淺析已運營高速公路高邊坡安全風險防控工作研究

黃舉松+卿翠貴+姚文杰

摘 要： 山區(qū)高速公路建設中涉及了大量的邊坡工程問題，建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件、邊坡工程特點及交通運營要求的高邊坡安全風險檢評系統(tǒng)，并結(jié)合邊坡工程監(jiān)測，有利于開展已運營高速公路高邊坡安全風險防控工作，保障高速公路安全運營。

關鍵詞： 高速公路； 高邊坡； 安全風險防控； 邊坡工程監(jiān)測

Abstract： A large number of slope engineering problems are involved in the construction of expressways in mountainous areas. It is advantageous to implement high slope safety risk control and ensure the safety of operated expressway by establishing a set of safety risk assessment system for high slope based on the geological environment， the characteristics of slope engineering and the requirements of traffic operation combining with slope engineering monitoring.

Key Word ：Expressway； high slope； Safety risk control； Slope engineering monitoring

改革開放以來，快捷的公路運輸在交通系統(tǒng)中得到迅速發(fā)展，高速公路作為經(jīng)濟發(fā)展的必然產(chǎn)物，在交通運輸業(yè)中有著舉足輕重的地位，隨著國民經(jīng)濟建設高速發(fā)展，高速公路亦不斷往山區(qū)延伸，不可避免遇到大量的路塹高邊坡工程。雖然在高速公路施工期間邊坡都進行了治理，但由于邊坡工程問題的復雜性，高速公路沿線仍有許多邊坡存在安全隱患，經(jīng)過多年的經(jīng)營，這其中既有因為地質(zhì)原因引起的邊坡體本身的病害，也有邊坡治理工程措施產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)病害。因山區(qū)高速公路路塹邊坡地質(zhì)環(huán)境條件復雜、災害突發(fā)性高，社會危害大，故其邊坡穩(wěn)定與安全問題較為突出，為確保邊坡的長期穩(wěn)定，開展邊坡安全防控工作，提出相應的安全防控措施與治理對策建議，必要時開展安全監(jiān)測預警工作或?qū)嵤┭a強加固工程措施，對山區(qū)高速公路的安全暢通運營和保障人民生命財產(chǎn)安全有著重要的現(xiàn)實意義與價值[1]。

1. 高邊坡安全風險檢評系統(tǒng)

為加強高速公路的安全運營，探索以簡便、快速、經(jīng)濟判斷高邊坡的風險狀況，為營運邊坡養(yǎng)護分類管理、科學治理提供決策依據(jù)，采取合理措施加強高邊坡的安全防控工作，就必須建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合邊坡工程特點與交通運營要求的高邊坡安全檢查與地質(zhì)災害風險評價標準體系。該套標準體系須具備以下要點：（1）綜合高邊坡檢查的內(nèi)容和方法；（2）綜合考慮了影響邊坡穩(wěn)定性及滑坡后果的各種因素，并根據(jù)各種影響因素的重要性對其賦以不同的權重，以此量化計算每個邊坡的風險分數(shù)。（3）在量化高邊坡風險評估的基礎上，根據(jù)高邊坡風險分數(shù)從高到低進行排序和分類，以滿足邊坡管養(yǎng)單位對邊坡實施分類管理、合理安排養(yǎng)護資金、按輕重緩急優(yōu)先選擇風險程度相對較高的邊坡進行加固治理的決策需要。

高邊坡安全風險檢評系統(tǒng)主要涵蓋邊坡穩(wěn)定性評估和滑坡后果評估兩個部分。邊坡的穩(wěn)定性評估主要有定性分析和定量分析兩大類[2]，其中定性分析以赤平極射投影法、工程地質(zhì)類比法為主，定量分析以極限平衡法、數(shù)值分析法等為主。滑坡后果評估的方法有模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡算法等。

2. 高邊坡安全風險檢查

高邊坡的風險檢查主要包括基礎信息收集和現(xiàn)場信息調(diào)查兩個方面內(nèi)容，其中現(xiàn)場信息調(diào)查包括地質(zhì)情況調(diào)查和邊坡病害調(diào)查。

2.1 邊坡基礎信息收集

邊坡基礎信息收集主要包括邊坡位置、里程等；邊坡特征，包括坡高、坡角、坡向、坡腳長度等；巖體狀況、地質(zhì)構(gòu)造特點；地下水發(fā)育狀態(tài)與分布規(guī)律；邊坡防護加固工程措施；邊坡地形地貌條件；坡體結(jié)構(gòu)類型。

2.2 邊坡地質(zhì)情況調(diào)查

現(xiàn)場地質(zhì)情況調(diào)查，主要包括沿線區(qū)域構(gòu)造、每個邊坡的地形地貌（自然坡度，不良地質(zhì)特征）、地層巖性（巖石風化及破碎程度）、地質(zhì)構(gòu)造（不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀）、水文地質(zhì)情況（有無濕地、水泉、池塘、自然沖溝發(fā)育等）等。其中巖質(zhì)邊坡地質(zhì)調(diào)查重點有邊坡的破壞模式、巖體狀況、水的滲入、坡頂坡腳地形特征；土質(zhì)邊坡地質(zhì)調(diào)查重點有坡體材料、水的滲入、坡頂坡腳地形特征；擋土墻地質(zhì)調(diào)查重點有墻后材料、水的滲入、墻頂墻腳地形特征。

