張桑高速公路高邊坡施工期風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)用

龐永紅， 屈 祥， 宋 文

(1.湖南理大交通科技發(fā)展有限公司， 湖南 長沙 410001; 2.長沙理工大學(xué)， 湖南 長沙 410076)

張桑高速公路高邊坡施工期風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)用

龐永紅1， 屈 祥2， 宋 文1

(1.湖南理大交通科技發(fā)展有限公司， 湖南 長沙 410001; 2.長沙理工大學(xué)， 湖南 長沙 410076)

山區(qū)高速公路路塹邊坡施工時(shí)常有施工事故發(fā)生，為有效控制髙邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)，依據(jù)《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南(試行)》所列步驟及推薦辦法對張桑高速公路某一路塹高邊坡施工安全進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評估，根據(jù)評估結(jié)果再開展對應(yīng)的專項(xiàng)評估工作從而得到該邊坡的施工期危險(xiǎn)源清單，相關(guān)評估結(jié)果可為高邊坡施工提供預(yù)防措施和建議的參考，并作為該邊坡施工單位進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級管理及處治的依據(jù)。

高速公路；路塹；高邊坡； 施工期； 風(fēng)險(xiǎn)評估； 權(quán)重系數(shù)

0 引言

在多山重丘區(qū)進(jìn)行高速公路修建時(shí)，設(shè)計(jì)路線時(shí)常要穿越崇山峻嶺，出現(xiàn)較多的高填深挖路基難以避免，由此形成了許多規(guī)模較大、影響因素復(fù)雜、地質(zhì)環(huán)境多變、對安全性和使用要求各異的高邊坡[1-3]。因此，在這種復(fù)雜情況下進(jìn)行公路高邊坡施工時(shí)對其進(jìn)行安全風(fēng)評估很有必要。2014年，賀華剛在邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及指標(biāo)體系的構(gòu)建研究中就提出要根據(jù)影響邊坡穩(wěn)定性因素分類來構(gòu)建合適的指標(biāo)體系，做到具體問題具體分析，憑借參考資料結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)查綜合得出評價(jià)指標(biāo)[4]。2014交通運(yùn)輸部組織編制了《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南(試行)》[5]，并提出在后續(xù)的高速公路施工中需要根據(jù)此指南對高路塹邊坡進(jìn)行施工期風(fēng)險(xiǎn)評估，基于此，在張桑高速施工中根據(jù)指南的相關(guān)條款開展了該項(xiàng)工作，評估結(jié)果可為后續(xù)施工組織編制、重點(diǎn)監(jiān)測邊坡清單的建立及巡查重點(diǎn)等提供依據(jù)。

1 評估方法及路線

1.1 評估方法

施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估需考慮高邊坡工程的特點(diǎn)，采用定性、定量相結(jié)合的評估方法。本次評估采用量化評估的方法，即指標(biāo)體系法。計(jì)算公式如下：

(1)

式中，γ為權(quán)重系數(shù)；n為評估指標(biāo)項(xiàng)數(shù)；m為重要性排序號，m≤n。

1.2 評估路線

結(jié)合施工圖文件、施工組織設(shè)計(jì)文件，綜合運(yùn)用定性風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、指標(biāo)體系法及專家調(diào)查法等對本項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。進(jìn)行高邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估分為兩部分，首先在施工前進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評估，對達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)等級較高(Ⅲ級及以上)的邊坡進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估。其中，總體風(fēng)險(xiǎn)評估工作主要考慮建設(shè)規(guī)模、地質(zhì)條件、誘發(fā)因素、施工環(huán)境、資料完整性等5個(gè)評估指標(biāo)，根據(jù)總體評估公式確定總體風(fēng)險(xiǎn)大小，與風(fēng)險(xiǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)對比確定總體風(fēng)險(xiǎn)級別。

總體風(fēng)險(xiǎn)評估主要采用專家調(diào)查法和指標(biāo)體系法。首先通過專家小組的調(diào)查，對高邊坡整體風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系進(jìn)行完善，并對各指標(biāo)打分。通過專家打分結(jié)果，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估測。

該高邊坡的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估采用專家調(diào)查法和風(fēng)險(xiǎn)矩陣法。結(jié)合不同專家的經(jīng)驗(yàn)，對每道施工工序中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行辨識和分析。對于重大風(fēng)險(xiǎn)評估采用專家調(diào)查法和指標(biāo)體系法。

2 工程應(yīng)用實(shí)例

2.1 邊坡概況

張桑高速ZK20+188～ZK20+408 左側(cè)路塹高邊坡在施工開挖之初即出現(xiàn)有失穩(wěn)現(xiàn)象，為防止工程災(zāi)害發(fā)生，對其進(jìn)行了較為全面的風(fēng)險(xiǎn)評估工作。

