公路高邊坡設(shè)計(jì)階段危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序★

李建春 沈旅歐

(1.廣東省交通實(shí)業(yè)投資有限公司，廣東 廣州 510000； 2.西南交通大學(xué)，四川 成都 610031)

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公路高邊坡設(shè)計(jì)階段危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序★

李建春1沈旅歐2*

(1.廣東省交通實(shí)業(yè)投資有限公司，廣東 廣州 510000； 2.西南交通大學(xué)，四川 成都 610031)

從公路高邊坡的建設(shè)條件、邊坡設(shè)計(jì)、施工方案以及后期運(yùn)營(yíng)管理等方面著手，研究了公路高邊坡可能發(fā)生的安全危害誘因，據(jù)此提出了確定風(fēng)險(xiǎn)源的程序，并制定了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序，最后以某高速公路邊坡為例進(jìn)行了計(jì)算分析，驗(yàn)證了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序的有效性。

公路高邊坡，風(fēng)險(xiǎn)源，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

0 引言

根據(jù)JTG D30—2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[1]的定義，土質(zhì)邊坡高度大于20 m、巖質(zhì)邊坡高度大于30 m的邊坡稱為高邊坡。公路高邊坡作為危險(xiǎn)源，鑒于其巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加固難度大，且往往受大氣降雨和地下水的聯(lián)合作用，可能出現(xiàn)大規(guī)模的滑塌現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，在全過程安全管理思想的指導(dǎo)下，需要從設(shè)計(jì)階段開始就加強(qiáng)高邊坡危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作，這是預(yù)防安全事故的有效措施。

鑒于對(duì)公路建設(shè)安全管理的重視，在2011年交通部針對(duì)公路橋梁和隧道工程頒布了《公路橋梁和隧道工程設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》(試行)[2]和《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》(試行)[3]。最近在2014年頒布了《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》(試行)[4],而這僅僅是針對(duì)施工階段如何對(duì)高邊坡工程的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的指南，針對(duì)設(shè)計(jì)階段如何進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還未頒布任何指導(dǎo)文獻(xiàn)。

本文依托廣東省某高速公路建設(shè)項(xiàng)目開展設(shè)計(jì)階段高邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究，首先提出了確定高邊坡工程的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定的方法，并建立了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序，最后以實(shí)際邊坡為例進(jìn)行了計(jì)算分析。

1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定

決定安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的主要因素是事故發(fā)生的可能性以及其所造成的危害程度，在工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，危害程度主要可以從人員傷害、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境影響三方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，在進(jìn)行公路高邊坡工程設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定時(shí)，應(yīng)從風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)兩方面進(jìn)行綜合判定。

1)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)劃分及其判斷標(biāo)準(zhǔn)。

采用1級(jí)～5級(jí)來劃分工程安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)，根據(jù)安全事故發(fā)生的概率值Pf作為定量判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，第五級(jí)：Pf≥0.3，對(duì)應(yīng)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)“頻繁發(fā)生”；第四級(jí)：0.03≤Pf<0.3，對(duì)應(yīng)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)“可能發(fā)生”；第三級(jí)：0.003≤Pf<0.03，對(duì)應(yīng)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)“偶而發(fā)生”；第二級(jí)：0.000 3≤Pf<0.003，對(duì)應(yīng)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)“很少發(fā)生”；第一級(jí)：Pf<0.000 3，對(duì)應(yīng)定性判斷標(biāo)準(zhǔn)“極少甚至不可能發(fā)生”。 特殊情況下，也可以采用年發(fā)生頻率值來代替概率值。當(dāng)進(jìn)行定量計(jì)算來判定風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)不現(xiàn)實(shí)時(shí)，可以采用定性方法進(jìn)行判定。

2)風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)劃分及其判斷標(biāo)準(zhǔn)。

風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)按照慣例主要從人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及環(huán)境影響三方面來確定判定，具體采用1～5逐步嚴(yán)重的五等級(jí)，當(dāng)多種損失并發(fā)時(shí)，采用就高原則。

