基于指標(biāo)體系法的高邊坡施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)用分析

■李莉萍

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司，福州 350001)

0 引言

隨著我國山區(qū)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展， 山區(qū)高速公路高邊坡數(shù)量也越來越多。 以福建省為例，截止2015年，福建省通車?yán)锍坛^5000km，運(yùn)營路塹高邊坡數(shù)量超過5000 處。由于其高邊坡具有數(shù)量多、地質(zhì)條件復(fù)雜、公路施工周期短等特點(diǎn)， 在工程施工期常有坡體變形破壞等情況發(fā)生，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。因而預(yù)判和保障高速公路路塹高邊坡施工期的安全， 加強(qiáng)施工安全風(fēng)險(xiǎn)源的辨識與過程安全控制，則顯得尤為重要。

邊坡風(fēng)險(xiǎn)管理起源于上世紀(jì)80 年代，至1990 年，歐美和我國香港地區(qū)逐步開展了較系統(tǒng)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)管理研究[1]；2005 年國際滑坡風(fēng)險(xiǎn)管理會(huì)議基本確立了滑坡風(fēng)險(xiǎn)評估及管理的理論框架[2]。目前國內(nèi)外關(guān)于邊坡風(fēng)險(xiǎn)研究主要針對于坡體的穩(wěn)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(fēng)險(xiǎn)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(biāo)法進(jìn)行邊坡施工階段的總體風(fēng)險(xiǎn)評估進(jìn)行分析與應(yīng)用研究。

1 施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估

為加強(qiáng)工程建設(shè)領(lǐng)域安全管理， 規(guī)范工程施工安全措施，交通運(yùn)輸部2015 年要求對高速公路路塹邊坡開展施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作并建立安全風(fēng)險(xiǎn)評估制度[5]?？傮w風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)論用來指導(dǎo)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)源判識和分析，并作為專項(xiàng)施工方案的編制依據(jù)。鑒于我國工程地質(zhì)條件的地域性較強(qiáng)，且邊坡施工安全的因素復(fù)雜，對于總體評估，《指南》[5]推薦采用“專家調(diào)查評估法”和“指標(biāo)體系法”。 總體風(fēng)險(xiǎn)評估主要依據(jù)工程地質(zhì)勘察、施工圖設(shè)計(jì)文件、現(xiàn)場調(diào)查及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，對邊坡工程的建設(shè)規(guī)模、地質(zhì)條件、誘發(fā)因素、施工環(huán)境和資料完整性等5項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行評估。

“指標(biāo)體系法”， 主要分析邊坡施工安全影響的主要因素，細(xì)化上述5 項(xiàng)評估大類，分為邊坡高度、坡形坡率；地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水；施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響；工程措施類型、周邊環(huán)境；地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)文件等11項(xiàng)評估指標(biāo)內(nèi)容。 采用“指標(biāo)體系法”需結(jié)合具體邊坡工程的建設(shè)特點(diǎn)， 考慮施工階段的安全影響因素提出具體評估指標(biāo)，并分析各指標(biāo)的主要性排序(即權(quán)重系數(shù))，進(jìn)行評估量化和風(fēng)險(xiǎn)等級評判。綜合其評估方法，其主要思路為“定性分析、定量計(jì)算、定性評判”，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

2 評估指標(biāo)重要性排序

在邊坡工程建設(shè)施工過程中， 存在的安全事故有兩大類：邊坡失穩(wěn)、工程建設(shè)事故。針對相應(yīng)的危險(xiǎn)、危害事故可以將各類因素分為邊坡內(nèi)在因素和外界因素綜合考慮。 邊坡內(nèi)在主體因素主要有邊坡高度、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水、周邊環(huán)境等；邊坡外界主體因素主要有坡形坡率、施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響、工程措施類型、地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)文件等。

