基于指標體系法的高邊坡施工安全總體風險評估應(yīng)用分析

■李莉萍

(福建省高速公路集團有限公司，福州 350001)

0 引言

隨著我國山區(qū)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展， 山區(qū)高速公路高邊坡數(shù)量也越來越多。 以福建省為例，截止2015年，福建省通車里程超過5000km，運營路塹高邊坡數(shù)量超過5000 處。由于其高邊坡具有數(shù)量多、地質(zhì)條件復(fù)雜、公路施工周期短等特點， 在工程施工期常有坡體變形破壞等情況發(fā)生，施工安全風險較高。因而預(yù)判和保障高速公路路塹高邊坡施工期的安全， 加強施工安全風險源的辨識與過程安全控制，則顯得尤為重要。

邊坡風險管理起源于上世紀80 年代，至1990 年，歐美和我國香港地區(qū)逐步開展了較系統(tǒng)的滑坡風險管理研究[1]；2005 年國際滑坡風險管理會議基本確立了滑坡風險評估及管理的理論框架[2]。目前國內(nèi)外關(guān)于邊坡風險研究主要針對于坡體的穩(wěn)定性和可靠性等方面[2]。近年來才逐步開展邊坡施工階段的安全風險防控研究[3-5]。 本文以福建省高速公路路塹高邊坡施工階段的安全評估為例，對采用指標法進行邊坡施工階段的總體風險評估進行分析與應(yīng)用研究。

1 施工安全風險評估

為加強工程建設(shè)領(lǐng)域安全管理， 規(guī)范工程施工安全措施，交通運輸部2015 年要求對高速公路路塹邊坡開展施工安全風險評估工作并建立安全風險評估制度[5]。總體風險評估結(jié)論用來指導(dǎo)施工過程中的風險源判識和分析，并作為專項施工方案的編制依據(jù)。鑒于我國工程地質(zhì)條件的地域性較強，且邊坡施工安全的因素復(fù)雜，對于總體評估，《指南》[5]推薦采用“專家調(diào)查評估法”和“指標體系法”。 總體風險評估主要依據(jù)工程地質(zhì)勘察、施工圖設(shè)計文件、現(xiàn)場調(diào)查及行業(yè)標準規(guī)范等，對邊坡工程的建設(shè)規(guī)模、地質(zhì)條件、誘發(fā)因素、施工環(huán)境和資料完整性等5項內(nèi)容進行評估。

“指標體系法”， 主要分析邊坡施工安全影響的主要因素，細化上述5 項評估大類，分為邊坡高度、坡形坡率；地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水；施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響；工程措施類型、周邊環(huán)境；地質(zhì)資料、設(shè)計文件等11項評估指標內(nèi)容。 采用“指標體系法”需結(jié)合具體邊坡工程的建設(shè)特點， 考慮施工階段的安全影響因素提出具體評估指標，并分析各指標的主要性排序(即權(quán)重系數(shù))，進行評估量化和風險等級評判。綜合其評估方法，其主要思路為“定性分析、定量計算、定性評判”，具有較強的實用價值。

2 評估指標重要性排序

在邊坡工程建設(shè)施工過程中， 存在的安全事故有兩大類：邊坡失穩(wěn)、工程建設(shè)事故。針對相應(yīng)的危險、危害事故可以將各類因素分為邊坡內(nèi)在因素和外界因素綜合考慮。 邊坡內(nèi)在主體因素主要有邊坡高度、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水、周邊環(huán)境等；邊坡外界主體因素主要有坡形坡率、施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響、工程措施類型、地質(zhì)資料、設(shè)計文件等。

采用“指標體系法”對各評估指標的重要性排序和權(quán)重分析， 主要考慮各邊坡工點的具體指標在施工階段對安全影響的大小和危險程度。考慮邊坡失穩(wěn)，首先分析邊坡內(nèi)在因素，如邊坡高度、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水等，及坡形坡率等；考慮邊坡建設(shè)事故，首先考慮邊坡外界因素，如邊坡施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響、工程措施類型、地質(zhì)資料、設(shè)計文件，及周邊環(huán)境等。

