基于指標體系法的邊坡施工安全風(fēng)險評估

許 莉 莉

(西安市市政設(shè)施管理中心，陜西 西安 710016)

1 概述

為迎合國家西部大發(fā)展的戰(zhàn)略需要，公路交通事業(yè)迎來了飛速的發(fā)展，新建或改建山區(qū)公路的等級不斷提高，為滿足高等級公路線性的要求，路基高填深挖段落勢必增多，產(chǎn)生較多的高邊坡，且山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，前期地質(zhì)勘察很難準確查明建設(shè)場地的地質(zhì)條件，這種情況下，施工單位冒然開挖公路邊坡，在邊坡施工中很容易發(fā)生安全事故，施工風(fēng)險等級高，所以在公路邊坡施工前進行風(fēng)險評估工作，對消除施工中可能產(chǎn)生的安全事故具有重要的意義。

2 公路高邊坡總體風(fēng)險評估的特點

公路高邊坡施工風(fēng)險評估是以整個工程中的高邊坡為基礎(chǔ)，分析邊坡在施工過程中產(chǎn)生事故的風(fēng)險因素，主要包括邊坡類型及規(guī)模、工程地質(zhì)條件、施工環(huán)境、誘發(fā)因素以及勘察設(shè)計文件的完整性，根據(jù)對這些因素的分析評價，從而實現(xiàn)對工程高邊坡施工安全的風(fēng)險評估，確定風(fēng)險等級并對風(fēng)險等級較高的邊坡工程提出預(yù)防安全事故的有效控制措施。該項評估工作是在項目施工前開展的，其評估結(jié)果可為高邊坡施工的方案組織設(shè)計提供依據(jù)，不斷優(yōu)化施工方案，預(yù)防安全事故的發(fā)生，大幅提高了施工的質(zhì)量及效率。

2.1 風(fēng)險評估具體對象

改建公路工程為滿足線性要求，開挖山體產(chǎn)生的邊坡數(shù)量巨大，為評估工作的有效性及時效性，開展風(fēng)險評估的高邊坡必須具有代表性方可滿足評估工作的要求。代表性邊坡主要包括：

1)結(jié)合地層巖性，針對開挖高度大于20 m的土質(zhì)邊坡；針對開挖高度大于30 m的巖質(zhì)邊坡；

2)分布有滑坡、崩塌等不良地質(zhì)體路段的邊坡；

3)分布有飽和土、膨脹土、紅黏土、濕陷性黃土、鹽漬土等特殊性巖土路段的邊坡；

4)分布有建筑物、電力設(shè)施、國防電纜等復(fù)雜環(huán)境下的開挖邊坡。

2.2 風(fēng)險評估步驟

第一步：組建評估小組。評估小組成員由專業(yè)知識扎實，工作經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員組成；

第二步：收集項目勘察設(shè)計資料及現(xiàn)場實地調(diào)查。評估小組收集勘察設(shè)計資料，熟悉項目概況，并通過實地調(diào)查，查明項目區(qū)的邊坡類型、規(guī)模、工程地質(zhì)條件、施工周邊環(huán)境等因素，為評估工作奠定基礎(chǔ)；

第三步：篩選并確定評估對象。評估對象，結(jié)合項目的邊坡規(guī)模特點、地質(zhì)條件、環(huán)境因素，篩選出具有代表性路塹高邊坡；

第四步：評估小組根據(jù)實地調(diào)查及資料分析，對路塹邊坡施工安全的影響因素進行歸納總結(jié)，確定評估采用的指標，并分析各指標的主次作用，對評估指標進行重要性排序；

第五步：確定各評估指標所占的權(quán)重比例系數(shù)和評估分數(shù)。結(jié)合項目自身概況，根據(jù)各類評估指標的重要性排序確定各指標在施工安全評估中的權(quán)重比例系數(shù)和評估指標分值；

第六步：評估指標分值匯總，結(jié)合等級劃分標準確定風(fēng)險等級類別；

第七步：編寫總體風(fēng)險評估報告。根據(jù)風(fēng)險等級類別，提出預(yù)防邊坡施工安全事故發(fā)生的有效措施。

3 基于指標體系法的實際案例建模分析

3.1 工程概況

麟游至蒲村鎮(zhèn)二級公路改擴建工程，路線全長30 km，新開挖路塹邊坡高度大于20 m的分布有50多處，均位于中低山溝谷丘陵區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，地層多以坡積碎石土和風(fēng)化泥質(zhì)頁巖為主，工程地質(zhì)條件較差，穿過該區(qū)域的線路附近分布較多不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、滑塌、崩塌和泥石流，嚴重的威脅了公路高邊坡的施工安全。

3.2 建模分析

結(jié)合該二級公路改建項目現(xiàn)場實際情況，對項目區(qū)邊坡的建設(shè)規(guī)模、工程地質(zhì)條件、風(fēng)險誘發(fā)因素、施工場地環(huán)境、地質(zhì)勘察資料及施工圖設(shè)計資料的完整性等五項評估指標進行細致調(diào)查分析。其中建設(shè)規(guī)模包含坡體高度和坡形坡率；地質(zhì)條件包含了坡體結(jié)構(gòu)、地層巖性及地下水分布概況；風(fēng)險誘發(fā)因素包含了自然災(zāi)害及施工季節(jié)的影響；施工場地環(huán)境包含了工程措施類型及場地周邊環(huán)境；資料完整性包含了地質(zhì)勘察資料與施工圖設(shè)計文件。

