四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與處治

摘要 文章研究了四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與處治問(wèn)題。在高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，邊坡失穩(wěn)是一個(gè)重要的風(fēng)險(xiǎn)因素，會(huì)直接影響公路的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。研究通過(guò)分析識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過(guò)專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查和層次分析法，確定了最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并計(jì)算了各指標(biāo)的權(quán)重。研究結(jié)果表明，地質(zhì)構(gòu)造因素、水文因素和邊坡形態(tài)因素是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要因素。這些研究成果對(duì)于邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)和處治具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 高速公路；邊坡；風(fēng)險(xiǎn)管理

中圖分類(lèi)號(hào) U416.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）02-0141-03

0 引言

高速公路施工過(guò)程中往往會(huì)對(duì)山體產(chǎn)生劇烈擾動(dòng)，在不良地質(zhì)條件與人類(lèi)工程活動(dòng)的共同作用下，高速公路極易發(fā)生大規(guī)模的邊坡災(zāi)害等重大災(zāi)害，直接影響了高速公路的建設(shè)。同時(shí)，施工過(guò)程中也會(huì)發(fā)生坡體應(yīng)力變化，形成潛在的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。在高速公路正式運(yùn)營(yíng)通車(chē)后，受降雨、地震等多重因素影響下[1]，極易產(chǎn)生邊坡災(zāi)害，邊坡災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)間、空間具有很強(qiáng)的不確定性，嚴(yán)重制約了高速公路長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)。

1 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系建立

1.1 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建思路

通過(guò)文獻(xiàn)研究和實(shí)地調(diào)研的方式，分析識(shí)別該項(xiàng)目的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素，羅列初始風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)清單，利用層次分析法建立初始高速公路邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)調(diào)查問(wèn)卷并開(kāi)展調(diào)查，利用專(zhuān)家問(wèn)卷結(jié)論篩選風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，進(jìn)而建立高速公路邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.2 初始風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

該文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)研究進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研[2]，結(jié)合對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地走訪，對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，將風(fēng)險(xiǎn)分別從巖體物理力學(xué)、邊坡形態(tài)、水文因素、地質(zhì)構(gòu)造、其他因素5個(gè)方面[3]進(jìn)行分類(lèi)，并且根據(jù)此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生途徑和引發(fā)后果對(duì)指標(biāo)進(jìn)一步分類(lèi)。具體等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

1.3 最終風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

在文獻(xiàn)調(diào)研法、實(shí)地考察法得出5個(gè)一級(jí)、24個(gè)二級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，再用專(zhuān)家咨詢法進(jìn)一步驗(yàn)證兩級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性和權(quán)威性，最終確定適合高速公路運(yùn)營(yíng)期路坎邊坡穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。

1.3.1 調(diào)研問(wèn)卷的設(shè)計(jì)

邀請(qǐng)的專(zhuān)家都是在特定領(lǐng)域有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員，或者是有較高理論素養(yǎng)水平的政府工作人員，選擇的專(zhuān)家數(shù)量為11名。

該次問(wèn)卷的主題為“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)影響因素重要性調(diào)查”，問(wèn)卷內(nèi)容主要是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性判斷，24道選擇題，表示被調(diào)查者需要對(duì)24個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行重要性判斷。

問(wèn)卷將評(píng)價(jià)選項(xiàng)分為“不重要（1分）”“較不重要（2分）”“一般重要（3分）”“比較重要（4分）”與“非常重要（5分）”。專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)評(píng)估分值給出專(zhuān)家信心指數(shù)Wi。專(zhuān)家信心指數(shù)是指專(zhuān)家對(duì)評(píng)估對(duì)象的認(rèn)識(shí)程度、類(lèi)似工作經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平給出評(píng)估。如專(zhuān)家認(rèn)為自己的評(píng)估結(jié)果可靠，則信心指數(shù)高，則Wi=1；如果對(duì)評(píng)估對(duì)象不了解，則Wi=0；介于兩者之間時(shí)，可視具體情況給出Wi=0～1（小數(shù)點(diǎn)后取1位）。最后按以下公式（1）計(jì)算出評(píng)估結(jié)果。

H=∑（Wi×Xi）÷∑Wi （i=1～4） （1）

式中，Xi——分項(xiàng)評(píng)定等級(jí)（124）；Wi——各專(zhuān)家評(píng)定信心指數(shù)；H——評(píng)定目標(biāo)專(zhuān)家評(píng)分。

專(zhuān)家組評(píng)估結(jié)果，是在各專(zhuān)家組成員評(píng)定等級(jí)的基礎(chǔ)上取平均分，即各專(zhuān)家組成員評(píng)定的H值累加除以專(zhuān)家總數(shù)，得出H的平均值，并按表2進(jìn)行重要程度劃分，如表2所示。

