路塹高邊坡總體安全風險評估及邊坡風險控制探究

資新 陳登峰

摘 要：路塹高邊坡工程由于存在諸多的不利因素，所在地均存在地形、地質條件的復雜性、多變性和不均質性，使得高邊坡施工穩定性涉及的問題十分復雜，施工期間高邊坡變形破壞事例頻發。基于這一現狀，依托云南省格巧高速公路，提出一套操作性強的高邊坡總體安全風險評估及邊坡風險控制方案，并將方案與實踐相結合，更好的指導高邊坡工程實施，確保施工安全。

關鍵詞：路塹高邊坡；安全風險評估；風險控制；格巧高速公路；施工安全

中圖分類號：U416.1+3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）22-0171-03

Abstract： The construction stability of high cutting slope is very complicated because of many unfavorable factors， such as the complexity of topography and geological conditions， variability and inhomogeneity in the location of cutting high slope engineering， which makes the stability of high slope construction very complicated. The deformation and failure of high slope occurred frequently during the construction period. Based on this situation， relying on the Geqiao Expressway in Yunnan Province， this paper puts forward a set of operational high slope overall safety risk assessment and slope risk control scheme， and combines the scheme with practice to better guide the implementation of high slope engineering. Ensure the safety of construction.

Keywords： cutting high slope； safety risk assessment； risk control； Geqiao expressway； construction safety

引言

隨著十八屆五中全會的召開以及“十三五”交通規劃的貫徹落實，云南省交通基礎設施建設掀起新一輪建設高峰，云南確立綜合交通建設5年大會戰目標，明確提出從2016年開始5年內將投資10000億元建設綜合交通運輸路網。

云南省山嶺重丘區地形所占面積較大，公路穿行于崇山峻嶺中，由于高速公路路線等級高、路面寬、開挖量大，不可避免的產生大量路塹高邊坡，加之云南省地質條件復雜、施工工期短等因素，施工期間路塹高邊坡變形破壞等事故時有發生，既增加了投資，又延誤了工期，有的甚至造成嚴重的社會影響。

以云南東川格勒至巧家葫蘆口高速公路（格巧高速公路）20個高邊坡為例，本文開展公路高邊坡總體安全風險評估及邊坡風險控制方案探究，探討大量高邊坡從風險等級確定、重點高邊坡研究到研究成果應用和檢驗的高邊坡總體風險評估及風險控制方案，提出了一套操作性強的公路高邊坡總體風險評估及風險控制手段、方法，可用于指導公路、鐵路高邊坡總體風險評估及邊坡風險控制，對其他類型的高邊坡的風險評估及風險控制也具有一定的指導意義。

1 路塹高邊坡總體安全風險評估思路

1.1 總體風險評估對象

根據交通運輸部發布的《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風險評估指南（試行）》中相關規定，高速公路路塹高邊坡工程施工安全總體風險評估是以高速公路全線的路塹工程整體為評估對象，對沿線高于20m的土質邊坡、高于30m的巖質邊坡；老滑坡體、巖堆體、老錯落體等不良地質體地段開挖形成的不足20m的邊坡；膨脹土、高液限土、凍土、黃土等特殊巖土地段開挖形成的不足20m的邊坡；城鄉居民居住區、民用軍用地下管線分布區、高壓鐵塔附近等施工場地周邊環境復雜地段開挖形成的不足20m的邊坡[1]。

1.2 評估流程

1.2.1 準備階段

（1）成立評估小組，明確職責分工。

（2）明確評估對象和范圍，收集國內外相關法律和標準，了解同類工程的事故情況。

（3）現場查勘評估對象的地理、水文、氣象條件，收集工程建設有關資料。

1.2.2 開展總體風險評估

根據建立的安全評估指標體系，用定性和定量相結合的方法初步分析本項目高邊坡在施工過程中的孕險環境與致險因子，估測施工中發生重大事故的可能性，確定項目總體風險等級。

1.2.3 制定風險控制措施

根據風險接受準則的相關規定，提出風險源的專項評估控制要點和監測、監控、預警措施。

2 邊坡風險控制

2.1 邊坡風險控制思路

在路塹高邊坡總體風險評估得出沿線各邊坡的風險等級后，需要結合實際情況給出相應的應對措施及建議。結合風險接收準則與控制對策和風險等級管理措施表，對路塹高邊坡工程施工安全風險從路塹高邊坡典型事故防范措施、現場施工安全管理措施、路塹高邊坡施工預警、路塹高邊坡施工監測、路塹高邊坡加固防護、Ⅲ級及以上風險監控管理措施等幾個方面提出建議和應對措施，根據各邊坡特點，對每個邊坡提出相應的建議及風險控制措施，對風險等級較高的邊坡需進行相應的分析計算，并給出相關改善建議。

