基于指标体系法的高边坡施工安全总体风险评估应用分析

2019-08-31李莉萍

福建交通科技 2019年4期

■李莉萍

(福建省高速公路集团有限公司，福州 350001)

0 引言

随着我国山区高速公路建设的快速发展，山区高速公路高边坡数量也越来越多。以福建省为例，截止2015年，福建省通车里程超过5000km，运营路堑高边坡数量超过5000 处。由于其高边坡具有数量多、地质条件复杂、公路施工周期短等特点，在工程施工期常有坡体变形破坏等情况发生，施工安全风险较高。因而预判和保障高速公路路堑高边坡施工期的安全，加强施工安全风险源的辨识与过程安全控制，则显得尤为重要。

边坡风险管理起源于上世纪80 年代，至1990 年，欧美和我国香港地区逐步开展了较系统的滑坡风险管理研究[1]；2005 年国际滑坡风险管理会议基本确立了滑坡风险评估及管理的理论框架[2]。目前国内外关于边坡风险研究主要针对于坡体的稳定性和可靠性等方面[2]。近年来才逐步开展边坡施工阶段的安全风险防控研究[3-5]。本文以福建省高速公路路堑高边坡施工阶段的安全评估为例，对采用指标法进行边坡施工阶段的总体风险评估进行分析与应用研究。

1 施工安全风险评估

为加强工程建设领域安全管理，规范工程施工安全措施，交通运输部2015 年要求对高速公路路堑边坡开展施工安全风险评估工作并建立安全风险评估制度[5]。总体风险评估结论用来指导施工过程中的风险源判识和分析，并作为专项施工方案的编制依据。鉴于我国工程地质条件的地域性较强，且边坡施工安全的因素复杂，对于总体评估，《指南》[5]推荐采用“专家调查评估法”和“指标体系法”。总体风险评估主要依据工程地质勘察、施工图设计文件、现场调查及行业标准规范等，对边坡工程的建设规模、地质条件、诱发因素、施工环境和资料完整性等5项内容进行评估。

“指标体系法”，主要分析边坡施工安全影响的主要因素，细化上述5 项评估大类，分为边坡高度、坡形坡率；地层岩性、坡体结构、地下水；施工季节、自然灾害的影响；工程措施类型、周边环境；地质资料、设计文件等11项评估指标内容。采用“指标体系法”需结合具体边坡工程的建设特点，考虑施工阶段的安全影响因素提出具体评估指标，并分析各指标的主要性排序(即权重系数)，进行评估量化和风险等级评判。综合其评估方法，其主要思路为“定性分析、定量计算、定性评判”，具有较强的实用价值。

2 评估指标重要性排序

在边坡工程建设施工过程中，存在的安全事故有两大类：边坡失稳、工程建设事故。针对相应的危险、危害事故可以将各类因素分为边坡内在因素和外界因素综合考虑。边坡内在主体因素主要有边坡高度、地层岩性、坡体结构、地下水、周边环境等；边坡外界主体因素主要有坡形坡率、施工季节、自然灾害的影响、工程措施类型、地质资料、设计文件等。

采用“指标体系法”对各评估指标的重要性排序和权重分析，主要考虑各边坡工点的具体指标在施工阶段对安全影响的大小和危险程度。考虑边坡失稳，首先分析边坡内在因素，如边坡高度、地层岩性、坡体结构、地下水等，及坡形坡率等；考虑边坡建设事故，首先考虑边坡外界因素，如边坡施工季节、自然灾害的影响、工程措施类型、地质资料、设计文件，及周边环境等。

同时，考虑分项工程在施工阶段的安全隐患大小及危险程度高低等明确评估指标的重点因素，进行权重综合分析，如超高边坡施工、抗滑桩工程、周边有高压铁塔(建筑物等)、防护加固工程量大、雨季施工、勘察设计资料不足、古老滑坡施工等，对施工安全影响明显的个因进行分项分析和排序。

3 评估指标综合分析

采用“指标体系法”量化评估，即结合单个边坡工程特点，考虑主要影响因素对上述11 项指标进行量化评分。鉴于边坡工程地质条件复杂、区域差异大，施工安全影响因素多等因素，在分项评估指标过程中，应参考指南[5]从施工安全角度综合分析与评分。