1.3.2 專(zhuān)家評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)表2公路邊坡專(zhuān)家調(diào)查法重要程度劃分標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家對(duì)巖體堅(jiān)硬強(qiáng)度、地下水、地震等24個(gè)初始指標(biāo)（見(jiàn)表3）進(jìn)行專(zhuān)業(yè)評(píng)價(jià)，研判并篩選掉“新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、節(jié)理發(fā)育情況、植被覆蓋、重度、沖溝發(fā)育程度”等5個(gè)指標(biāo)，最終確定出“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系”所示的19個(gè)最終指標(biāo)。

根據(jù)專(zhuān)家評(píng)定打分及專(zhuān)家信心指數(shù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，得出以下結(jié)果。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，初始評(píng)價(jià)指標(biāo)共計(jì)24個(gè)，其中非常重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)有7個(gè)，比較重要評(píng)價(jià)指標(biāo)有9個(gè)，一般重要評(píng)價(jià)指標(biāo)有3個(gè)，較不重要和不重要評(píng)價(jià)指標(biāo)有5個(gè)。根據(jù)表2邊坡專(zhuān)家調(diào)查法重要程度劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分，較不重要和不重要指標(biāo)不納入評(píng)價(jià)指標(biāo)范圍，最終確定最終指標(biāo)為19個(gè)。

1.3.3 最終風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

經(jīng)過(guò)專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)家對(duì)四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系指標(biāo)之間的共同度也處于較高水平，故此次問(wèn)卷都有效，同時(shí)也表明此次調(diào)查問(wèn)卷的指標(biāo)設(shè)計(jì)可以通過(guò)四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的測(cè)量，其中篩選出二級(jí)指標(biāo)19個(gè)。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與實(shí)踐

2.1 層次分析評(píng)價(jià)模型建立

在評(píng)價(jià)的時(shí)候，最為關(guān)鍵的就是如何定量識(shí)別受到不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素影響的風(fēng)險(xiǎn)因素，風(fēng)險(xiǎn)因素不是一成不變的，而是動(dòng)態(tài)變化的，如何對(duì)這些動(dòng)態(tài)變化的因子進(jìn)行較好的掌握，對(duì)后續(xù)工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)而言意義重大[4]。

基于地質(zhì)特點(diǎn)，在綜合考慮諸多不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行層次分明評(píng)價(jià)模型的建立，針對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)事件展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行確定。

2.2 層次分析法指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

該文采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，確定上、下層之間元素的隸屬關(guān)系。對(duì)于同一層次的各元素，該文根據(jù)T.L.Satty的1—9比較標(biāo)度，進(jìn)行重要性的兩兩比較，統(tǒng)計(jì)后可得到下一層因素相對(duì)于上層因素的判斷矩陣。

邀請(qǐng)的專(zhuān)家包括高速公路養(yǎng)護(hù)單位及項(xiàng)目專(zhuān)家、高速公路運(yùn)營(yíng)公司專(zhuān)家、高速公路設(shè)計(jì)單位專(zhuān)家以及高管局專(zhuān)家等10名。根據(jù)各專(zhuān)家對(duì)該段高速公路的工程概況及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果并通過(guò)德?tīng)柗品ㄓ懻摚瑓R總各位專(zhuān)家給出的結(jié)果，進(jìn)行平均值進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理得出以下判斷矩陣，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

研究得出，對(duì)于一級(jí)指標(biāo)而言，由地質(zhì)結(jié)構(gòu)引發(fā)邊坡不穩(wěn)定發(fā)生的概率最高，為 32.1%；其次是水文因素及邊坡形態(tài)因素，分別為24.8%、21.6%。相比之下，其他因素發(fā)生概率較小，為13%；巖體物理力學(xué)發(fā)生概率為8.4%，影響最小。對(duì)于二級(jí)指標(biāo)而言，地質(zhì)構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)層次下，巖體完整性風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象發(fā)生概率相對(duì)較大，為20.45%；邊坡形態(tài)風(fēng)險(xiǎn)層次下，邊坡防護(hù)工程發(fā)生概率相對(duì)較大，為10.43%；水文因素風(fēng)險(xiǎn)層次下，地面排水發(fā)生概率較大，為12.95%；巖土體內(nèi)在物理因素風(fēng)險(xiǎn)層次下，黏聚力概率較大，為5.44%；其他因素風(fēng)險(xiǎn)層次下，地震影響概率較大，為5.37%。

3 日常養(yǎng)護(hù)措施

開(kāi)展四川某高速路段邊坡穩(wěn)定性研究，提出高速公路路段邊坡穩(wěn)定性日常管控應(yīng)對(duì)舉措，分別從養(yǎng)護(hù)人員意識(shí)、資金投入、隱患排查等方面做好風(fēng)險(xiǎn)防控工作。

3.1 加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，增強(qiáng)人員邊坡失穩(wěn)防范意識(shí)

各營(yíng)運(yùn)公司要深刻認(rèn)識(shí)到邊坡穩(wěn)定性的重要意義，切實(shí)擔(dān)負(fù)起防范邊坡失穩(wěn)情況造成人民生命財(cái)產(chǎn)損失的責(zé)任，層層壓實(shí)責(zé)任，抓好組織實(shí)施。制定詳細(xì)的邊坡失穩(wěn)防治應(yīng)急預(yù)案，定期開(kāi)展演練，加強(qiáng)監(jiān)督檢查，健全落實(shí)隱患整改跟蹤及閉環(huán)管理制度，從根本上提高從業(yè)人員的邊坡失穩(wěn)防范意識(shí)。

