基于AHP 的路堑高边坡施工坍塌事故预防对策分析

■余根炎

（福建省第一公路工程公司，泉州 362000）

1 引言

随着公路等级的不断提高，高速公路建设向山区延伸和发展，路堑高边坡工程越来越常见。由于路堑高边坡地质条件的多样性和复杂性，如边坡高度高、坡率大、水文地质条件复杂、受自然环境、气候条件影响大等，高边坡施工安全至关重要。本文以福建省厦蓉高速公路扩建工程ZK141+100～K141+325 段左侧高边坡为例，应用层次分析法对路堑高边坡施工坍塌事故进行预防对策的分析研究。

2 路堑高边坡施工坍塌事故原因分析

一般路堑高边坡施工坍塌事故涉及地质条件、设计因素、施工因素、管理因素等几个方面，本文主要考虑在设计科学合理的前提下，从施工方面进行分析并提出预防对策。

2.1 地质条件

路堑高边坡施工受边坡高度、自然坡形坡率和设计坡率影响很大，以及各种不利的地层岩性如易滑及软弱地层，存在向临空缓倾贯通软弱结构面、节理性发育的坡体结构和地下水等情况对路堑高边坡稳定性影响巨大。

2.2 施工因素

路堑高边坡施工由于露天作业，受季节性影响明显，选择在雨季施工对路堑高边坡稳定性很不利；另外开挖方法、防护工程措施、边坡监测都至关重要：一次性开挖高度，是否开挖一级防护一级，防护工程措施是否施作到位，以及在施工过程中边坡稳定性监测是否到位是保障施工安全的必要条件。

2.3 管理因素

路堑高边坡施工技术难度大，施工队伍的资质和经验、施工技术方案的编制和落实十分重要。许多施工单位因管理体系不健全，工程项目违规分包挂靠等，质量安全管理薄弱也是造成路堑高边坡施工滑塌事故的重要原因。

3 评价体系的建立

3.1 层次分析法

层次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）是美国运筹学家萨蒂（Saaty.T.L）于20 世纪70 年代提出的一种定性和定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。其主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，对两两指标之间的重要程度进行判断，建立判断矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特种向量，就可以得出不同因素的重要程度的权值，为最佳决策提供依据。

层次分析法AHP 在对指标的重要性进行评判时，引入了九分位的比例标度，见表1。判断矩阵元素aij的标度方法：

表1 相对重要性的比例标度

备注：2、4、6、8为上述两相邻判断的中间值。倒数：为两因素的反比。

3.2 建立层次结构模型

根据层次分析法和路堑高边坡施工坍塌事故原因风险，建立路堑高边坡施工坍塌事故评价层次结构模型，如图1 所示。

图1 路堑高边坡施工坍塌事故层次结构模型

3.3 模型权重计算

本文以福建省厦蓉高速公路扩建工程ZK141+100～K141+325 段左侧高边坡为例构造判断矩阵并进行模型权重计算。该段高边坡以土质边坡为主，边坡高度达62.3m，边坡设计最高为8 级，边坡自然坡高陡，边坡风化不均匀，大里程方向覆盖层较薄，小里程方向覆盖层较厚，坡脚有堆积体存在，坡面有溜塌现象；边坡坡体表层为坡积粉质粘土，下伏碎块状强风化粉砂岩，其下为全风化粉砂岩，地下水发育，设计的工程防护措施主要为预应力锚索框架，C15 片石挡墙，拱型骨架内植草灌、客土喷播植草灌等，并且地处亚热带气候区，年均降雨量较大，在施工过程中的不利影响因素较多。按照图1 的层次结构模型，邀请建设单位、监理单位、施工单位的道路工程专家学者及技术人员对各个因素的重要性进行评估，再经过算术平均，经处理后构成判断矩阵。