確定人員傷亡等級(jí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)國(guó)務(wù)院在2007年頒發(fā)的《安全生產(chǎn)事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》[5]以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6441—86企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)[6]從重傷和死亡人數(shù)兩個(gè)方面來判定。

確定經(jīng)濟(jì)損失等級(jí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)國(guó)務(wù)院《安全生產(chǎn)事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》[5]來判定。

確定環(huán)境影響等級(jí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》[7]和《中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》[8]從影響范圍、生態(tài)功能以及轉(zhuǎn)移安置人員數(shù)量來進(jìn)行判定。

3)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的確定。

依據(jù)安全事故發(fā)生的嚴(yán)重程度以及所要求對(duì)應(yīng)的預(yù)防和處理措施，公路高邊坡工程設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分采用四級(jí)制度：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，分別對(duì)應(yīng)：低度風(fēng)險(xiǎn)、中度風(fēng)險(xiǎn)、高度風(fēng)險(xiǎn)、極高風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，分別以綠、黃、橙、紅四種顏色進(jìn)行標(biāo)示，相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)接受程度以及應(yīng)對(duì)措施見表1。

表1 安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要求

參考國(guó)際隧道協(xié)會(huì)的指導(dǎo)《Guidelines for Tunneling Risk Management》[9]，綜合安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)和損失等級(jí)兩個(gè)方面來確定最終風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，見表2。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

結(jié)合前節(jié)確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際應(yīng)用中按照下面程序，分五步來確定安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

第一步：參考危險(xiǎn)源表來分類確定風(fēng)險(xiǎn)源(見表3)。實(shí)際執(zhí)行時(shí)，應(yīng)綜合項(xiàng)目前期完成的工程可行性研究階段的材料以及本階段的勘察和設(shè)計(jì)資料，并基于對(duì)類似的高邊坡工程的安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，甚至可以對(duì)專家進(jìn)行書面調(diào)查或請(qǐng)專家到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查。

表2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表

第二步：總結(jié)風(fēng)險(xiǎn)源在施工和運(yùn)營(yíng)期間可能帶來的各種危險(xiǎn)事件，并匯總成危險(xiǎn)事件檢查表(見表4)。

第三步：對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及安全風(fēng)險(xiǎn)損失進(jìn)行判定。

第四步：參考表2最終確定安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

第五步：研究提出應(yīng)對(duì)措施。

表3 設(shè)計(jì)階段危險(xiǎn)源表

表4 高邊坡危險(xiǎn)源與施工期間危險(xiǎn)事件檢查表

3 設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)算例

1)工程概況。

某高速公路K1632+970～K1633+110右側(cè)邊坡，一級(jí)坡高10 m，坡率1.0，平臺(tái)寬2 m，錨桿格梁+護(hù)腳；二級(jí)坡高10 m，坡率1.0，平臺(tái)寬2 m，錨索框梁；三級(jí)坡高10 m，坡率1.0，平臺(tái)寬6 m，錨桿格梁；四級(jí)坡高10 m，坡率1.0，平臺(tái)寬2 m，錨索框梁；五級(jí)坡高10 m，坡率1.25，平臺(tái)寬2 m，拱架三維網(wǎng)植草；六級(jí)坡高11 m，坡率1.25，坡長(zhǎng)140 m，拱架三維網(wǎng)植草。人工邊坡最大高度約61 m。塹頂通長(zhǎng)設(shè)截水溝。

2)地質(zhì)條件。

地形地貌：本路段地處低緩丘陵，地形起伏較大，坡體地面標(biāo)高199.4 m～264.5 m，設(shè)計(jì)標(biāo)高200.6 m～206.4 m，自然邊坡的坡度在20°～45°之間。山體植被呈現(xiàn)一般發(fā)育，主要生長(zhǎng)有松樹及各種灌木、蕨類植物。

