淺析已運(yùn)營高速公路高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作研究

黃舉松+卿翠貴+姚文杰

摘 要： 山區(qū)高速公路建設(shè)中涉及了大量的邊坡工程問題，建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件、邊坡工程特點(diǎn)及交通運(yùn)營要求的高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢評(píng)系統(tǒng)，并結(jié)合邊坡工程監(jiān)測，有利于開展已運(yùn)營高速公路高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作，保障高速公路安全運(yùn)營。

關(guān)鍵詞： 高速公路； 高邊坡； 安全風(fēng)險(xiǎn)防控； 邊坡工程監(jiān)測

Abstract： A large number of slope engineering problems are involved in the construction of expressways in mountainous areas. It is advantageous to implement high slope safety risk control and ensure the safety of operated expressway by establishing a set of safety risk assessment system for high slope based on the geological environment， the characteristics of slope engineering and the requirements of traffic operation combining with slope engineering monitoring.

Key Word ：Expressway； high slope； Safety risk control； Slope engineering monitoring

改革開放以來，快捷的公路運(yùn)輸在交通系統(tǒng)中得到迅速發(fā)展，高速公路作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，在交通運(yùn)輸業(yè)中有著舉足輕重的地位，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，高速公路亦不斷往山區(qū)延伸，不可避免遇到大量的路塹高邊坡工程。雖然在高速公路施工期間邊坡都進(jìn)行了治理，但由于邊坡工程問題的復(fù)雜性，高速公路沿線仍有許多邊坡存在安全隱患，經(jīng)過多年的經(jīng)營，這其中既有因?yàn)榈刭|(zhì)原因引起的邊坡體本身的病害，也有邊坡治理工程措施產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害。因山區(qū)高速公路路塹邊坡地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜、災(zāi)害突發(fā)性高，社會(huì)危害大，故其邊坡穩(wěn)定與安全問題較為突出，為確保邊坡的長期穩(wěn)定，開展邊坡安全防控工作，提出相應(yīng)的安全防控措施與治理對(duì)策建議，必要時(shí)開展安全監(jiān)測預(yù)警工作或?qū)嵤┭a(bǔ)強(qiáng)加固工程措施，對(duì)山區(qū)高速公路的安全暢通運(yùn)營和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值[1]。

1. 高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢評(píng)系統(tǒng)

為加強(qiáng)高速公路的安全運(yùn)營，探索以簡便、快速、經(jīng)濟(jì)判斷高邊坡的風(fēng)險(xiǎn)狀況，為營運(yùn)邊坡養(yǎng)護(hù)分類管理、科學(xué)治理提供決策依據(jù)，采取合理措施加強(qiáng)高邊坡的安全防控工作，就必須建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合邊坡工程特點(diǎn)與交通運(yùn)營要求的高邊坡安全檢查與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。該套標(biāo)準(zhǔn)體系須具備以下要點(diǎn)：（1）綜合高邊坡檢查的內(nèi)容和方法；（2）綜合考慮了影響邊坡穩(wěn)定性及滑坡后果的各種因素，并根據(jù)各種影響因素的重要性對(duì)其賦以不同的權(quán)重，以此量化計(jì)算每個(gè)邊坡的風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)。（3）在量化高邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)高邊坡風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)從高到低進(jìn)行排序和分類，以滿足邊坡管養(yǎng)單位對(duì)邊坡實(shí)施分類管理、合理安排養(yǎng)護(hù)資金、按輕重緩急優(yōu)先選擇風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)較高的邊坡進(jìn)行加固治理的決策需要。

高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢評(píng)系統(tǒng)主要涵蓋邊坡穩(wěn)定性評(píng)估和滑坡后果評(píng)估兩個(gè)部分。邊坡的穩(wěn)定性評(píng)估主要有定性分析和定量分析兩大類[2]，其中定性分析以赤平極射投影法、工程地質(zhì)類比法為主，定量分析以極限平衡法、數(shù)值分析法等為主。滑坡后果評(píng)估的方法有模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。

