路堑高边坡总体安全风险评估及边坡风险控制探究

资新 陈登峰

摘 要：路堑高边坡工程由于存在诸多的不利因素，所在地均存在地形、地质条件的复杂性、多变性和不均质性，使得高边坡施工稳定性涉及的问题十分复杂，施工期间高边坡变形破坏事例频发。基于这一现状，依托云南省格巧高速公路，提出一套操作性强的高边坡总体安全风险评估及边坡风险控制方案，并将方案与实践相结合，更好的指导高边坡工程实施，确保施工安全。

关键词：路堑高边坡；安全风险评估；风险控制；格巧高速公路；施工安全

中图分类号：U416.1+3 文献标志码：A 文章编号：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

隨着十八届五中全会的召开以及“十三五”交通规划的贯彻落实，云南省交通基础设施建设掀起新一轮建设高峰，云南确立综合交通建设5年大会战目标，明确提出从2016年开始5年内将投资10000亿元建设综合交通运输路网。

云南省山岭重丘区地形所占面积较大，公路穿行于崇山峻岭中，由于高速公路路线等级高、路面宽、开挖量大，不可避免的产生大量路堑高边坡，加之云南省地质条件复杂、施工工期短等因素，施工期间路堑高边坡变形破坏等事故时有发生，既增加了投资，又延误了工期，有的甚至造成严重的社会影响。

以云南东川格勒至巧家葫芦口高速公路（格巧高速公路）20个高边坡为例，本文开展公路高边坡总体安全风险评估及边坡风险控制方案探究，探讨大量高边坡从风险等级确定、重点高边坡研究到研究成果应用和检验的高边坡总体风险评估及风险控制方案，提出了一套操作性强的公路高边坡总体风险评估及风险控制手段、方法，可用于指导公路、铁路高边坡总体风险评估及边坡风险控制，对其他类型的高边坡的风险评估及风险控制也具有一定的指导意义。

1 路堑高边坡总体安全风险评估思路

1.1 总体风险评估对象

根据交通运输部发布的《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南（试行）》中相关规定，高速公路路堑高边坡工程施工安全总体风险评估是以高速公路全线的路堑工程整体为评估对象，对沿线高于20m的土质边坡、高于30m的岩质边坡；老滑坡体、岩堆体、老错落体等不良地质体地段开挖形成的不足20m的边坡；膨胀土、高液限土、冻土、黄土等特殊岩土地段开挖形成的不足20m的边坡；城乡居民居住区、民用军用地下管线分布区、高压铁塔附近等施工场地周边环境复杂地段开挖形成的不足20m的边坡[1]。

1.2 评估流程

1.2.1 准备阶段

（1）成立评估小组，明确职责分工。

（2）明确评估对象和范围，收集国内外相关法律和标准，了解同类工程的事故情况。

（3）现场查勘评估对象的地理、水文、气象条件，收集工程建设有关资料。

1.2.2 开展总体风险评估

根据建立的安全评估指标体系，用定性和定量相结合的方法初步分析本项目高边坡在施工过程中的孕险环境与致险因子，估测施工中发生重大事故的可能性，确定项目总体风险等级。

1.2.3 制定风险控制措施

根据风险接受准则的相关规定，提出风险源的专项评估控制要点和监测、监控、预警措施。

2 边坡风险控制

2.1 边坡风险控制思路

在路堑高边坡总体风险评估得出沿线各边坡的风险等级后，需要结合实际情况给出相应的应对措施及建议。结合风险接收准则与控制对策和风险等级管理措施表，对路堑高边坡工程施工安全风险从路堑高边坡典型事故防范措施、现场施工安全管理措施、路堑高边坡施工预警、路堑高边坡施工监测、路堑高边坡加固防护、Ⅲ级及以上风险监控管理措施等几个方面提出建议和应对措施，根据各边坡特点，对每个边坡提出相应的建议及风险控制措施，对风险等级较高的边坡需进行相应的分析计算，并给出相关改善建议。