（1）A—B 的计算

进行两两比较得出比较矩阵A。

①采用方根法计算权重系数

[ω]i={0.40 0.40 0.20}

③进行一致性检验

由表2 可知，当n=3 时，RI=0.58，因此CR=CI/RI=0＜0.1

检验结果表明该比较的一致性可接受。

表2 随机一致性指标RI 取值表

（2）B1—C、B2—C、B3—C 的计算

同理可计算B1—C、B2—C、B3—C（见表3～5）。

表3 B1—C 判断矩阵及单排序和一致性检验

表4 B2—C 判断矩阵及单排序和一致性检验

表5 B3—C 判断矩阵及单排序和一致性检验

（3）Ci 对A 的重要性

进行总排序和一致性检验来计算Ci 对A 的重要性。

表6 Ci 对A 的重要性

根据以上计算结果，我们可知本段路堑高边坡施工坍塌事故预防措施重点：首先应重视防护工程的施工，以及对坡体结构、地下水、边坡监测和质量安全进行技术交底。边坡要开挖一级防护一级，施工前注意坡体结构，如贯通软弱结构面、岩节理裂隙发育情况、地下水情况的调查和处理，施工中要加强边坡监测。其次要考虑地层岩性、施工季节的影响、边坡高度、坡形坡率，以及选择有经验的施工队伍，制定完善的制度、施工方案和选择合理的开挖方法。

4 预防对策

针对福建省厦蓉高速公路扩建工程ZK141+100～K141+325 段左侧高边坡施工可能影响坍塌事故的因素，提出以下预防建议：

4.1 加强施工前地质调查

在施工前进行实地调查，及早发现老滑坡、潜在滑坡等病害，发现与设计不符，及时完善设计方案和工程措施。并调查周边环境，可能受影响范围内是否存在建筑物、地下埋藏物、高压线塔、水体设施等。

4.2 选择合理的开挖防护方法

土方开挖以机械为主，分段进行。每段自上而下分层开挖，并及时用人工配合机械整刷边坡。开挖过程中，派人仔细调查开挖坡面稳定情况，发现问题及时加固处理。若遇石质边坡开挖应采取浅孔松动爆破和光面爆破，严格控制药量。土质边坡或岩性不稳定边坡开挖应安排在枯水季节施工，避开雨季。在滑坡体上开挖土方应按照从上向下顺序开挖一级加固一级，对滑坡体加固可按照从滑体边缘向滑体中部逐步推进、分段跳槽开挖施工，当开挖一级边坡仍不能保证稳定时应分层开挖分层加固。

在施工过程中，应采取快开挖、快防护的指导思想，加强施工管理，合理计划工序。做好施工组织设计，严格按照正确的方法施工，合理控制边坡坡率，适当采用削坡减载等方式，增加边坡稳定性，预防坍塌灾害。

4.3 加强防护工程措施

路堑高边坡必须遵循开挖一级防护一级的原则，完成上一级防护工程后方可进入下一级。有加固工程的土质边坡开挖后应在1 周内完成加固，其他类型边坡开挖后应尽快完成加固，不能及时完成加固的应暂停开挖。采用锚索框架加固方案的，锚索钻孔注浆后，要立即施工外部框架等结构，及时张拉，对边坡形成有效锚固。外部框架要保证钢筋、混凝土施工质量。钻孔后要清孔，锚索入孔后1h 内注浆。采用二次注浆加大锚固力。正式施工前应进行锚固基本试验，对锚固力较小的地层应加大钻孔孔径和锚固段长度。按设计锚固深度施工，如出现地层软弱变化应及时变更增加锚固长度。按有关规定或设计要求进行边坡变形和锚索拉力检测。按设计要求建立边坡变形观测。

4.4 处理地表水、地下水

开挖前做好坡顶截水沟、临时排水沟，坡顶和各级平台不得有积水。开挖中如遇地下水涌出，应先排水、后开挖，并观察地下水流是否对周边产生影响。边坡以外水体采取隔离、防漏、防塌工程措施。避开雨季开挖施工，必要时对坡面进行防雨遮盖。

4.5 加强施工过程中的边坡监测

在地质不良地段施工时，应加强测量监控，发现山体有滑动、崩塌迹象时，应暂停施工，撤出人员和机具，并报上级处理。

4.6 完善落实质量安全管理制度

建立完善的安全生产责任制，施工前做好质量安全技术交底，施工中严格执行操作规程和安全检查制度，随时观测边坡稳定情况，一旦发生异常征兆及时处理，提前准备应急设备、物资，完善应急预案，防患于未然。

5 结论

应用层次分析法对路堑高边坡施工坍塌事故各影响指标进行风险评估，能够得到定性和定量的评价结果，有利于在实际施工过程中掌握整个系统中各因素的安全状况，并针对路堑高边坡的特点编制施工方案和预防对策。

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