在指標細化分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合改建項目的實際情況，將各評估指標按對邊坡施工的影響作用從高到低順序依次排序，本文使用權(quán)重比例系數(shù)來區(qū)分每個評估指標的重要性。目前可通過多種綜合手段來確定各指標的權(quán)重比例系數(shù)，本次評估采用“按評估指標重要性排序確定權(quán)重系數(shù)”[1]的方法，其計算公式如式(1)所示。

γ=(2n-2m+1)/n2

(1)

其中，γ為評估分項的權(quán)重系數(shù)；n為評估指標的項數(shù)；m為重要性排序號，m≤n。

根據(jù)改建公路項目的實際調(diào)查情況，經(jīng)評估小組討論，擬定評估指標共11個，通過式(1)計算其重要性排序情況及權(quán)重比例系數(shù)如表1所示。

表1 評估指標重要性排序

針對這些細化的評估指標，評估模型將0～100分值分別賦予評估指標中，分值越大，風(fēng)險值越高，各指標評分原則如表2～表12所示。

表2 邊坡高度評分標準

表3 坡形坡率評分原則

表4 地層巖性評分原則

表5 坡體結(jié)構(gòu)評分原則

表6 地下水評分原則

表7 施工季節(jié)評分原則

表8 自然災(zāi)害影響評分原則

表9 工程措施類型評分原則

表10 周邊環(huán)境評分原則

表11 地質(zhì)資料評分原則

表12 設(shè)計文件評分原則

根據(jù)評估指標的評分原則，結(jié)合二級公路改建項目情況及經(jīng)驗綜合分析后給出基本分值，分值如表13所示。

表13 風(fēng)險評估指標基本分值

結(jié)合各評估指標的權(quán)重系數(shù)及基本分值，路塹高邊坡施工安全風(fēng)險分值可按式(2)及式(3)計算：

F=∑Xij

(2)

Xij=Rijγij

(3)

其中，Xij為評估指標分數(shù)，i=1，2，3，4，5；j=1，2，…，n；n為評估指標的數(shù)量；γij為權(quán)重系數(shù)；Rij為評估指標的基本數(shù)值。

評估值F=∑Xij=X1+X2+X3+X4+X5=59.26。

3.3 風(fēng)險等級的劃分

在得到風(fēng)險評估值后，怎樣確定邊坡在施工過程中的風(fēng)險程度界限值及劃分風(fēng)險等級類別，也是個很關(guān)鍵的問題，目前業(yè)界還沒有一致認同的辦法，本文采用了黃金比例分割法[2]進行風(fēng)險等級劃分，該方法認為黃金分割點是最優(yōu)數(shù)值的一個臨界點，據(jù)此采用該點來作為邊坡施工安全風(fēng)險等級劃分的分界點。假設(shè)A點=0，B點=100，這樣便可得到兩個黃金分割點分別為C=100-100×0.618=38.2和D=100×0.618=61.8。然后可把AB區(qū)間分割成為3個部分，具體劃分區(qū)間詳見表14。

表14 邊坡施工安全風(fēng)險等級劃分標準

通過計算值F=59.26綜合判定該工程邊坡施工安全風(fēng)險等級為Ⅱ級中等風(fēng)險。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，該項目邊坡工程規(guī)模大(坡高、坡陡)，地質(zhì)條件差、巖土體破碎、施工環(huán)境復(fù)雜，施工安全總體風(fēng)險較大。評價結(jié)果與實際調(diào)查結(jié)果基本一致，驗證了上述評估模型具有較高的可靠性和實用性。為確保邊坡在施工過程中的安全，結(jié)合評估中存在的風(fēng)險因子，采取有針對性的措施預(yù)防邊坡施工事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

該文根據(jù)麟游至蒲村鎮(zhèn)二級公路改建項目路塹高邊坡的工程實際情況，基于指標體系法建立的風(fēng)險評估模型，綜合考慮了邊坡規(guī)模大小、工程地質(zhì)條件、風(fēng)險誘發(fā)因素、施工場地環(huán)境、勘察設(shè)計資料完整性五大影響因素，并結(jié)合各影響因素的重要性排序確定權(quán)重取值，計算結(jié)果按風(fēng)險等級劃分確定邊坡的施工安全總體風(fēng)險等級，最終得到該項目邊坡施工總體安全風(fēng)險等級為Ⅱ級中等風(fēng)險，與現(xiàn)場實際調(diào)查結(jié)果基本一致，驗證了上述評估模型具有較高的可靠性和實用性。通過這種評估方式，確定了對邊坡施工安全有影響的重要因素，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，可有效降低高邊坡施工的風(fēng)險率，大大的提高了施工的質(zhì)量和效率，科學(xué)規(guī)避施工中安全事故的發(fā)生。