高速公路路塹高邊坡施工中安全風(fēng)險(xiǎn)的防范
——以丹阿公路工程為例

董春明

(大慶市勵(lì)豐工程監(jiān)理有限公司，黑龍江 大慶 163000)

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程基本情況

以國(guó)道丹阿公路雞西至穆棱段A3標(biāo)段為例，路線(xiàn)全長(zhǎng)51.478 km，邊坡高度為35 m。此勘察孔深范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水存在，在加強(qiáng)地表排水情況下，初步認(rèn)定不易產(chǎn)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。但是，開(kāi)挖后，由于受到連續(xù)降雨或特大暴雨的影響，極易引發(fā)山體滑坡。基于此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

1.2 路塹邊坡工程的地質(zhì)概況

項(xiàng)目區(qū)域位于完達(dá)山、張廣才嶺與老爺嶺的交匯地帶，屬低山邊緣到河谷的過(guò)渡地帶，丘陵漫崗地形，地表植被多以耕地為主，海拔高度在170～380 m。由于雞西市高低相間的地貌特征，路線(xiàn)起伏相對(duì)較大。根據(jù)已有資料綜合分析，路線(xiàn)地層分布簡(jiǎn)單，覆蓋層為第四系全新統(tǒng)殘坡積地層(Q4el+dl)，主要為黏性土層及砂礫石，基巖為砂巖、玄武巖、花崗巖等[1]。根據(jù)自然地理和地表水的分布特點(diǎn)，沿線(xiàn)劃分為低山丘陵區(qū)和山前平原區(qū)。地下水主要以潛水和上層滯水為主。低山丘陵地帶上部為黏性土，砂、礫石層厚度較小，且基巖又為隔水層，加之多年礦區(qū)采空，使地下水流失，造成地下水相當(dāng)匱乏。

2 高邊坡施工風(fēng)險(xiǎn)分析

高速公路建設(shè)過(guò)程中需要對(duì)山體開(kāi)挖建路，所以經(jīng)常出現(xiàn)高邊坡現(xiàn)象，但在施工因素的影響下容易對(duì)原有的地質(zhì)平衡造成影響，如果施工人員無(wú)法采取有效的應(yīng)對(duì)措施，極易加重其風(fēng)險(xiǎn)程度。在開(kāi)挖過(guò)程中，邊坡的深層變化比較嚴(yán)重，極容易造成變形現(xiàn)象，很難維持其穩(wěn)定狀態(tài)。滑坡和坍塌現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，極容易波及到其他區(qū)域。淺層變形現(xiàn)象也比較常見(jiàn)[2]，不可能避免滑坡和坍塌風(fēng)險(xiǎn)，其破壞力為6～7 m。在風(fēng)化現(xiàn)象影響下，由于降雨的出現(xiàn)，極容易造成坡面變形。所以必須強(qiáng)化施工過(guò)程中的安全意識(shí)，采取科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，來(lái)促進(jìn)施工活動(dòng)的順利進(jìn)行。

3 高速公路路塹高邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)防范措施

3.1 有效鑒別施工安全風(fēng)險(xiǎn)

要促進(jìn)高邊坡施工的順利進(jìn)行，工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)以往經(jīng)驗(yàn)的融合，通過(guò)實(shí)地考察，落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)因素的鑒別工作。高邊坡施工存在著較多的影響因素，如幾何形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、降雨因素等。借助有效的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，不斷提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。要采取靈活可行的方法，如詢(xún)問(wèn)法、實(shí)地調(diào)查法、安全檢查表法等。

高度重視環(huán)境因素危險(xiǎn)源的辨識(shí)，制訂、監(jiān)督施工安全、環(huán)保措施，加強(qiáng)安全應(yīng)急救援預(yù)案的編制，并配備專(zhuān)業(yè)的應(yīng)急救援人員、器材設(shè)備，促進(jìn)組織演練活動(dòng)的順利實(shí)施[3]。加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的全面檢查，深入分析和總結(jié)存在的問(wèn)題，制定有針對(duì)性的預(yù)防措施，反復(fù)驗(yàn)證實(shí)施效果。開(kāi)展信息收集、整理和反饋工作，第一時(shí)間向上級(jí)部門(mén)匯報(bào)。