同時， 考慮分項工程在施工階段的安全隱患大小及危險程度高低等明確評估指標的重點因素， 進行權(quán)重綜合分析，如超高邊坡施工、抗滑樁工程、周邊有高壓鐵塔(建筑物等)、防護加固工程量大、雨季施工、勘察設(shè)計資料不足、古老滑坡施工等，對施工安全影響明顯的個因進行分項分析和排序。

3 評估指標綜合分析

采用“指標體系法”量化評估，即結(jié)合單個邊坡工程特點， 考慮主要影響因素對上述11 項指標進行量化評分。 鑒于邊坡工程地質(zhì)條件復(fù)雜、區(qū)域差異大，施工安全影響因素多等因素，在分項評估指標過程中，應(yīng)參考指南[5]從施工安全角度綜合分析與評分。

(1)不良地質(zhì)現(xiàn)象(含老滑坡地貌)：指對工程建設(shè)不利或有不良影響的動力地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、泥石流、巖溶等。其從宏觀上控制了一個地區(qū)一種或多種地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)程度和變化的總體趨勢， 是進行區(qū)域邊坡場地安全的重要內(nèi)容。不良地質(zhì)現(xiàn)象由兩個系列組成：有無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象和地震基本烈度影響。

(2)邊坡高度和寬度：邊坡開挖高度決定了邊坡屬于低邊坡、高邊坡還是特高邊坡，其對邊坡的工程施工存在較大的安全影響，如：邊坡刷方(含爆破等)、錨固工程施工、腳手架搭建等；同時，邊坡平臺寬度設(shè)計，對坡體整體穩(wěn)定性影響明顯，當平臺寬度大于4m 時[7]，邊坡高度宜折減分析；根據(jù)坡體巖土類型分類進行高度量化分析，應(yīng)結(jié)合區(qū)域工程地質(zhì)特點，考慮類土質(zhì)邊坡，二元結(jié)構(gòu)邊坡對邊坡高度影響，應(yīng)根據(jù)邊坡巖體類型優(yōu)化取值。

邊坡寬度決定了邊坡的建設(shè)規(guī)模， 防護加固工程數(shù)量，反映了工程施工周期和安全隱患持續(xù)時間等。

(3)邊坡坡形坡率：指邊坡開挖后，坡體自身的穩(wěn)定狀態(tài)。 對比自然界極限坡率分析，存在較大困難。 宜結(jié)合坡體巖土體的類型、風化程度和破碎情況等條件，將其能達到的極限穩(wěn)定坡率與邊坡工程設(shè)計坡率進行對比， 以此評估坡率設(shè)計的安全風險情況。

(4)地層巖性：地層巖性是影響邊坡穩(wěn)定程度的基本因素之一。不同巖性對邊坡施工安全影響不一，火成巖一般巖性堅硬，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，一般地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度較低，常表現(xiàn)為崩塌落實等破壞形式；沉積巖和變質(zhì)巖巖性相對軟弱，并發(fā)育層面、片理面等優(yōu)勢性弱面，易形成邊坡變形破壞的依附面，發(fā)育成滑坡、崩塌、傾倒等地質(zhì)病害。

(5)坡體結(jié)構(gòu)：主要考慮場區(qū)小范圍的坡體物質(zhì)組成、風化程度、破碎程度、不利結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度等。 評估階段應(yīng)綜合考慮坡體的常見病害類型進行量化評分，如：掉塊落石、楔形體破壞、局部坍塌、滑坡等。