地層巖性：經(jīng)過野外實(shí)地調(diào)查并結(jié)合地質(zhì)鉆探資料，判斷該邊坡主要由第四系坡積粉質(zhì)粘土、碎石和泥盤系～下石炭系砂巖、粉砂巖及其風(fēng)化層組成。各巖土層分述如下：

①粉質(zhì)粘土(Qel)：紅褐色，稍濕，可塑，粘性差，砂巖殘積成因，表層富含植物根系。局部分布，厚度0.30 m～3.30 m。

②全風(fēng)化粉砂巖(D-C1s)：黃白色、黃灰色，稍濕，具母巖結(jié)構(gòu)，巖芯呈堅(jiān)硬土狀，遇水軟化。零星分布，厚度為21.50 m。

③強(qiáng)風(fēng)化砂巖(D-C1s)：紅褐色、黃褐色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，呈半巖半土狀，遇水軟化，可見石英，長(zhǎng)石風(fēng)化殘留物，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯極破碎，局部可見硅化變質(zhì)。大部分分布厚度為0.90 m～53.20 m。

④中風(fēng)化粉砂巖(D-C1s)：青灰色、灰黃色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯較破碎，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，巖質(zhì)較軟。零星分布，最大揭示厚度為2.80 m。

地質(zhì)構(gòu)造：根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及探坑開挖調(diào)查資料，地層層面產(chǎn)狀約為108°～128°∠48°～63°。對(duì)于右側(cè)邊坡，巖層層面為外傾不利結(jié)構(gòu)面。

水文地質(zhì)概況：區(qū)內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，地表徑流對(duì)坡面坡腳的沖刷較大。大氣降水為地下水的主要補(bǔ)給來源，且地下水的主要類型是孔隙水和基巖裂隙水。地下水位位于路面設(shè)計(jì)標(biāo)高之上。

根據(jù)前節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序，此邊坡的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果匯總見表5。

表5 算例風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)階段研究分析建設(shè)條件、邊坡設(shè)計(jì)、施工方案、后期運(yùn)營(yíng)管理等方面可能發(fā)生的安全危害誘因的基礎(chǔ)上，提出了風(fēng)險(xiǎn)源的確定方法，基于此綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率級(jí)別和風(fēng)險(xiǎn)損失程度確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的方法，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序。通過實(shí)例分析對(duì)所提出的方法進(jìn)行了演算，驗(yàn)證了方法的有效性和實(shí)施的方便性。成果可成為廣東省公路高邊坡建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的參考。

[1] JTG D30—2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 交通部.公路橋梁和隧道工程設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南(試行)[Z].2011.

[3] 交通部.公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南(試行)[Z].2011.

[4] 交通部.高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南(試行)[Z].2014.

[5] 國(guó)務(wù)院.安全生產(chǎn)事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例[Z].2007.

[6] GB 6441—86,企業(yè)職工傷亡事故分類[S].

[7] 國(guó)務(wù)院.建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例[Z].1998.

[8] 中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法[S].

[9] 國(guó)際隧道協(xié)會(huì).Guidelines for Tunneling Risk Management[Z].2002.

Safety risk evaluation process for high highway slope during design stage★

Li Jianchun1Shen Lv’ou2*

(1.GuangdongTransportationFacilityInvestmentCompanyLtd.,Guangzhou510000,China; 2.SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)

Starting from aspects of high highway slope construction conditions, slope design, construction scheme and post operation management, the article possible factors leading to high highway slope safety hazards, puts forward process of determining risk sources, and formulates corresponding risk rand identification and risk evaluation process. In the end, it carries out calculation analysis with the highway slope as an example, which proves the effectiveness of risk evaluation process.

high highway slope, risk source, risk rank, risk evaluation process

1009-6825(2016)05-0142-03

2015-12-03★：廣東省交通廳科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號(hào)：2011-02-087)

李建春(1961- )，男，高級(jí)工程師

沈旅歐(1978- )，男，博士，副教授

U416.14

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