2.2 高度风险边坡控制手段及流程

“路堑高边坡总体安全评估”的核心就是要阐明边坡实施过程中所存在的安全风险等级，并从多个角度对降低边坡实施过程中存在的风险提出相应意见。在降低高边坡安全风险等级中，较为重要的手段是对高边坡防护设计方案进行优化。

高边坡岩土体具有地质体所具备的“地质过程”特性，在对其稳定性进行研究的过程中可充分利用现代数学-力学理论和计算机技术，采用数值模拟方法实现高边坡变形破坏演变的全过程模拟和过程控制，根据模拟结果对稳定性现状进行评判[2，3]。

3 研究实例分析

3.1 项目背景

格巧高速公路起于昆明市东川区格勒村，止于巧家县葫芦口镇，全长约58.96km公里，进行总体风险评估的高边坡合计20处，沿线土体较为破碎，东川又为云南省地质灾害多发地，高边坡施工难度较大。

3.2 总体风险评估

对格巧高速公路20处高边坡采用指标体系法和专家评估法进行总体风险综合评估，评估过程不做分析论述，最终评估结果为：沿线20处高边坡中，风险等级为II级（中度风险）的高边坡共有9处，风险等级为Ⅲ级（高度风险）的高边坡共有11处。

3.3 高边坡风险控制方案

经总体风险评估，其中荷塘村1号高边坡总体风险评估等级为Ⅲ级风险，且指标体系法评价分值较高，下文将以该边坡为例，进行相应的分析论证，给出相关的实施方案。

荷塘村1号高边坡全长421m，边坡开挖最高处高度为44.7m，分五级开挖，采用三维网植草+压力分散型锚索格梁+路堑墙进行防护。根据该路段工程地质勘察可知，该边坡主要涉及碎石土及粉质粘土层。

根据实际工程需求，分别对该高边坡进行了四种不同工况条件下数值模拟计算，即：原始边坡、全开挖不支护、逐级开挖支护、逐级开挖支护考虑运输动载，综合的对高边坡稳定性分析评价，并优化开挖及支护方案。运用极限平衡法以及有限元强度折减法分别对边坡进行数值模拟分析。

在降雨影响下，坡顶仍受拉应力和剪应力同时作用，以拉应力为主，坡底以剪应力为主；有限元计算给出的临界强度折减系数SRF=0.92，極限平衡法给出的最小安全系数为FS=0.91的结果基本一致。由模拟结果可知降雨对边坡稳定性的影响有限（自重情况下：SRF=1.02，FS=0.995；降雨条件下：SRF=0.92，FS=0.91），但降雨条件下可以确定全坡面开挖边坡失稳，发生滑坡。采用相应防护设计时，开挖采用不同工法，开挖及防护过程中考虑运输荷载分析情况。

采用不同工法开挖及防护边坡时，分析结论如下表1。

4 结束语

本项研究提出的公路高边坡总体风险评估及风险控制研究思路和方法已在云南省功东高速公路、格巧高速公路、小龙高速公路高边坡总体风险评估及风险控制中得到应用，保证了高速公路建设和运营期间的安全。

参考文献：

[1]交通运输部安全与质量监督管理司.高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南（试行）[Z].2014，12.

[2]黄润秋.岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制[J].岩石力学与工程学报，2008，27（8）：1525-1544.

[3]HUANG R Q，XU Q. Process simulation and control of geologichazards[J]. Progress in Natural Science，1999，9（9）：641-647.

[4]詹伟，吕法权.公路边坡安全风险评价因子研究[J].科技创新与应用，2015（12）：207.

[5]胡江.关于高速公路岩土边坡支护技术的探析[J].科技创新与应用，2016（15）：243.

[6]李志鹏.高边坡地质灾害成因分析及其治理措施--以府谷清水川低热值燃料资源综合利用项目为例[J].科技创新与应用，2017（18）：144-145.