路塹高邊坡總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制探究

資新 陳登峰

摘 要：路塹高邊坡工程由于存在諸多的不利因素，所在地均存在地形、地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多變性和不均質(zhì)性，使得高邊坡施工穩(wěn)定性涉及的問題十分復(fù)雜，施工期間高邊坡變形破壞事例頻發(fā)?；谶@一現(xiàn)狀，依托云南省格巧高速公路，提出一套操作性強(qiáng)的高邊坡總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制方案，并將方案與實(shí)踐相結(jié)合，更好的指導(dǎo)高邊坡工程實(shí)施，確保施工安全。

關(guān)鍵詞：路塹高邊坡；安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；風(fēng)險(xiǎn)控制；格巧高速公路；施工安全

中圖分類號(hào)：U416.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）22-0171-03

Abstract： The construction stability of high cutting slope is very complicated because of many unfavorable factors， such as the complexity of topography and geological conditions， variability and inhomogeneity in the location of cutting high slope engineering， which makes the stability of high slope construction very complicated. The deformation and failure of high slope occurred frequently during the construction period. Based on this situation， relying on the Geqiao Expressway in Yunnan Province， this paper puts forward a set of operational high slope overall safety risk assessment and slope risk control scheme， and combines the scheme with practice to better guide the implementation of high slope engineering. Ensure the safety of construction.

Keywords： cutting high slope； safety risk assessment； risk control； Geqiao expressway； construction safety

引言

隨著十八屆五中全會(huì)的召開以及“十三五”交通規(guī)劃的貫徹落實(shí)，云南省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)掀起新一輪建設(shè)高峰，云南確立綜合交通建設(shè)5年大會(huì)戰(zhàn)目標(biāo)，明確提出從2016年開始5年內(nèi)將投資10000億元建設(shè)綜合交通運(yùn)輸路網(wǎng)。

云南省山嶺重丘區(qū)地形所占面積較大，公路穿行于崇山峻嶺中，由于高速公路路線等級(jí)高、路面寬、開挖量大，不可避免的產(chǎn)生大量路塹高邊坡，加之云南省地質(zhì)條件復(fù)雜、施工工期短等因素，施工期間路塹高邊坡變形破壞等事故時(shí)有發(fā)生，既增加了投資，又延誤了工期，有的甚至造成嚴(yán)重的社會(huì)影響。

以云南東川格勒至巧家葫蘆口高速公路（格巧高速公路）20個(gè)高邊坡為例，本文開展公路高邊坡總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制方案探究，探討大量高邊坡從風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定、重點(diǎn)高邊坡研究到研究成果應(yīng)用和檢驗(yàn)的高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制方案，提出了一套操作性強(qiáng)的公路高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制手段、方法，可用于指導(dǎo)公路、鐵路高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制，對(duì)其他類型的高邊坡的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制也具有一定的指導(dǎo)意義。

1 路塹高邊坡總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估思路

1.1 總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象

根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南（試行）》中相關(guān)規(guī)定，高速公路路塹高邊坡工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是以高速公路全線的路塹工程整體為評(píng)估對(duì)象，對(duì)沿線高于20m的土質(zhì)邊坡、高于30m的巖質(zhì)邊坡；老滑坡體、巖堆體、老錯(cuò)落體等不良地質(zhì)體地段開挖形成的不足20m的邊坡；膨脹土、高液限土、凍土、黃土等特殊巖土地段開挖形成的不足20m的邊坡；城鄉(xiāng)居民居住區(qū)、民用軍用地下管線分布區(qū)、高壓鐵塔附近等施工場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜地段開挖形成的不足20m的邊坡[1]。

1.2 評(píng)估流程

1.2.1 準(zhǔn)備階段

（1）成立評(píng)估小組，明確職責(zé)分工。

（2）明確評(píng)估對(duì)象和范圍，收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)法律和標(biāo)準(zhǔn)，了解同類工程的事故情況。

（3）現(xiàn)場(chǎng)查勘評(píng)估對(duì)象的地理、水文、氣象條件，收集工程建設(shè)有關(guān)資料。

1.2.2 開展總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)建立的安全評(píng)估指標(biāo)體系，用定性和定量相結(jié)合的方法初步分析本項(xiàng)目高邊坡在施工過程中的孕險(xiǎn)環(huán)境與致險(xiǎn)因子，估測(cè)施工中發(fā)生重大事故的可能性，確定項(xiàng)目總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.2.3 制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則的相關(guān)規(guī)定，提出風(fēng)險(xiǎn)源的專項(xiàng)評(píng)估控制要點(diǎn)和監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、預(yù)警措施。

