质风险对工程的不利影响。 1.2.9 各地宜根据地区地质条件和经验， 制定本地区域性地质风险等级划分标准及地质 风险控制细则。 1.2.10 施工前条件核查时，应将不良地质条件风险控制措施作为主控项目进行施工前 条件核查。 1.3 术语术语 1.3.1 地质风险地质风险 城市轨道交通土建工程建设活动中，由于地质条件的复杂性、变异性和不确定性导 致工程质量、安全、工期、造价等受到较大影响的可能性及其后果严重程度。 1.3.2 地质条件地质条件 工程建设活动影响范围内、客观存在的工程地质及水文地质条件，包括地质构造、 水文气象、地形地貌、地层岩性、地下水等。 1.3.3 不良地质条件不良地质条件 是指工程建设中常见的不良地质作用、特殊性岩土及复杂地层结构。 1.3.4 不良地质不良地质作用作用 不良地质作用是指由地球内力或外力以及人类活动产生对工程可能造成危害的地 质作用。城市轨道交通工程修建过程中常见的不良地质有岩溶、采空区、地裂缝、断裂 带、有害气体、空洞、水囊等。 1.3.5 特殊性岩土特殊性岩土 特殊性岩土是指含有特殊矿物成分和结构，具有特殊的物理、力学和化学性质，并 影响工程地质条件的岩石与土体。 城市轨道交通工程修建过程中常见的特殊性岩土有填 土、软土、风化岩、孤石、湿陷性黄土、富水砂层、卵石地层等。 1.3.6 复杂地层结构复杂地层结构 复杂地层结构是指一种地层空间分布复杂或地层组合多变的地质现象。 城市轨道交 3 通工程修建过程中常见的复杂地层结构有复合地层、基岩凸起、风化深槽、隐伏冲沟、 暗浜、岩性突变、岩相突变、硬质岩脉、地貌突变等。 1.3.7 地下水地下水 地下水是储存在地面以下岩石和土孔隙、裂隙及溶洞中的水，城市轨道交通工程修 建过程中常见的地下水主要有上层滞水、潜水、承压水、层间水、岩溶水和裂隙水等。 其中， 上层滞水是包气带中局部隔水层上积聚的重力水；潜水是地面下第一个稳定隔水 层以上饱水带中具有自由水面的地下水； 承压水是充满在上下两个隔水层之间的含水层 中，测压水位高出其顶板的地下水；层间水是存在于上下两个隔水层之间的含水层中， 无压或有压的地下水；岩溶水是赋存于可溶性岩的溶蚀裂隙和溶洞中的地下水；裂隙水 是赋存于岩体裂隙中的地下水。 1.3.8 地质风险单元地质风险单元 以地质条件为基础，考虑工程建设的周边环境、施工方法等施工条件划分出的最小 风险控制单元，以达到聚焦具体工程风险、精准控制工程风险的目的。 1.3.9 地质风险分级地质风险分级 根据地质条件特性及其导致某种工程风险事件发生的可能性和后果严重程度划分 风险等级的活动。 1.4 编制依据编制依据 1.4.1 本指南制定的主要依据 1中华人民共和国安全生产法 2建设工程安全生产管理条例 3生产安全事故应急条例 4中共中央国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见 5国务院安委会办公室关于实施遏制重特大事故工作指南构建双重预防机制的意 见 （安委办〔2016〕11 号） 6住房城乡建设部办公厅关于加强城市轨道交通工程关键节点风险管控的通知 （建办质〔2017〕68 号） 7危险性较大的分部分项工程安全管理规定 （住房和城乡建设部令第 37 号） 8住房和城乡建设部办公厅关于实施有关问题的通知 （建办质〔2018〕31 号） 4 9住房城乡建设部办公厅关于印发城市轨道交通工程土建施工质量标准化管理技 术指南的通知 （建办质〔2018〕65 号） 10住房和城乡建设部办公厅关于印发城市轨道交通工程建设安全生产标准化管 理技术指南的通知 （建办质〔2020〕27 号） 11城市轨道交通岩土工程勘察规范 （GB50307） 12岩土工程勘察规范 （GB50021） 13城市轨道交通地下工程建设风险管理规范 （GB50652） 14盾构法隧道施工及验收规范 （GB50446） 15地下铁道工程施工标准 （GB/T51310） 16地铁设计规范 （GB50157） 17铁路桥涵工程施工安全技术规程 （TB10303） 18地质灾害危险性评估规范 （DZ/T0286） 19湿陷性黄土地区建筑标准 （GB50025） 20膨胀土地区建筑技术规范 （GB50112） 21工程地质手册 （第五版） 22建筑基坑支护技术规程 （JGJ120） 5 第二章第二章 地质风险管理基本要求地质风险管理基本要求 2.1 一般规定一般规定 2.1.1 城市轨道交通工程应开展地质风险管理工作。 