2. 高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢查

高邊坡的風(fēng)險(xiǎn)檢查主要包括基礎(chǔ)信息收集和現(xiàn)場信息調(diào)查兩個(gè)方面內(nèi)容，其中現(xiàn)場信息調(diào)查包括地質(zhì)情況調(diào)查和邊坡病害調(diào)查。

2.1 邊坡基礎(chǔ)信息收集

邊坡基礎(chǔ)信息收集主要包括邊坡位置、里程等；邊坡特征，包括坡高、坡角、坡向、坡腳長度等；巖體狀況、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)；地下水發(fā)育狀態(tài)與分布規(guī)律；邊坡防護(hù)加固工程措施；邊坡地形地貌條件；坡體結(jié)構(gòu)類型。

2.2 邊坡地質(zhì)情況調(diào)查

現(xiàn)場地質(zhì)情況調(diào)查，主要包括沿線區(qū)域構(gòu)造、每個(gè)邊坡的地形地貌（自然坡度，不良地質(zhì)特征）、地層巖性（巖石風(fēng)化及破碎程度）、地質(zhì)構(gòu)造（不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀）、水文地質(zhì)情況（有無濕地、水泉、池塘、自然沖溝發(fā)育等）等。其中巖質(zhì)邊坡地質(zhì)調(diào)查重點(diǎn)有邊坡的破壞模式、巖體狀況、水的滲入、坡頂坡腳地形特征；土質(zhì)邊坡地質(zhì)調(diào)查重點(diǎn)有坡體材料、水的滲入、坡頂坡腳地形特征；擋土墻地質(zhì)調(diào)查重點(diǎn)有墻后材料、水的滲入、墻頂墻腳地形特征。

2.3 邊坡病害情況調(diào)查

通常來說，公路邊坡病害可以分為坡面變形病害、坡體變形病害及加固防護(hù)工程結(jié)構(gòu)病害三方面，如圖1所示。對(duì)于邊坡病害的檢查要點(diǎn)如表1所示。

此外在進(jìn)行邊坡現(xiàn)場信息調(diào)查時(shí)，應(yīng)現(xiàn)場對(duì)邊坡基礎(chǔ)信息進(jìn)行復(fù)核，不一致時(shí)應(yīng)現(xiàn)場重新調(diào)查。

2.4 邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢查頻率

現(xiàn)代公路建設(shè)中，所涉及的路塹邊坡雖然在施工期間都進(jìn)行了防護(hù)處治，也取得了較好的效果，但由于巖土工程問題的復(fù)雜性，隨著公路運(yùn)營時(shí)間的推移，邊坡病害時(shí)有發(fā)生，且病害種類繁多、隱蔽性較強(qiáng)，特別是突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)公路安全運(yùn)營構(gòu)成嚴(yán)重的安全隱患。及時(shí)的、有針對(duì)性的邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢查在日常的高速公路養(yǎng)護(hù)中變得更為重要。邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)檢查一般分為日常巡檢和定期巡檢兩種類型。

日常巡檢主要由具備一定邊坡工程知識(shí)儲(chǔ)備的管養(yǎng)人員對(duì)線路上重點(diǎn)邊坡進(jìn)行日常的安全風(fēng)險(xiǎn)檢查，其檢查頻率一般可設(shè)置1次/月，在雨季或遇到重大災(zāi)害性天氣宜加密檢查頻率。

定期巡檢主要由專業(yè)的邊坡工程師對(duì)邊坡進(jìn)行全面的安全風(fēng)險(xiǎn)檢查，其檢查頻率一般可設(shè)為半年或1次/年，檢查范圍一般涵蓋整條線路上全部邊坡。經(jīng)檢評(píng)后，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)較高的邊坡及時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的處治。