2 邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制

2.1 邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制思路

在路塹高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得出沿線各邊坡的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)后，需要結(jié)合實(shí)際情況給出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施及建議。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)接收準(zhǔn)則與控制對(duì)策和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管理措施表，對(duì)路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)從路塹高邊坡典型事故防范措施、現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理措施、路塹高邊坡施工預(yù)警、路塹高邊坡施工監(jiān)測(cè)、路塹高邊坡加固防護(hù)、Ⅲ級(jí)及以上風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控管理措施等幾個(gè)方面提出建議和應(yīng)對(duì)措施，根據(jù)各邊坡特點(diǎn)，對(duì)每個(gè)邊坡提出相應(yīng)的建議及風(fēng)險(xiǎn)控制措施，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的邊坡需進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算，并給出相關(guān)改善建議。

2.2 高度風(fēng)險(xiǎn)邊坡控制手段及流程

“路塹高邊坡總體安全評(píng)估”的核心就是要闡明邊坡實(shí)施過程中所存在的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并從多個(gè)角度對(duì)降低邊坡實(shí)施過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)意見。在降低高邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中，較為重要的手段是對(duì)高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

高邊坡巖土體具有地質(zhì)體所具備的“地質(zhì)過程”特性，在對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究的過程中可充分利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)-力學(xué)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用數(shù)值模擬方法實(shí)現(xiàn)高邊坡變形破壞演變的全過程模擬和過程控制，根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)判[2，3]。

3 研究實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目背景

格巧高速公路起于昆明市東川區(qū)格勒村，止于巧家縣葫蘆口鎮(zhèn)，全長(zhǎng)約58.96km公里，進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的高邊坡合計(jì)20處，沿線土體較為破碎，東川又為云南省地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地，高邊坡施工難度較大。

3.2 總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)格巧高速公路20處高邊坡采用指標(biāo)體系法和專家評(píng)估法進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估，評(píng)估過程不做分析論述，最終評(píng)估結(jié)果為：沿線20處高邊坡中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為II級(jí)（中度風(fēng)險(xiǎn)）的高邊坡共有9處，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)（高度風(fēng)險(xiǎn)）的高邊坡共有11處。

3.3 高邊坡風(fēng)險(xiǎn)控制方案

經(jīng)總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其中荷塘村1號(hào)高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)為Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，且指標(biāo)體系法評(píng)價(jià)分值較高，下文將以該邊坡為例，進(jìn)行相應(yīng)的分析論證，給出相關(guān)的實(shí)施方案。

荷塘村1號(hào)高邊坡全長(zhǎng)421m，邊坡開挖最高處高度為44.7m，分五級(jí)開挖，采用三維網(wǎng)植草+壓力分散型錨索格梁+路塹墻進(jìn)行防護(hù)。根據(jù)該路段工程地質(zhì)勘察可知，該邊坡主要涉及碎石土及粉質(zhì)粘土層。

根據(jù)實(shí)際工程需求，分別對(duì)該高邊坡進(jìn)行了四種不同工況條件下數(shù)值模擬計(jì)算，即：原始邊坡、全開挖不支護(hù)、逐級(jí)開挖支護(hù)、逐級(jí)開挖支護(hù)考慮運(yùn)輸動(dòng)載，綜合的對(duì)高邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，并優(yōu)化開挖及支護(hù)方案。運(yùn)用極限平衡法以及有限元強(qiáng)度折減法分別對(duì)邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

在降雨影響下，坡頂仍受拉應(yīng)力和剪應(yīng)力同時(shí)作用，以拉應(yīng)力為主，坡底以剪應(yīng)力為主；有限元計(jì)算給出的臨界強(qiáng)度折減系數(shù)SRF=0.92，極限平衡法給出的最小安全系數(shù)為FS=0.91的結(jié)果基本一致。由模擬結(jié)果可知降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響有限（自重情況下：SRF=1.02，F(xiàn)S=0.995；降雨條件下：SRF=0.92，F(xiàn)S=0.91），但降雨條件下可以確定全坡面開挖邊坡失穩(wěn)，發(fā)生滑坡。采用相應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，開挖采用不同工法，開挖及防護(hù)過程中考慮運(yùn)輸荷載分析情況。

采用不同工法開挖及防護(hù)邊坡時(shí)，分析結(jié)論如下表1。

4 結(jié)束語

本項(xiàng)研究提出的公路高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制研究思路和方法已在云南省功東高速公路、格巧高速公路、小龍高速公路高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制中得到應(yīng)用，保證了高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間的安全。

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