地质风险管理包括地质风险因素识 别、地质风险单元划分、地质风险辨识、地质风险评价与分级、地质风险控制措施建议 等。 2.1.2 城市轨道交通岩土工程勘察技术交底， 应在地质风险辨识的基础上说明地质条件 可能造成的工程风险。 2.1.3 设计单位在开展工程设计时， 必须充分熟悉场地不良地质条件， 对存在疑问的地 方，书面向勘察单位提出。 2.1.4 城市轨道交通工程建设范围内存在不良地质条件时， 应开展地质风险专项评估工 作，划分地质风险单元、预测地质风险事件、判定地质风险等级、提出地质风险控制措 施建议。 2.1.5 城市轨道交通工程应将地质风险评估纳入安全风险管理体系， 在勘察设计和施工 阶段明确建设、勘察、设计、施工、监理、监测等单位的工作内容。 2.1.6 城市轨道交通工程应采用先进的科学技术和管理方法进行地质条件验证、 地质超 前预报、地质风险评估和地质风险管理，提高不良地质条件风险控制的质量和效果。 2.1.7 城市轨道交通工程应在勘察设计和施工过程进行地质风险跟踪， 当环境影响造成 地质条件变化、 导致设计方案变更以及实际地质条件与原勘察成果不符或针对地质风险 的处理效果不满足要求时，均应进行地质风险再评估。 2.2 地质风险单元划分地质风险单元划分 2.2.1 地质风险评估应依据下列基础资料划分地质风险单元 1 工程区域地质、水文、气象、自然环境等资料。 2 工程规划、可行性研究和岩土工程勘察报告等资料。 3 工程区域内的建（构）筑物、市政管线、铁路、公路等周边环境资料。 4 城市轨道交通工程设计资料。 5 城市轨道交通工程相关事故资料等。 6 2.2.2 地质风险单元划分应遵循逢变必分的原则， 根据地质条件复杂程度结合线路敷设 方式、线路埋设深度、构筑物结构形式、施工方法、环境条件等进行划分，遇下列情况 时应划分地质风险单元 1 地形地貌发生变化时。 2 穿越地层围岩等级变化时。 3 岩土类型及岩土参数发生较大变化时。 4 地下水类型不同或水位、含水层厚度发生较大变化时。 5 敷设方式发生变化时。 6 线路埋设深度变化较大时。 7 结构形式发生变化时。 8 施工方法发生变化时。 9 穿越环境类型发生变化时。 2.2.3 当遇下列对工程风险影响较大的特殊部位时，应进一步细分地质风险单元 1 隧道洞径范围内存在两级以上围岩（如软硬复合地层）的部位。 2 隧道上方存在厚层人工填土或软土的部位。 3 开挖面地层严重不均匀的部位。 4 存在特殊地质现象（含不良地质作用、特殊性岩土、孤石、漂石、硬质岩脉、风 化深槽、富水砂层等） 、特殊地形的部位。 5 隧道地下水条件发生变化的部位。 6 隧道围岩变形不能及时反映到地表，地表变形监测效果不明显的部位。 7 受现场环境条件影响，勘察精度不足或未进行勘察的部位。 8 隧道上方及周边存在变形控制要求高的既有轨道交通线 （站） 、 既有管线或建 （构） 筑物的部位。 2.3 地质风险辨识地质风险辨识 2.3.1 地质风险辨识应根据地质风险单元的工程地质、 水文地质条件， 结合类似工程的 事故案例、工程经验以及可能采用的施工工艺、工法，分析预测可能发生的地质风险。 2.3.2 明挖施工应分析基坑坍塌、 基底隆起、 基底突涌、 围护结构渗漏、 围护结构变形、 地表过量沉降、爆破振动、降水困难、中毒窒息等风险。 2.3.3 盾构施工应分析地面坍塌、 进出洞坍塌、 进出洞突涌、 中途换刀检修、 密封失效、 7 过大沉降、掘进受阻、刀盘刀具非正常磨损、中毒窒息、爆炸等风险。 2.3.4 矿山法施工应分析地面坍塌、掌子面坍塌、掌子面突涌、初支过载、过量沉降、 爆破飞石、降水困难、中毒窒息、爆炸等风险。 2.3.5 城市轨道交通工程应分析结构渗漏、结构上浮、结构不均匀变形、结构坍塌、周 边环境变化等风险。 2.4 地质风险评价与分级地质风险评价与分级 2.4.1 地质风险评价指标体系包括可能性指标与后果严重程度指标，分级标准如下 1 可能性分级标准地质风险可能性等级分为频繁的、可能的、偶尔的、罕见的、 不可能的五级。 