3. 邊坡工程監(jiān)測

對(duì)于邊坡工程特別是大型復(fù)雜邊坡，除了工程地質(zhì)調(diào)查、測繪、勘探、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)外，動(dòng)態(tài)監(jiān)測是十分重要和不可缺少的手段。因?yàn)閯?dòng)態(tài)監(jiān)測可以提供坡體變化的定量數(shù)據(jù)，是評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性及災(zāi)害預(yù)報(bào)的重要依據(jù)，并提出相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施，對(duì)確保國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。邊坡監(jiān)測主要包括施工安全監(jiān)測、處治效果監(jiān)測及動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測三個(gè)大類。然而運(yùn)營高速公路邊坡監(jiān)測主要為后兩種，只有當(dāng)對(duì)邊坡進(jìn)行加固處治時(shí)，才涉及施工安全監(jiān)測。

已運(yùn)營高速公路高邊坡經(jīng)過安全風(fēng)險(xiǎn)檢評(píng)后，部分風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)較高的邊坡及時(shí)得到了處治，但部分其他邊坡由于經(jīng)濟(jì)條件的限制、施工條件的影響等多方面因素，無法及時(shí)得到處治，此時(shí)，應(yīng)用邊坡工程監(jiān)測來驗(yàn)證處治效果，預(yù)測未治理邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險(xiǎn)性，保障高速公路安全運(yùn)營就顯得尤為重要。

3.1 邊坡人工監(jiān)測

邊坡工程可根據(jù)安全等級(jí)、地質(zhì)環(huán)境、邊坡類型、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和變形控制要求等，適當(dāng)選擇監(jiān)測項(xiàng)目。

目前此類邊坡監(jiān)測主要通過人工按一定頻率去采集預(yù)留監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)收集整理分析和安全穩(wěn)定性評(píng)估，反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行方案的修改和優(yōu)化。

3.2 邊坡自動(dòng)化監(jiān)測

人工監(jiān)測以定期監(jiān)測為主，實(shí)時(shí)性相對(duì)較差，在遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等惡劣條件下，實(shí)施監(jiān)測工作難度較大，數(shù)據(jù)精度相對(duì)低，而自動(dòng)化監(jiān)測可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，無須考慮實(shí)施條件，解決傳統(tǒng)人工監(jiān)測所不能完成的各項(xiàng)指標(biāo)（監(jiān)測頻率低、人為誤差大、人工成本高、效率低、遇到極端天氣無法獲取關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、存在安全隱患無法避免），但其費(fèi)用相對(duì)高昂。

邊坡自動(dòng)化監(jiān)測利用智能傳感器技術(shù)、信號(hào)無線傳輸技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)，從宏觀、微觀相結(jié)合的全方位角度，24小時(shí)在線監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的各種關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，記錄歷史、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，分析未來的走勢，以便輔助監(jiān)測中心及主管部門決策，提升安全保障水平，有效防范和遏制重特大事災(zāi)害事故發(fā)生。

安全監(jiān)測常以儀器量測為主，人工巡視、宏觀調(diào)查為輔，力求儀器量測與人工巡查相結(jié)合；儀器量測常以人工量測為主，重點(diǎn)部位少量自動(dòng)化監(jiān)測；即使進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測的儀表，仍應(yīng)同時(shí)進(jìn)行人工測量，以便做到確保重點(diǎn)，萬無一失[4]。

4. 結(jié)語

（1）建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合邊坡工程特點(diǎn)與交通運(yùn)營要求的高邊坡安全檢查與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)于已運(yùn)營高速公路高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作極為重要。

（2）已運(yùn)營高速公路高邊坡經(jīng)過安全風(fēng)險(xiǎn)檢評(píng)后，部分風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)較高的邊坡及時(shí)得到了處治，仍有部分邊坡未經(jīng)處治，應(yīng)用邊坡工程監(jiān)測來驗(yàn)證處治效果，預(yù)測未治理邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險(xiǎn)性，為保障高速公路安全運(yùn)營提供有力保障。

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