該邊坡具體工程情況為：最大挖高51.7 m，平均挖方高度46.9 m。左側(cè)段強(qiáng)風(fēng)化巖為Ⅳ類巖體，中風(fēng)化巖為Ⅲ類巖體，該段邊坡為層狀斜向結(jié)構(gòu)，邊坡破壞型式以碎落、結(jié)構(gòu)面組合交線切割巖體形成的楔形體滑動或崩塌為主。圖1所示為該邊坡的開挖現(xiàn)場。

圖1 ZK20+188～ZK20+408 左側(cè)高邊坡開挖現(xiàn)場

地緣位置上處于斷層碎裂帶邊緣，地質(zhì)較復(fù)雜，且受地質(zhì)構(gòu)造和外界因素的影響較大；巖體完整度較差，巖體塊狀偏小，風(fēng)化較嚴(yán)重，抗剪切強(qiáng)度較低，且整體穩(wěn)定性較差；以強(qiáng)～中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、頁巖為主，巖體為層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，存在節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀135°∠12°，節(jié)理255°∠75°，易楔形體崩塌滑動、碎落、局部滑動。

2.2 總體風(fēng)險(xiǎn)評估

依次開展總體風(fēng)險(xiǎn)評估各項(xiàng)工作：通過對具體邊坡的實(shí)際情況分析，建立評價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合各指標(biāo)的情況、依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)打分，并最終由分?jǐn)?shù)值確定該邊坡的風(fēng)險(xiǎn)等級。

按評估指標(biāo)重要性排序確定權(quán)重取值的方法，該邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)清單及其相關(guān)的重要性權(quán)重系數(shù)分布如表1所示。評估指標(biāo)根據(jù)工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件、施工工藝及周圍環(huán)境等具體情況，參考《指南》里推薦的指標(biāo)選取。將各評價(jià)指標(biāo)的重要性從高到低進(jìn)行排序，并采用權(quán)重系數(shù)法給各評估指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值。

表1 ZK20+188～ZK20+408左側(cè)路塹高邊坡權(quán)重系數(shù)排序

依據(jù)《指南》基于風(fēng)險(xiǎn)傳遞路徑方法對危險(xiǎn)源的辨識分析，確定了高邊坡工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，并根據(jù)邊坡實(shí)際情況參照打分要求進(jìn)行每項(xiàng)指標(biāo)的賦分工作，結(jié)合上表中所列權(quán)重系數(shù)對張桑高速ZK20+188～ZK20+408左側(cè)高邊坡進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評估，各項(xiàng)基本分?jǐn)?shù)得分根據(jù)邊坡基本情況及《指南》中對總體分析評估各指標(biāo)的打分和取值方法獲取，在此不再計(jì)算，所得結(jié)果如表2所示。由總體風(fēng)險(xiǎn)評估計(jì)算公式F=∑Xij，得該高邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)值F=48.30分，根據(jù)總體風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)(表3)可知： 該邊坡為Ⅲ(高度風(fēng)險(xiǎn))級邊坡。

2.3 專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估

當(dāng)總體風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級及以上，或某一因素影響很大，則需對該邊坡進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估——針對施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)事故，創(chuàng)建風(fēng)險(xiǎn)辨識清單，再進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算和評價(jià)，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施。由于上述邊坡總體風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級，故需要進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估分析，并從人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失兩方面對風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生嚴(yán)重程度進(jìn)行估算，具體標(biāo)準(zhǔn)如表4所示，最終定級標(biāo)準(zhǔn)按照最不利原則，取人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失兩者中的最高等級。事故發(fā)生的可能性應(yīng)著重從物的狀態(tài)、人為因素以及施工管理存在的缺陷去考慮。該高邊坡的狀態(tài)主要考慮氣候環(huán)境、地形地貌、施工難度和工程客觀條件，人的因素及施工管理主要考慮：總包企業(yè)資質(zhì)、專業(yè)及勞務(wù)分包企業(yè)資質(zhì)、歷史事故情況、作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)、安全管理人員配備及安全投入情況。分級標(biāo)準(zhǔn)及分值如表5所示。

表2 ZK20+188～ZK20+408左側(cè)路塹高邊坡施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估表

表3 高邊坡施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)

將事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)重程度組合成一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級矩陣，用來估測風(fēng)險(xiǎn)的等級，專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級可分為4個(gè)等級：低度風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ級)、中度風(fēng)險(xiǎn)(Ⅱ級)、高度風(fēng)險(xiǎn)(Ⅲ級)、極高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅳ級)，具體如表6所示。

表4 人員傷亡等級和直接經(jīng)濟(jì)損失等級標(biāo)準(zhǔn)

表5 事故可能性分級標(biāo)準(zhǔn)

