四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價與處治

摘要 文章研究了四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價與處治問題。在高速公路建設(shè)和運營過程中，邊坡失穩(wěn)是一個重要的風(fēng)險因素，會直接影響公路的安全穩(wěn)定運營。研究通過分析識別風(fēng)險因素，建立了邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險評價指標(biāo)體系。通過專家問卷調(diào)查和層次分析法，確定了最終的風(fēng)險評價指標(biāo)體系，并計算了各指標(biāo)的權(quán)重。研究結(jié)果表明，地質(zhì)構(gòu)造因素、水文因素和邊坡形態(tài)因素是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要因素。這些研究成果對于邊坡失穩(wěn)風(fēng)險的評價和處治具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞 高速公路；邊坡；風(fēng)險管理

中圖分類號 U416.14文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0141-03

0 引言

高速公路施工過程中往往會對山體產(chǎn)生劇烈擾動，在不良地質(zhì)條件與人類工程活動的共同作用下，高速公路極易發(fā)生大規(guī)模的邊坡災(zāi)害等重大災(zāi)害，直接影響了高速公路的建設(shè)。同時，施工過程中也會發(fā)生坡體應(yīng)力變化，形成潛在的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險。在高速公路正式運營通車后，受降雨、地震等多重因素影響下[1]，極易產(chǎn)生邊坡災(zāi)害，邊坡災(zāi)害出現(xiàn)的時間、空間具有很強的不確定性，嚴(yán)重制約了高速公路長期安全穩(wěn)定的運營。

1 風(fēng)險指標(biāo)體系建立

1.1 風(fēng)險指標(biāo)評價體系構(gòu)建思路

通過文獻研究和實地調(diào)研的方式，分析識別該項目的相關(guān)風(fēng)險因素，羅列初始風(fēng)險評價指標(biāo)清單，利用層次分析法建立初始高速公路邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險評價指標(biāo)體系，設(shè)計風(fēng)險指標(biāo)調(diào)查問卷并開展調(diào)查，利用專家問卷結(jié)論篩選風(fēng)險指標(biāo)，進而建立高速公路邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險評價指標(biāo)體系。

1.2 初始風(fēng)險評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

該文通過對國內(nèi)外關(guān)于高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險相關(guān)研究進行文獻調(diào)研[2]，結(jié)合對此類項目現(xiàn)場的實地走訪，對此類項目風(fēng)險進行識別，將風(fēng)險分別從巖體物理力學(xué)、邊坡形態(tài)、水文因素、地質(zhì)構(gòu)造、其他因素5個方面[3]進行分類，并且根據(jù)此類風(fēng)險發(fā)生途徑和引發(fā)后果對指標(biāo)進一步分類。具體等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

1.3 最終風(fēng)險評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

在文獻調(diào)研法、實地考察法得出5個一級、24個二級指標(biāo)風(fēng)險評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，再用專家咨詢法進一步驗證兩級評價指標(biāo)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性和權(quán)威性，最終確定適合高速公路運營期路坎邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險評價指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。

1.3.1 調(diào)研問卷的設(shè)計

邀請的專家都是在特定領(lǐng)域有豐富工作經(jīng)驗的工作人員，或者是有較高理論素養(yǎng)水平的政府工作人員，選擇的專家數(shù)量為11名。

該次問卷的主題為“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價影響因素重要性調(diào)查”，問卷內(nèi)容主要是風(fēng)險評價指標(biāo)重要性判斷，24道選擇題，表示被調(diào)查者需要對24個風(fēng)險指標(biāo)進行重要性判斷。

問卷將評價選項分為“不重要（1分）”“較不重要（2分）”“一般重要（3分）”“比較重要（4分）”與“非常重要（5分）”。專家對指標(biāo)評估分值給出專家信心指數(shù)Wi。專家信心指數(shù)是指專家對評估對象的認(rèn)識程度、類似工作經(jīng)驗、專業(yè)技術(shù)水平給出評估。如專家認(rèn)為自己的評估結(jié)果可靠，則信心指數(shù)高，則Wi=1；如果對評估對象不了解，則Wi=0；介于兩者之間時，可視具體情況給出Wi=0～1（小數(shù)點后取1位）。最后按以下公式（1）計算出評估結(jié)果。

H=∑（Wi×Xi）÷∑Wi （i=1～4） （1）

式中，Xi——分項評定等級（124）；Wi——各專家評定信心指數(shù)；H——評定目標(biāo)專家評分。

專家組評估結(jié)果，是在各專家組成員評定等級的基礎(chǔ)上取平均分，即各專家組成員評定的H值累加除以專家總數(shù)，得出H的平均值，并按表2進行重要程度劃分，如表2所示。