2.2 高度風險邊坡控制手段及流程

“路塹高邊坡總體安全評估”的核心就是要闡明邊坡實施過程中所存在的安全風險等級，并從多個角度對降低邊坡實施過程中存在的風險提出相應意見。在降低高邊坡安全風險等級中，較為重要的手段是對高邊坡防護設計方案進行優化。

高邊坡巖土體具有地質體所具備的“地質過程”特性，在對其穩定性進行研究的過程中可充分利用現代數學-力學理論和計算機技術，采用數值模擬方法實現高邊坡變形破壞演變的全過程模擬和過程控制，根據模擬結果對穩定性現狀進行評判[2，3]。

3 研究實例分析

3.1 項目背景

格巧高速公路起于昆明市東川區格勒村，止于巧家縣葫蘆口鎮，全長約58.96km公里，進行總體風險評估的高邊坡合計20處，沿線土體較為破碎，東川又為云南省地質災害多發地，高邊坡施工難度較大。

3.2 總體風險評估

對格巧高速公路20處高邊坡采用指標體系法和專家評估法進行總體風險綜合評估，評估過程不做分析論述，最終評估結果為：沿線20處高邊坡中，風險等級為II級（中度風險）的高邊坡共有9處，風險等級為Ⅲ級（高度風險）的高邊坡共有11處。

3.3 高邊坡風險控制方案

經總體風險評估，其中荷塘村1號高邊坡總體風險評估等級為Ⅲ級風險，且指標體系法評價分值較高，下文將以該邊坡為例，進行相應的分析論證，給出相關的實施方案。

荷塘村1號高邊坡全長421m，邊坡開挖最高處高度為44.7m，分五級開挖，采用三維網植草+壓力分散型錨索格梁+路塹墻進行防護。根據該路段工程地質勘察可知，該邊坡主要涉及碎石土及粉質粘土層。

根據實際工程需求，分別對該高邊坡進行了四種不同工況條件下數值模擬計算，即：原始邊坡、全開挖不支護、逐級開挖支護、逐級開挖支護考慮運輸動載，綜合的對高邊坡穩定性分析評價，并優化開挖及支護方案。運用極限平衡法以及有限元強度折減法分別對邊坡進行數值模擬分析。

在降雨影響下，坡頂仍受拉應力和剪應力同時作用，以拉應力為主，坡底以剪應力為主；有限元計算給出的臨界強度折減系數SRF=0.92，極限平衡法給出的最小安全系數為FS=0.91的結果基本一致。由模擬結果可知降雨對邊坡穩定性的影響有限（自重情況下：SRF=1.02，FS=0.995；降雨條件下：SRF=0.92，FS=0.91），但降雨條件下可以確定全坡面開挖邊坡失穩，發生滑坡。采用相應防護設計時，開挖采用不同工法，開挖及防護過程中考慮運輸荷載分析情況。

采用不同工法開挖及防護邊坡時，分析結論如下表1。

4 結束語

本項研究提出的公路高邊坡總體風險評估及風險控制研究思路和方法已在云南省功東高速公路、格巧高速公路、小龍高速公路高邊坡總體風險評估及風險控制中得到應用，保證了高速公路建設和運營期間的安全。

參考文獻：

[1]交通運輸部安全與質量監督管理司.高速公路路塹高邊坡工程施工安全風險評估指南（試行）[Z].2014，12.

[2]黃潤秋.巖石高邊坡發育的動力過程及其穩定性控制[J].巖石力學與工程學報，2008，27（8）：1525-1544.

[3]HUANG R Q，XU Q. Process simulation and control of geologichazards[J]. Progress in Natural Science，1999，9（9）：641-647.

[4]詹偉，呂法權.公路邊坡安全風險評價因子研究[J].科技創新與應用，2015（12）：207.

[5]胡江.關于高速公路巖土邊坡支護技術的探析[J].科技創新與應用，2016（15）：243.

[6]李志鵬.高邊坡地質災害成因分析及其治理措施--以府谷清水川低熱值燃料資源綜合利用項目為例[J].科技創新與應用，2017（18）：144-145.