(1)不良地质现象(含老滑坡地貌)：指对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如滑坡、泥石流、岩溶等。其从宏观上控制了一个地区一种或多种地质灾害的成灾程度和变化的总体趋势，是进行区域边坡场地安全的重要内容。不良地质现象由两个系列组成：有无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象和地震基本烈度影响。

(2)边坡高度和宽度：边坡开挖高度决定了边坡属于低边坡、高边坡还是特高边坡，其对边坡的工程施工存在较大的安全影响，如：边坡刷方(含爆破等)、锚固工程施工、脚手架搭建等；同时，边坡平台宽度设计，对坡体整体稳定性影响明显，当平台宽度大于4m 时[7]，边坡高度宜折减分析；根据坡体岩土类型分类进行高度量化分析，应结合区域工程地质特点，考虑类土质边坡，二元结构边坡对边坡高度影响，应根据边坡岩体类型优化取值。

边坡宽度决定了边坡的建设规模，防护加固工程数量，反映了工程施工周期和安全隐患持续时间等。

(3)边坡坡形坡率：指边坡开挖后，坡体自身的稳定状态。对比自然界极限坡率分析，存在较大困难。宜结合坡体岩土体的类型、风化程度和破碎情况等条件，将其能达到的极限稳定坡率与边坡工程设计坡率进行对比，以此评估坡率设计的安全风险情况。

(4)地层岩性：地层岩性是影响边坡稳定程度的基本因素之一。不同岩性对边坡施工安全影响不一，火成岩一般岩性坚硬，节理裂隙不甚发育，一般地质灾害发育程度较低，常表现为崩塌落实等破坏形式；沉积岩和变质岩岩性相对软弱，并发育层面、片理面等优势性弱面，易形成边坡变形破坏的依附面，发育成滑坡、崩塌、倾倒等地质病害。

(5)坡体结构：主要考虑场区小范围的坡体物质组成、风化程度、破碎程度、不利结构面发育程度等。评估阶段应综合考虑坡体的常见病害类型进行量化评分，如：掉块落石、楔形体破坏、局部坍塌、滑坡等。

(6)地下水：地下水对边坡稳定性影响，应根据边坡岩体类型确定，对土质边坡影响较大，岩体边坡影响次之。

(7)施工季节：对福建地区，受持续强降雨及台风影响明显，应避免雨季施工。

(8)勘察设计资料完整性：在依据指南要求基础上，应综合分析边坡的防护加固工程是否满足工程稳定需要等。

4 工程应用

本文以宁德屏古高速公路K10+150～K10+400 右侧边坡为例。该边坡为类土质边坡，最高处为40.3m，共5阶；表层为坡积粉质粘土-全风化凝灰熔岩；主体为砂土状强风化凝灰熔岩，坡脚中风化凝灰熔岩RQD 约30%；坡体中存在顺向缓倾的风化界面，边坡覆盖层较厚且岩土结构较为松散，边坡开挖易造成表层土崩塌掉落。

本段边坡采用指标体系法，结合指南要求，并充分考虑边坡工程特点及安全影响因素，其总体风险评估分值为51.2，等级为Ⅲ级，高度风险边坡(见表1)；应进行施工安全专项风险评估，并明确各施工工序风险源及安全防控措施。

福建省屏古高速公路，路线全长约53.3km，有95 处路堑高边坡需进行总体评估工作。本段山区高速公路高边坡大多位于山坡坡麓上，属剥蚀丘陵地貌，地形起伏，山坡自然坡率约10～45°之间，山坡植被发育。表层多为第四系坡积粘性土、残积粘性土，下部为全强风化至中风化地层，多为凝灰熔岩，遇水易软化。其中，近古田段以土质、类土质边坡为主，坡体孤石分布；近屏南段二元结构边坡为主。全线土质边坡约60%，类土质边坡约15%，二元结构边坡占比19%，岩质边坡占比6%；边坡高度大于40m 约占21%，30m 至40m 之间约占45%，小于30m 约占比34%；沿线未见滑坡，泥石流，崩塌等不良地质影响。

按上述评估过程对屏古高速公路95 处路堑高边坡进行施工安全总体风险评估工作，按路堑高边坡风险等级分类：等级Ⅰ(低度风险)路堑高边坡有0 处；等级Ⅱ(中度风险)路堑高边坡有65 处；等级Ⅲ(高度风险)路堑高边坡有29 处；等级Ⅳ(极高风险)路堑高边坡有1 处。