2 后果严重程度分级标准后果严重程度宜按风险损失的严重性程度划分灾难性、 非常严重的、严重的、需考虑的、可忽略的五级。 2.4.2 地质风险可能性等级可采用定量或定性方法确定。 2.4.3 地质风险可能性采用定量评价时， 应针对不同地质风险单元搜集近年地质风险发 生情况，结合行业实践经验，进行地质风险事件发生可能性评价，确定地质风险发生可 能性等级。地质风险发生可能性等级的判别指标宜采取概率或频率表示，划分标准见下 表。 表 2.4.1 可能性等级（定量表达） 等级12345 可能性频繁的可能的偶尔的罕见的不可能的 概率或频率值＞0.10.010.10.0010.010.00010.0 01 ＜0.0001 注1 当概率值难以取得时，可用年发生频率代替。 2 风险发生概率等级应优先采用定量判断标准确定。当无法进行定量计算时，可采用定性判断标 准确定。 2.4.4 地质风险可能性采用定性评价时， 可根据不良地质条件的类型及其与工程的位置 关系进行评价。 1 各类不良地质条件下，发生风险的可能性可参照表 2.4.2 至表 2.4.11。 表 2.4.2 不良地质作用影响下明挖法施工的地质风险可能性分级表 不良地质 风险类型 岩溶采空区地裂缝有害气体断裂带空洞、水囊 8 基坑失稳可能可能偶尔罕见偶尔可能 局部坍塌频繁可能可能罕见可能频繁 基底隆起罕见罕见罕见偶尔偶尔罕见 基底突涌可能罕见偶尔罕见可能偶尔 侧壁渗漏可能偶尔偶尔罕见可能可能 环境过量变形可能频繁可能偶尔偶尔可能 爆破飞石可能可能不可能不可能偶尔不可能 降水困难频繁可能可能不可能可能偶尔 中毒窒息偶尔可能罕见频繁罕见罕见 说明根据不良地质条件下发生某种风险事件的可能性大小，将风险可能性分级定为频繁、可能、偶尔、罕见、不 可能。 表 2.4.3 特殊性岩土影响下明挖法施工的地质风险可能性分级表 不良地质 风险类型 人工填土软土风化岩孤石湿陷性黄土膨胀岩土卵石地层富水砂层 基坑失稳频繁频繁可能罕见罕见罕见偶尔频繁 局部坍塌频繁频繁可能偶尔可能可能偶尔频繁 基底隆起偶尔频繁罕见不可能罕见可能罕见偶尔 基底突涌罕见偶尔可能不可能罕见罕见可能频繁 侧壁渗漏可能频繁可能罕见罕见罕见可能频繁 环境过量变形频繁频繁偶尔偶尔罕见可能罕见频繁 爆破飞石罕见不可能可能可能不可能偶尔罕见不可能 降水困难可能频繁可能罕见偶尔罕见可能偶尔 中毒窒息罕见偶尔罕见不可能罕见罕见罕见不可能 说明根据不良地质条件下发生某种风险事件的可能性大小，将风险可能性分级定为频繁、可能、偶尔、罕见、不 可能。 表 2.4.4 复杂地层结构影响下明挖法施工的地质风险可能性分级表 地层结构 风险类型 复合 地层 基岩 凸起 风化 深槽 隐伏 冲沟 暗浜 岩性 突变 岩相 突变 硬质 岩脉 地貌突变 基坑失稳可能偶尔偶尔可能可能偶尔可能罕见偶尔 局部坍塌可能偶尔可能可能频繁可能可能罕见偶尔 基底隆起罕见偶尔罕见偶尔偶尔偶尔罕见罕见偶尔 9 基底突涌偶尔偶尔可能偶尔可能偶尔偶尔偶尔偶尔 侧壁渗漏频繁偶尔偶尔偶尔可能可能可能罕见偶尔 环境过量变形偶尔罕见偶尔偶尔可能可能可能罕见偶尔 爆破飞石可能可能罕见罕见不可能偶尔可能可能偶尔 降水困难罕见可能罕见偶尔偶尔可能可能罕见偶尔 中毒窒息罕见罕见罕见罕见罕见罕见罕见罕见罕见 说明根据不良地质条件下发生某种风险事件的可能性大小，将风险可能性分级定为频繁、可能、偶尔、罕见、不 可能。 表 2.4.5 不良地质作用影响下矿山法施工的地质风险可能性分级表 不良地质 风险类型 岩溶采空区地裂缝有害气体断裂带空洞、水囊 地面坍塌可能频繁偶尔偶尔可能频繁 冒顶可能可能可能偶尔频繁可能 掌子面坍塌可能可能可能偶尔频繁频繁 掌子面突涌可能可能偶尔偶尔可能频繁 环境大变形可能可能可能偶尔可能可能 爆破飞石可能偶尔不可能不可能偶尔不可能 降水困难频繁偶尔偶尔罕见频繁偶尔 中毒窒息偶尔偶尔罕见频繁罕见罕见 爆炸罕见可能罕见可能罕见罕见 说明根据不良地质条件下发生某种风险事件的可能性大小，将风险可能性分级定为频繁、可能、偶尔、罕见、不 可能。 表 2.4.6 特