2.3 邊坡病害情況調(diào)查

通常來說，公路邊坡病害可以分為坡面變形病害、坡體變形病害及加固防護工程結(jié)構(gòu)病害三方面，如圖1所示。對于邊坡病害的檢查要點如表1所示。

此外在進行邊坡現(xiàn)場信息調(diào)查時，應現(xiàn)場對邊坡基礎信息進行復核，不一致時應現(xiàn)場重新調(diào)查。

2.4 邊坡安全風險檢查頻率

現(xiàn)代公路建設中，所涉及的路塹邊坡雖然在施工期間都進行了防護處治，也取得了較好的效果，但由于巖土工程問題的復雜性，隨著公路運營時間的推移，邊坡病害時有發(fā)生，且病害種類繁多、隱蔽性較強，特別是突發(fā)性的地質(zhì)災害，對公路安全運營構(gòu)成嚴重的安全隱患。及時的、有針對性的邊坡安全風險檢查在日常的高速公路養(yǎng)護中變得更為重要。邊坡安全風險檢查一般分為日常巡檢和定期巡檢兩種類型。

日常巡檢主要由具備一定邊坡工程知識儲備的管養(yǎng)人員對線路上重點邊坡進行日常的安全風險檢查，其檢查頻率一般可設置1次/月，在雨季或遇到重大災害性天氣宜加密檢查頻率。

定期巡檢主要由專業(yè)的邊坡工程師對邊坡進行全面的安全風險檢查，其檢查頻率一般可設為半年或1次/年，檢查范圍一般涵蓋整條線路上全部邊坡。經(jīng)檢評后，對風險程度相對較高的邊坡及時進行有針對性的處治。

3. 邊坡工程監(jiān)測

對于邊坡工程特別是大型復雜邊坡，除了工程地質(zhì)調(diào)查、測繪、勘探、試驗和評價外，動態(tài)監(jiān)測是十分重要和不可缺少的手段。因為動態(tài)監(jiān)測可以提供坡體變化的定量數(shù)據(jù)，是評價邊坡穩(wěn)定性及災害預報的重要依據(jù)，并提出相應的防災減災措施，對確保國民經(jīng)濟發(fā)展與保障人民群眾生命財產(chǎn)安全具有重大意義。邊坡監(jiān)測主要包括施工安全監(jiān)測、處治效果監(jiān)測及動態(tài)長期監(jiān)測三個大類。然而運營高速公路邊坡監(jiān)測主要為后兩種，只有當對邊坡進行加固處治時，才涉及施工安全監(jiān)測。

已運營高速公路高邊坡經(jīng)過安全風險檢評后，部分風險程度相對較高的邊坡及時得到了處治，但部分其他邊坡由于經(jīng)濟條件的限制、施工條件的影響等多方面因素，無法及時得到處治，此時，應用邊坡工程監(jiān)測來驗證處治效果，預測未治理邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險性，保障高速公路安全運營就顯得尤為重要。

3.1 邊坡人工監(jiān)測

邊坡工程可根據(jù)安全等級、地質(zhì)環(huán)境、邊坡類型、支護結(jié)構(gòu)類型和變形控制要求等，適當選擇監(jiān)測項目。

目前此類邊坡監(jiān)測主要通過人工按一定頻率去采集預留監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)收集整理分析和安全穩(wěn)定性評估，反饋指導設計、施工和運行方案的修改和優(yōu)化。

3.2 邊坡自動化監(jiān)測

人工監(jiān)測以定期監(jiān)測為主，實時性相對較差，在遇強臺風等惡劣條件下，實施監(jiān)測工作難度較大，數(shù)據(jù)精度相對低，而自動化監(jiān)測可進行實時監(jiān)測，無須考慮實施條件，解決傳統(tǒng)人工監(jiān)測所不能完成的各項指標（監(jiān)測頻率低、人為誤差大、人工成本高、效率低、遇到極端天氣無法獲取關鍵技術參數(shù)、存在安全隱患無法避免），但其費用相對高昂。

邊坡自動化監(jiān)測利用智能傳感器技術、信號無線傳輸技術，以及網(wǎng)絡技術和軟件技術，從宏觀、微觀相結(jié)合的全方位角度，24小時在線監(jiān)測地質(zhì)災害發(fā)生前的各種關鍵技術指標，記錄歷史、現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，分析未來的走勢，以便輔助監(jiān)測中心及主管部門決策，提升安全保障水平，有效防范和遏制重特大事災害事故發(fā)生。

安全監(jiān)測常以儀器量測為主，人工巡視、宏觀調(diào)查為輔，力求儀器量測與人工巡查相結(jié)合；儀器量測常以人工量測為主，重點部位少量自動化監(jiān)測；即使進行自動化監(jiān)測的儀表，仍應同時進行人工測量，以便做到確保重點，萬無一失[4]。

4. 結(jié)語

（1）建立一套基于山區(qū)高速公路地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合邊坡工程特點與交通運營要求的高邊坡安全檢查與地質(zhì)災害風險評價標準體系，對于已運營高速公路高邊坡安全風險防控工作極為重要。

（2）已運營高速公路高邊坡經(jīng)過安全風險檢評后，部分風險程度相對較高的邊坡及時得到了處治，仍有部分邊坡未經(jīng)處治，應用邊坡工程監(jiān)測來驗證處治效果，預測未治理邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險性，為保障高速公路安全運營提供有力保障。

參考文獻：

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[2] 張建偉， 廖小平， 魏土榮. 高速公路運營期高邊坡安全風險評估體系研究[J]. 路基工程， 2015（6）：197-203.

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[4] 二灘水電開發(fā)有限責任公司. 巖土工程安全監(jiān)測手冊[M]. 中國水利水電出版社， 1999.

[5] 陳澤萍， 黃冠滔. 佛山高明某高邊坡地質(zhì)災害形成機制及其綜合治理方案研究[J]. 西部資源， 2016（4）：115-117.