采用“指標(biāo)體系法”對各評估指標(biāo)的重要性排序和權(quán)重分析， 主要考慮各邊坡工點(diǎn)的具體指標(biāo)在施工階段對安全影響的大小和危險(xiǎn)程度?？紤]邊坡失穩(wěn)，首先分析邊坡內(nèi)在因素，如邊坡高度、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地下水等，及坡形坡率等；考慮邊坡建設(shè)事故，首先考慮邊坡外界因素，如邊坡施工季節(jié)、自然災(zāi)害的影響、工程措施類型、地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)文件，及周邊環(huán)境等。

同時(shí)， 考慮分項(xiàng)工程在施工階段的安全隱患大小及危險(xiǎn)程度高低等明確評估指標(biāo)的重點(diǎn)因素， 進(jìn)行權(quán)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(hù)加固工程量大、雨季施工、勘察設(shè)計(jì)資料不足、古老滑坡施工等，對施工安全影響明顯的個(gè)因進(jìn)行分項(xiàng)分析和排序。

3 評估指標(biāo)綜合分析

采用“指標(biāo)體系法”量化評估，即結(jié)合單個(gè)邊坡工程特點(diǎn)， 考慮主要影響因素對上述11 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化評分。 鑒于邊坡工程地質(zhì)條件復(fù)雜、區(qū)域差異大，施工安全影響因素多等因素，在分項(xiàng)評估指標(biāo)過程中，應(yīng)參考指南[5]從施工安全角度綜合分析與評分。

(1)不良地質(zhì)現(xiàn)象(含老滑坡地貌)：指對工程建設(shè)不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、泥石流、巖溶等。其從宏觀上控制了一個(gè)地區(qū)一種或多種地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)程度和變化的總體趨勢， 是進(jìn)行區(qū)域邊坡場地安全的重要內(nèi)容。不良地質(zhì)現(xiàn)象由兩個(gè)系列組成：有無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)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(shí)，邊坡平臺寬度設(shè)計(jì)，對坡體整體穩(wěn)定性影響明顯，當(dāng)平臺寬度大于4m 時(shí)[7]，邊坡高度宜折減分析；根據(jù)坡體巖土類型分類進(jìn)行高度量化分析，應(yīng)結(jié)合區(qū)域工程地質(zhì)特點(diǎn)，考慮類土質(zhì)邊坡，二元結(jié)構(gòu)邊坡對邊坡高度影響，應(yīng)根據(jù)邊坡巖體類型優(yōu)化取值。

邊坡寬度決定了邊坡的建設(shè)規(guī)模， 防護(hù)加固工程數(shù)量，反映了工程施工周期和安全隱患持續(xù)時(shí)間等。

(3)邊坡坡形坡率：指邊坡開挖后，坡體自身的穩(wěn)定狀態(tài)。 對比自然界極限坡率分析，存在較大困難。 宜結(jié)合坡體巖土體的類型、風(fēng)化程度和破碎情況等條件，將其能達(dá)到的極限穩(wěn)定坡率與邊坡工程設(shè)計(jì)坡率進(jìn)行對比， 以此評估坡率設(shè)計(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)情況。

(4)地層巖性：地層巖性是影響邊坡穩(wěn)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(jiān)硬，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，一般地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度較低，常表現(xiàn)為崩塌落實(shí)等破壞形式；沉積巖和變質(zhì)巖巖性相對軟弱，并發(fā)育層面、片理面等優(yōu)勢性弱面，易形成邊坡變形破壞的依附面，發(fā)育成滑坡、崩塌、傾倒等地質(zhì)病害。

(5)坡體結(jié)構(gòu)：主要考慮場區(qū)小范圍的坡體物質(zhì)組成、風(fēng)化程度、破碎程度、不利結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度等。 評估階段應(yīng)綜合考慮坡體的常見病害類型進(jìn)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(wěn)定性影響，應(yīng)根據(jù)邊坡巖體類型確定，對土質(zhì)邊坡影響較大，巖體邊坡影響次之。