通過工序作業(yè)的特點(diǎn)、環(huán)境條件、施工組織等風(fēng)險(xiǎn)因子，對該邊坡可能發(fā)生的事故類型進(jìn)行辨識，并通過風(fēng)險(xiǎn)源清單調(diào)查，最終通過專家打分法確定了本邊坡重大風(fēng)險(xiǎn)源為：高邊坡開挖施工，需對其進(jìn)行重大風(fēng)險(xiǎn)源估測。

在現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和專家座談的基礎(chǔ)上，邊坡開挖的事故可能性評估從地質(zhì)因子、地表排水、地下排水及施工組織等進(jìn)行評估，具體指標(biāo)排序及權(quán)重值如表7所示，對邊坡進(jìn)行施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評估過程如表8所示。

表6 專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)

表7 邊坡開挖施工權(quán)重系數(shù)排序表

邊坡開挖所涉及的邊坡變形破壞跡象調(diào)整系數(shù)和安全管理評估指標(biāo)分值與安全管理調(diào)整系數(shù)見表9、表10所示。

根據(jù)評分結(jié)果，按照M=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J進(jìn)行計(jì)算，得到M=6，由表10對照表，找出相對應(yīng)的安全管理調(diào)整系數(shù)λ，得λ=0.9。目前，該路塹高邊坡開挖后，左側(cè)坡頂外側(cè)30～40 m出現(xiàn)與坡面平行的裂縫，有局部變形現(xiàn)象，可能發(fā)展為整體變形，取D0=1.1。

表8 ZK20+188～ZK20+408左側(cè)路塹高邊坡開挖施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估表

表9 ZK20+188～ZK20+408左側(cè)路塹高邊坡安全管理評估表

表10 安全管理系數(shù)

綜上所述，該邊坡根據(jù)計(jì)算公式P=λ×D0×∑Xij，算得該高邊坡專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)可能性大小分值P=49.34，參照《重大風(fēng)險(xiǎn)源事故可能性等級標(biāo)準(zhǔn)》得出該高邊坡的重大危險(xiǎn)源為邊坡開挖施工，事故發(fā)生的可能性等級為3級，人員傷亡等級為2級，直接經(jīng)濟(jì)損失等級為1級，依據(jù)就高原則判定該邊坡事故嚴(yán)重程度等級為2級。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法得到開挖施工事故專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級(高度風(fēng)險(xiǎn))。

2.4 邊坡開挖措施建議

針對張桑高速ZK20+188～ZK20+408左側(cè)路塹高邊坡進(jìn)行的總體風(fēng)險(xiǎn)評估和專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，對該邊坡的開挖施工提出以下幾點(diǎn)建議：

1) 在施工前進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，尤其對老滑坡及潛在滑坡等地質(zhì)情況進(jìn)行深入調(diào)查。

2) 在進(jìn)行邊坡開挖時(shí)，應(yīng)從上至下開挖一級加固一級，若開挖一級邊坡仍不能確保穩(wěn)定時(shí)應(yīng)分層開挖，分層加固。

3) 開挖后應(yīng)盡快完成加固工程,不能及時(shí)完成加固工程的應(yīng)暫停開挖。

4) 開挖前做好截水溝、臨時(shí)排水溝等工程，坡頂和各級平臺不得有積水；開挖中遇到地下水出露時(shí)，必須做好排水工程。

3 結(jié)論

本文以張桑高速ZK20+188～ZK20+408左側(cè)高邊坡為研究對象，根據(jù)《高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南(試行)》中所列的施工期風(fēng)險(xiǎn)評估工作流程及研究方法對其進(jìn)行了總體風(fēng)險(xiǎn)評估，并確定其風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級(高度風(fēng)險(xiǎn))；隨即確定了該邊坡施工的重大風(fēng)險(xiǎn)源為邊坡開挖施工，并據(jù)此進(jìn)行了專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅲ級(高度風(fēng)險(xiǎn))。根據(jù)上述兩項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果對該邊坡后續(xù)開挖施工提出了現(xiàn)場踏勘過程、邊坡加固、排水設(shè)施修建等方面的預(yù)防性建議和措施，并為施工組織設(shè)計(jì)文件的編制及施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)分級管理提供了重要的參考依據(jù)。

[1] 汪麗. 邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的建立與應(yīng)用[D].成都：成都理工大學(xué),2011.

[2] 莫汝仁.巖土工程勘察的存在問題及措施分析[J].科技資訊,2008(18).

[3] 吳麗,吳飛,陳禮儀.邊坡工程施工項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的研究與應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011,38(4)：67-72.

[4] 賀華剛.談邊坡工程風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及其指標(biāo)體系[J].山西建筑，2014,40(11)：90-91.

[5] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.高速公路路塹高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南[Z].2014.

2017-03-09

2014年度湖南省交通運(yùn)輸廳科技進(jìn)步與創(chuàng)新項(xiàng)目計(jì)劃(公路高邊坡工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究，201403)

龐永紅(1988-)，男，主要從事高速公路建設(shè)管理。

1008-844X(2017)02-0090-04

U 416.1+4

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