3.2 評(píng)估路塹高邊坡的安全風(fēng)險(xiǎn)

在開(kāi)挖原因和預(yù)應(yīng)力錨索施工等因素的影響下，該工程最終確定為Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。由于風(fēng)化的出現(xiàn)，可擴(kuò)大粉砂巖的裂縫狀態(tài)，而且由于天氣惡劣，極容易引發(fā)坍塌事故。所以，雨水對(duì)坡體的影響是造成安全風(fēng)險(xiǎn)的重要表現(xiàn)[4]，在雨量增加的影響下不可避免地會(huì)發(fā)生滑坡和坍塌事故。應(yīng)加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，在檢測(cè)到危險(xiǎn)情況后，無(wú)需開(kāi)挖，應(yīng)借助回填反壓來(lái)應(yīng)對(duì)第4級(jí)坡的坍塌事故，結(jié)合五、六級(jí)進(jìn)行加固。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索框架格梁的應(yīng)用，確保良好的加固效果。

3.3 模擬邊坡施工中的安全穩(wěn)定性數(shù)值

根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性，加強(qiáng)對(duì)有限元強(qiáng)度折算法的應(yīng)用，為數(shù)值的模擬分析提供依據(jù)。借助ABAQUS有限元軟件，順利獲取計(jì)算模型，模擬化分析該工程的實(shí)際進(jìn)度。在第一至三級(jí)邊坡施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)安全性的分析。

首先，無(wú)支護(hù)時(shí)的施工情況。在第三級(jí)邊坡施工后，縱向數(shù)值應(yīng)滿(mǎn)足要求的1.05[5]。在施工環(huán)境中，設(shè)備對(duì)機(jī)械振動(dòng)的影響極容易產(chǎn)生失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，見(jiàn)圖1。

圖1 穩(wěn)定安全系數(shù)的曲線(xiàn)變化Fig.1 Change of the buckling safety factor curve

其次，有支護(hù)時(shí)的施工。與沒(méi)有支護(hù)的作用下進(jìn)行對(duì)比，穩(wěn)定安全系數(shù)至少增長(zhǎng)了10%，有效控制了失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，見(jiàn)圖2。

圖2 穩(wěn)定安全系數(shù)的曲線(xiàn)變化Fig.2 Change of the buckling safety factor curve

如果土體被軟化10%時(shí)，影響程度并不大，但土體被軟化到20%那就難以避免邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 控制邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)

施工工序的設(shè)計(jì)。第一級(jí)坡開(kāi)挖時(shí)，要控制邊坡變形規(guī)模，高度重視開(kāi)挖速度，要在邊坡有一定的穩(wěn)定性時(shí)再開(kāi)挖。第三級(jí)邊坡開(kāi)挖時(shí)，要防止失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)，要加強(qiáng)對(duì)第四級(jí)邊坡的預(yù)應(yīng)力錨索。

3.5 加大風(fēng)險(xiǎn)控制力度

做好施工方案細(xì)節(jié)的調(diào)整。如果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，應(yīng)同時(shí)開(kāi)展開(kāi)挖和支護(hù)工作，遵循自上而下的原則，促進(jìn)開(kāi)挖活動(dòng)的順利進(jìn)行。但在風(fēng)險(xiǎn)增加情況下，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性，以此來(lái)調(diào)整施工工作。

為提高風(fēng)險(xiǎn)源的管控措施，應(yīng)結(jié)合針對(duì)性原則，促進(jìn)安全技術(shù)交底工作的順利進(jìn)行。構(gòu)建工程項(xiàng)目施工安全重大危險(xiǎn)源臺(tái)賬，嚴(yán)格監(jiān)督和管理重大危險(xiǎn)源[6]。主動(dòng)公示該工程項(xiàng)目的施工安全重大危險(xiǎn)源，加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)化管理方式的應(yīng)用，不斷提高重大危險(xiǎn)源的管理水平。