(7)施工季節(jié)：對福建地區(qū)，受持續(xù)強(qiáng)降雨及臺風(fēng)影響明顯，應(yīng)避免雨季施工。

(8)勘察設(shè)計(jì)資料完整性：在依據(jù)指南要求基礎(chǔ)上，應(yīng)綜合分析邊坡的防護(hù)加固工程是否滿足工程穩(wěn)定需要等。

4 工程應(yīng)用

本文以寧德屏古高速公路K10+150～K10+400 右側(cè)邊坡為例。 該邊坡為類土質(zhì)邊坡，最高處為40.3m，共5階；表層為坡積粉質(zhì)粘土-全風(fēng)化凝灰熔巖；主體為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖， 坡腳中風(fēng)化凝灰熔巖RQD 約30%；坡體中存在順向緩傾的風(fēng)化界面， 邊坡覆蓋層較厚且?guī)r土結(jié)構(gòu)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(biāo)體系法，結(jié)合指南要求，并充分考慮邊坡工程特點(diǎn)及安全影響因素， 其總體風(fēng)險(xiǎn)評估分值為51.2，等級為Ⅲ級，高度風(fēng)險(xiǎn)邊坡(見表1)；應(yīng)進(jìn)行施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估， 并明確各施工工序風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行總體評估工作。 本段山區(qū)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(fā)育。 表層多為第四系坡積粘性土、殘積粘性土，下部為全強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化地層，多為凝灰熔巖，遇水易軟化。其中，近古田段以土質(zhì)、類土質(zhì)邊坡為主，坡體孤石分布；近屏南段二元結(jié)構(gòu)邊坡為主。 全線土質(zhì)邊坡約60%，類土質(zhì)邊坡約15%，二元結(jié)構(gòu)邊坡占比19%，巖質(zhì)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(zhì)影響。

按上述評估過程對屏古高速公路95 處路塹高邊坡進(jìn)行施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估工作， 按路塹高邊坡風(fēng)險(xiǎn)等級分類：等級Ⅰ(低度風(fēng)險(xiǎn))路塹高邊坡有0 處；等級Ⅱ(中度風(fēng)險(xiǎn))路塹高邊坡有65 處；等級Ⅲ(高度風(fēng)險(xiǎn))路塹高邊坡有29 處；等級Ⅳ(極高風(fēng)險(xiǎn))路塹高邊坡有1 處。

表1 總體風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系取值及權(quán)重排序

在30 處等級Ⅲ(高度風(fēng)險(xiǎn))及以上的邊坡中，土質(zhì)邊坡約占50%，類土質(zhì)邊坡約占26.7%，二元結(jié)構(gòu)邊坡約占16.7%， 巖質(zhì)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(jié)論

(1)結(jié)合福建省高速公路路塹高邊坡施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估的應(yīng)用，采用指南[5]推薦的指標(biāo)體系法較好地對邊坡的施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行了量化和風(fēng)險(xiǎn)等級分級，具有較強(qiáng)的可操作性、可靠性。

(2)采用指標(biāo)體系法進(jìn)行總體施工安全評估時(shí)，應(yīng)結(jié)合邊坡工點(diǎn)的具體工程地質(zhì)條件、建設(shè)規(guī)模特征、防護(hù)工程措施類型、周邊構(gòu)筑物及外界環(huán)境等信息數(shù)據(jù)，依據(jù)本文推薦的排序原則， 進(jìn)行評估指標(biāo)的權(quán)重排序， 其客觀性、準(zhǔn)確性及可靠性較強(qiáng)。

(3)對于指標(biāo)體系法的各項(xiàng)評估指標(biāo)，應(yīng)結(jié)合詳細(xì)分析邊坡工程的區(qū)域性地質(zhì)特征，邊坡病害類型，破壞機(jī)理及模式，常見病害類型，季節(jié)性降雨特征等數(shù)據(jù)，結(jié)合指南推薦評分方法進(jìn)行綜合評分。