基于指標體系法的高邊坡施工安全總體風險評估應用分析

■李莉萍

(福建省高速公路集團有限公司，福州 350001)

0 引言

隨著我國山區高速公路建設的快速發展， 山區高速公路高邊坡數量也越來越多。 以福建省為例，截止2015年，福建省通車里程超過5000km，運營路塹高邊坡數量超過5000 處。由于其高邊坡具有數量多、地質條件復雜、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生，施工安全風險較高。因而預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逐步開展了較系統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]。目前國內外關于邊坡風險研究主要針對于坡體的穩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用研究。

1 施工安全風險評估

為加強工程建設領域安全管理， 規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]。總體風險評估結論用來指導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。鑒于我國工程地質條件的地域性較強，且邊坡施工安全的因素復雜，對于總體評估，《指南》[5]推薦采用“專家調查評估法”和“指標體系法”。 總體風險評估主要依據工程地質勘察、施工圖設計文件、現場調查及行業標準規范等，對邊坡工程的建設規模、地質條件、誘發因素、施工環境和資料完整性等5項內容進行評估。

“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、坡體結構、地下水；施工季節、自然災害的影響；工程措施類型、周邊環境；地質資料、設計文件等11項評估指標內容。 采用“指標體系法”需結合具體邊坡工程的建設特點， 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(即權重系數)，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

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

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，首先分析邊坡內在因素，如邊坡高度、地層巖性、坡體結構、地下水等，及坡形坡率等；考慮邊坡建設事故，首先考慮邊坡外界因素，如邊坡施工季節、自然災害的影響、工程措施類型、地質資料、設計文件，及周邊環境等。

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。 鑒于邊坡工程地質條件復雜、區域差異大，施工安全影響因素多等因素，在分項評估指標過程中，應參考指南[5]從施工安全角度綜合分析與評分。

(1)不良地質現象(含老滑坡地貌)：指對工程建設不利或有不良影響的動力地質現象，如滑坡、泥石流、巖溶等。其從宏觀上控制了一個地區一種或多種地質災害的成災程度和變化的總體趨勢， 是進行區域邊坡場地安全的重要內容。不良地質現象由兩個系列組成：有無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現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，邊坡平臺寬度設計，對坡體整體穩定性影響明顯，當平臺寬度大于4m 時[7]，邊坡高度宜折減分析；根據坡體巖土類型分類進行高度量化分析，應結合區域工程地質特點，考慮類土質邊坡，二元結構邊坡對邊坡高度影響，應根據邊坡巖體類型優化取值。

邊坡寬度決定了邊坡的建設規模， 防護加固工程數量，反映了工程施工周期和安全隱患持續時間等。

(3)邊坡坡形坡率：指邊坡開挖后，坡體自身的穩定狀態。 對比自然界極限坡率分析，存在較大困難。 宜結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定坡率與邊坡工程設計坡率進行對比， 以此評估坡率設計的安全風險情況。

(4)地層巖性：地層巖性是影響邊坡穩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，節理裂隙不甚發育，一般地質災害發育程度較低，常表現為崩塌落實等破壞形式；沉積巖和變質巖巖性相對軟弱，并發育層面、片理面等優勢性弱面，易形成邊坡變形破壞的依附面，發育成滑坡、崩塌、傾倒等地質病害。

(5)坡體結構：主要考慮場區小范圍的坡體物質組成、風化程度、破碎程度、不利結構面發育程度等。 評估階段應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：地下水對邊坡穩定性影響，應根據邊坡巖體類型確定，對土質邊坡影響較大，巖體邊坡影響次之。

(7)施工季節：對福建地區，受持續強降雨及臺風影響明顯，應避免雨季施工。

(8)勘察設計資料完整性：在依據指南要求基礎上，應綜合分析邊坡的防護加固工程是否滿足工程穩定需要等。

4 工程應用

本文以寧德屏古高速公路K10+150～K10+400 右側邊坡為例。 該邊坡為類土質邊坡，最高處為40.3m，共5階；表層為坡積粉質粘土-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， 邊坡覆蓋層較厚且巖土結構較為松散，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、類土質邊坡為主，坡體孤石分布；近屏南段二元結構邊坡為主。 全線土質邊坡約60%，類土質邊坡約15%，二元結構邊坡占比19%，巖質邊坡占比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重排序

在30 處等級Ⅲ(高度風險)及以上的邊坡中，土質邊坡約占50%，類土質邊坡約占26.7%，二元結構邊坡約占16.7%， 巖質邊坡占比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 結論

(1)結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，應結合邊坡工點的具體工程地質條件、建設規模特征、防護工程措施類型、周邊構筑物及外界環境等信息數據，依據本文推薦的排序原則， 進行評估指標的權重排序， 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，應結合詳細分析邊坡工程的區域性地質特征，邊坡病害類型，破壞機理及模式，常見病害類型，季節性降雨特征等數據，結合指南推薦評分方法進行綜合評分。