(6)地下水：地下水對邊坡穩(wěn)定性影響，應(yīng)根據(jù)邊坡巖體類型確定，對土質(zhì)邊坡影響較大，巖體邊坡影響次之。

(7)施工季節(jié)：對福建地區(qū)，受持續(xù)強降雨及臺風影響明顯，應(yīng)避免雨季施工。

(8)勘察設(shè)計資料完整性：在依據(jù)指南要求基礎(chǔ)上，應(yīng)綜合分析邊坡的防護加固工程是否滿足工程穩(wěn)定需要等。

4 工程應(yīng)用

本文以寧德屏古高速公路K10+150～K10+400 右側(cè)邊坡為例。 該邊坡為類土質(zhì)邊坡，最高處為40.3m，共5階；表層為坡積粉質(zhì)粘土-全風化凝灰熔巖；主體為砂土狀強風化凝灰熔巖， 坡腳中風化凝灰熔巖RQD 約30%；坡體中存在順向緩傾的風化界面， 邊坡覆蓋層較厚且?guī)r土結(jié)構(gòu)較為松散，邊坡開挖易造成表層土崩塌掉落。

本段邊坡采用指標體系法，結(jié)合指南要求，并充分考慮邊坡工程特點及安全影響因素， 其總體風險評估分值為51.2，等級為Ⅲ級，高度風險邊坡(見表1)；應(yīng)進行施工安全專項風險評估， 并明確各施工工序風險源及安全防控措施。

福建省屏古高速公路，路線全長約53.3km，有95 處路塹高邊坡需進行總體評估工作。 本段山區(qū)高速公路高邊坡大多位于山坡坡麓上，屬剝蝕丘陵地貌，地形起伏，山坡自然坡率約10～45°之間，山坡植被發(fā)育。 表層多為第四系坡積粘性土、殘積粘性土，下部為全強風化至中風化地層，多為凝灰熔巖，遇水易軟化。其中，近古田段以土質(zhì)、類土質(zhì)邊坡為主，坡體孤石分布；近屏南段二元結(jié)構(gòu)邊坡為主。 全線土質(zhì)邊坡約60%，類土質(zhì)邊坡約15%，二元結(jié)構(gòu)邊坡占比19%，巖質(zhì)邊坡占比6%；邊坡高度大于40m 約占21%，30m 至40m 之間約占45%， 小于30m 約占比34%；沿線未見滑坡，泥石流，崩塌等不良地質(zhì)影響。

按上述評估過程對屏古高速公路95 處路塹高邊坡進行施工安全總體風險評估工作， 按路塹高邊坡風險等級分類：等級Ⅰ(低度風險)路塹高邊坡有0 處；等級Ⅱ(中度風險)路塹高邊坡有65 處；等級Ⅲ(高度風險)路塹高邊坡有29 處；等級Ⅳ(極高風險)路塹高邊坡有1 處。

表1 總體風險評估指標體系取值及權(quán)重排序

在30 處等級Ⅲ(高度風險)及以上的邊坡中，土質(zhì)邊坡約占50%，類土質(zhì)邊坡約占26.7%，二元結(jié)構(gòu)邊坡約占16.7%， 巖質(zhì)邊坡占比6%； 大于40m 的邊坡占比50%，30m 至40m 之間的占比為30%， 小于30m 的邊坡占比20%，

5 結(jié)論

(1)結(jié)合福建省高速公路路塹高邊坡施工安全總體風險評估的應(yīng)用，采用指南[5]推薦的指標體系法較好地對邊坡的施工安全風險等級進行了量化和風險等級分級，具有較強的可操作性、可靠性。

(2)采用指標體系法進行總體施工安全評估時，應(yīng)結(jié)合邊坡工點的具體工程地質(zhì)條件、建設(shè)規(guī)模特征、防護工程措施類型、周邊構(gòu)筑物及外界環(huán)境等信息數(shù)據(jù)，依據(jù)本文推薦的排序原則， 進行評估指標的權(quán)重排序， 其客觀性、準確性及可靠性較強。

(3)對于指標體系法的各項評估指標，應(yīng)結(jié)合詳細分析邊坡工程的區(qū)域性地質(zhì)特征，邊坡病害類型，破壞機理及模式，常見病害類型，季節(jié)性降雨特征等數(shù)據(jù)，結(jié)合指南推薦評分方法進行綜合評分。