3.2 加強(qiáng)邊坡巡查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患及處理隱患

邊坡巡檢由經(jīng)常性巡檢、定期巡檢、專(zhuān)項(xiàng)巡檢三部分構(gòu)成[5]。邊坡經(jīng)常性巡檢，主要是指邊坡維護(hù)管理人員對(duì)邊坡附屬設(shè)施正常工作狀態(tài)和邊坡病害發(fā)育情況所開(kāi)展的巡視檢查工作，對(duì)出現(xiàn)了異常變化的邊坡，應(yīng)該針對(duì)各種病害的嚴(yán)重程度，提供適當(dāng)?shù)墓莛B(yǎng)對(duì)策和意見(jiàn)。定期巡檢是由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)邊坡實(shí)施檢查，全面評(píng)估邊坡的安全等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。對(duì)在經(jīng)常性巡檢和定期巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的防護(hù)加固支擋設(shè)施破壞等嚴(yán)重問(wèn)題，立即開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)工作，并提供具有較強(qiáng)針對(duì)性的處治方案。

3.3 保障養(yǎng)護(hù)資金有效投入，及時(shí)處治存在風(fēng)險(xiǎn)隱患的邊坡

根據(jù)上述結(jié)論，邊坡形態(tài)因素風(fēng)險(xiǎn)占比12.29%，但是邊坡防護(hù)工程卻占比5.94%，綜合排名第3位，所以防護(hù)工程對(duì)保證道路使用品質(zhì)、提高投資效益具有重要的意義。坡面防護(hù)主要是防止坡面被雨水沖刷，降低因?yàn)闇夭詈蜐穸茸兓瘜?duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，防止和延緩巖土表面的風(fēng)化、破碎和剝蝕，從而保護(hù)邊坡的整體穩(wěn)定性。常見(jiàn)的邊坡防護(hù)工程包括擋墻、抗滑樁、錨索抗滑樁、錨定板、土釘墻、微型樁群等。

3.4 加強(qiáng)邊坡附屬設(shè)施日常維護(hù)，保障水系暢通

根據(jù)上述結(jié)論，水文因素風(fēng)險(xiǎn)占比14.12%，地面排水占比7.37%，綜合排名第2位，排水措施可以分為地表水排水和地下排水措施。在地表排水工程中常見(jiàn)的排水方法為設(shè)置邊溝、截水溝、坡腳排水溝、排水管、邊坡截流槽等進(jìn)行引流，將地表中的水導(dǎo)出[6]。地下排水措施常用的方法為設(shè)置滲溝、明溝、暗溝、排水平孔等，而針對(duì)地面排水溝破損的危害主要是降雨時(shí)不能有效地將水排出坡體，殘留雨水將沖刷并下滲于坡體，由此導(dǎo)致了坡度表層的沖刷、巖土體抗剪切強(qiáng)度的降低、穩(wěn)定性降低等問(wèn)題。

3.5 加強(qiáng)邊坡位移監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害及處治

邊坡的位移監(jiān)測(cè)能有效監(jiān)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性，邊坡監(jiān)測(cè)分為兩類(lèi)：一是人工進(jìn)行邊坡位移觀察，主要觀察坡頂是否有裂縫、坡頂截水溝是否有破壞、坡面及路面是否有隆起現(xiàn)象等[7]；二是進(jìn)行儀器的邊坡監(jiān)測(cè)，現(xiàn)在市面上主要都是通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，但是精度也有很大差異，在特別不穩(wěn)定的邊坡上最常用的就是位移針，它是利用在不穩(wěn)定山體上埋設(shè)位移針并永久固定，然后在一定時(shí)間范圍內(nèi)通過(guò)衛(wèi)星觀察其位移變化。通過(guò)邊坡位移的監(jiān)測(cè)可以最快地發(fā)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)邊坡?tīng)顟B(tài)及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

4 結(jié)論

隨著高速公路的快速發(fā)展，高速公路路塹邊坡由于不穩(wěn)定性發(fā)生災(zāi)害并造成大量人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的事故時(shí)有發(fā)生，已引起了國(guó)內(nèi)外工程管理技術(shù)人員和專(zhuān)家學(xué)者的高度關(guān)注。在研究和消化前期所取得的經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，將“四川某高速公路邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與處治”作為該研究題目，通過(guò)專(zhuān)家調(diào)查法、層次分析法及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行建模分析，構(gòu)建新的指標(biāo)體系，明確問(wèn)題導(dǎo)向，提出應(yīng)對(duì)策略，意在為“防患于未然”提供參考。

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收稿日期：2023-11-20

作者簡(jiǎn)介：余濤（1988—），男，研究生，工程師，從事高速公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作。