1.3.2 專家評價指標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計分析

根據(jù)表2公路邊坡專家調(diào)查法重要程度劃分標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過專家對巖體堅硬強度、地下水、地震等24個初始指標(biāo)（見表3）進行專業(yè)評價，研判并篩選掉“新構(gòu)造運動、節(jié)理發(fā)育情況、植被覆蓋、重度、沖溝發(fā)育程度”等5個指標(biāo)，最終確定出“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價體系”所示的19個最終指標(biāo)。

根據(jù)專家評定打分及專家信心指數(shù)的統(tǒng)計和計算，得出以下結(jié)果。

經(jīng)統(tǒng)計結(jié)果分析，初始評價指標(biāo)共計24個，其中非常重要的評價指標(biāo)有7個，比較重要評價指標(biāo)有9個，一般重要評價指標(biāo)有3個，較不重要和不重要評價指標(biāo)有5個。根據(jù)表2邊坡專家調(diào)查法重要程度劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分，較不重要和不重要指標(biāo)不納入評價指標(biāo)范圍，最終確定最終指標(biāo)為19個。

1.3.3 最終風(fēng)險評價指標(biāo)體系

經(jīng)過專家問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，專家對四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價體系指標(biāo)之間的共同度也處于較高水平，故此次問卷都有效，同時也表明此次調(diào)查問卷的指標(biāo)設(shè)計可以通過四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價體系的測量，其中篩選出二級指標(biāo)19個。

2 風(fēng)險評價與實踐

2.1 層次分析評價模型建立

在評價的時候，最為關(guān)鍵的就是如何定量識別受到不確定性風(fēng)險因素影響的風(fēng)險因素，風(fēng)險因素不是一成不變的，而是動態(tài)變化的，如何對這些動態(tài)變化的因子進行較好的掌握，對后續(xù)工程風(fēng)險評價而言意義重大[4]。

基于地質(zhì)特點，在綜合考慮諸多不確定性風(fēng)險因素的基礎(chǔ)上進行層次分明評價模型的建立，針對可能會出現(xiàn)的風(fēng)險事件展開風(fēng)險評價分析，對風(fēng)險事件的風(fēng)險等級進行確定。

2.2 層次分析法指標(biāo)權(quán)重的計算

該文采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，確定上、下層之間元素的隸屬關(guān)系。對于同一層次的各元素，該文根據(jù)T.L.Satty的1—9比較標(biāo)度，進行重要性的兩兩比較，統(tǒng)計后可得到下一層因素相對于上層因素的判斷矩陣。

邀請的專家包括高速公路養(yǎng)護單位及項目專家、高速公路運營公司專家、高速公路設(shè)計單位專家以及高管局專家等10名。根據(jù)各專家對該段高速公路的工程概況及現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果并通過德爾菲法討論，匯總各位專家給出的結(jié)果，進行平均值進行計算，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理得出以下判斷矩陣，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

研究得出，對于一級指標(biāo)而言，由地質(zhì)結(jié)構(gòu)引發(fā)邊坡不穩(wěn)定發(fā)生的概率最高，為 32.1%；其次是水文因素及邊坡形態(tài)因素，分別為24.8%、21.6%。相比之下，其他因素發(fā)生概率較小，為13%；巖體物理力學(xué)發(fā)生概率為8.4%，影響最小。對于二級指標(biāo)而言，地質(zhì)構(gòu)造風(fēng)險層次下，巖體完整性風(fēng)險的現(xiàn)象發(fā)生概率相對較大，為20.45%；邊坡形態(tài)風(fēng)險層次下，邊坡防護工程發(fā)生概率相對較大，為10.43%；水文因素風(fēng)險層次下，地面排水發(fā)生概率較大，為12.95%；巖土體內(nèi)在物理因素風(fēng)險層次下，黏聚力概率較大，為5.44%；其他因素風(fēng)險層次下，地震影響概率較大，為5.37%。

3 日常養(yǎng)護措施

開展四川某高速路段邊坡穩(wěn)定性研究，提出高速公路路段邊坡穩(wěn)定性日常管控應(yīng)對舉措，分別從養(yǎng)護人員意識、資金投入、隱患排查等方面做好風(fēng)險防控工作。

3.1 加強組織領(lǐng)導(dǎo)，增強人員邊坡失穩(wěn)防范意識

各營運公司要深刻認(rèn)識到邊坡穩(wěn)定性的重要意義，切實擔(dān)負(fù)起防范邊坡失穩(wěn)情況造成人民生命財產(chǎn)損失的責(zé)任，層層壓實責(zé)任，抓好組織實施。制定詳細(xì)的邊坡失穩(wěn)防治應(yīng)急預(yù)案，定期開展演練，加強監(jiān)督檢查，健全落實隱患整改跟蹤及閉環(huán)管理制度，從根本上提高從業(yè)人員的邊坡失穩(wěn)防范意識。

3.2 加強邊坡巡查工作，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險隱患及處理隱患

邊坡巡檢由經(jīng)常性巡檢、定期巡檢、專項巡檢三部分構(gòu)成[5]。邊坡經(jīng)常性巡檢，主要是指邊坡維護管理人員對邊坡附屬設(shè)施正常工作狀態(tài)和邊坡病害發(fā)育情況所開展的巡視檢查工作，對出現(xiàn)了異常變化的邊坡，應(yīng)該針對各種病害的嚴(yán)重程度，提供適當(dāng)?shù)墓莛B(yǎng)對策和意見。定期巡檢是由專業(yè)技術(shù)人員對邊坡實施檢查，全面評估邊坡的安全等級和風(fēng)險級別。對在經(jīng)常性巡檢和定期巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的防護加固支擋設(shè)施破壞等嚴(yán)重問題，立即開展專項檢測工作，并提供具有較強針對性的處治方案。

3.3 保障養(yǎng)護資金有效投入，及時處治存在風(fēng)險隱患的邊坡

根據(jù)上述結(jié)論，邊坡形態(tài)因素風(fēng)險占比12.29%，但是邊坡防護工程卻占比5.94%，綜合排名第3位，所以防護工程對保證道路使用品質(zhì)、提高投資效益具有重要的意義。坡面防護主要是防止坡面被雨水沖刷，降低因為溫差和濕度變化對邊坡穩(wěn)定性的影響，防止和延緩巖土表面的風(fēng)化、破碎和剝蝕，從而保護邊坡的整體穩(wěn)定性。常見的邊坡防護工程包括擋墻、抗滑樁、錨索抗滑樁、錨定板、土釘墻、微型樁群等。

3.4 加強邊坡附屬設(shè)施日常維護，保障水系暢通

根據(jù)上述結(jié)論，水文因素風(fēng)險占比14.12%，地面排水占比7.37%，綜合排名第2位，排水措施可以分為地表水排水和地下排水措施。在地表排水工程中常見的排水方法為設(shè)置邊溝、截水溝、坡腳排水溝、排水管、邊坡截流槽等進行引流，將地表中的水導(dǎo)出[6]。地下排水措施常用的方法為設(shè)置滲溝、明溝、暗溝、排水平孔等，而針對地面排水溝破損的危害主要是降雨時不能有效地將水排出坡體，殘留雨水將沖刷并下滲于坡體，由此導(dǎo)致了坡度表層的沖刷、巖土體抗剪切強度的降低、穩(wěn)定性降低等問題。

3.5 加強邊坡位移監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)病害及處治

邊坡的位移監(jiān)測能有效監(jiān)測邊坡的穩(wěn)定性，邊坡監(jiān)測分為兩類：一是人工進行邊坡位移觀察，主要觀察坡頂是否有裂縫、坡頂截水溝是否有破壞、坡面及路面是否有隆起現(xiàn)象等[7]；二是進行儀器的邊坡監(jiān)測，現(xiàn)在市面上主要都是通過衛(wèi)星進行觀測，但是精度也有很大差異，在特別不穩(wěn)定的邊坡上最常用的就是位移針，它是利用在不穩(wěn)定山體上埋設(shè)位移針并永久固定，然后在一定時間范圍內(nèi)通過衛(wèi)星觀察其位移變化。通過邊坡位移的監(jiān)測可以最快地發(fā)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)邊坡狀態(tài)及時采取相應(yīng)的措施。

4 結(jié)論

隨著高速公路的快速發(fā)展，高速公路路塹邊坡由于不穩(wěn)定性發(fā)生災(zāi)害并造成大量人員傷亡及財產(chǎn)損失的事故時有發(fā)生，已引起了國內(nèi)外工程管理技術(shù)人員和專家學(xué)者的高度關(guān)注。在研究和消化前期所取得的經(jīng)驗或教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，將“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險評價與處治”作為該研究題目，通過專家調(diào)查法、層次分析法及模糊綜合評價法對高速公路邊坡進行建模分析，構(gòu)建新的指標(biāo)體系，明確問題導(dǎo)向，提出應(yīng)對策略，意在為“防患于未然”提供參考。

參考文獻

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[7]范文， 鄧龍勝， 曹琰波， 等. 公路邊坡病害預(yù)測與穩(wěn)定性評價[M]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2020.

收稿日期：2023-11-20

作者簡介：余濤（1988—），男，研究生，工程師，從事高速公路建設(shè)與養(yǎng)護工作。