福建山区高速公路路堑高边坡风险分级方法研究*

王　浩　林一夫　梁　涛　廖小平　泮　俊　汪劭祎

(①福州大学环境与资源学院资源与城乡建设系　福州　350116)

(②中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司　北京　100195)



福建山区高速公路路堑高边坡风险分级方法研究*

王浩①林一夫①梁涛①廖小平①泮俊②汪劭祎②

(①福州大学环境与资源学院资源与城乡建设系福州350116)

(②中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司北京100195)

为实现路堑高边坡设计阶段风险分级，合理安排资金投入及控制边坡工程风险，基于边坡工程地质分析原理、工程实践经验总结及反馈分析，从地形条件、地质条件、气象水文及其他因素等方面构建了4类16个路堑边坡工程风险因子评价指标体系，明确各评价指标的内涵及意义，并确定其风险评分标准。以龙岩双永高速公路永定段71个高边坡为对象，依据各工点设计阶段的勘察及测设成果，确定相应风险指标的评估值，采用层次分析法确定各指标权重，将这71个边坡分选为4个不同的风险等级，并提出相应的风险防控对策，最终建立一种实用的路堑高边坡设计阶段风险分级方法。依据全线挖方最高的K227滑坡风险评价过程，例证了该风险分级方法的可行性和合理性；引入两处风险控制失败的低矮边坡实例，从反面佐证了该方法的科学性和有效性，表明其在避免遴选疏漏方面具有明显优势。本文研究成果得到了施工实际情况的很好印证，使永定段成为双永高速公路全线边坡问题最复杂，但是在施工期和运营期边坡风险控制最好的区段。

路堑边坡设计阶段风险分级风险评估层次分析法

0　引　言

路堑高边坡工程的风险评估及管理是当前山区高速公路设计建造过程中遭遇的主要难题之一。由于山区高速公路属线状工程，路堑高边坡工点众多、分布零散、特征各异，很难参照建筑边坡投入足够多的勘察工作量作详细勘察。因此，路堑高边坡的设计是基于有限地质资料的预测设计和风险设计。

福建省自2000年启动山区高速公路建设以来，曾专门成立路堑高边坡动态设计组，遴选30m以上的路堑高边坡做特殊设计并编制设计专册，这种模式在实践中取得成功。但是，回顾作者十几年来参与高边坡设计咨询和技术审查的经历，我省几乎每条山区高速公路都曾出现施工图设计专册之外的工点成为“漏网之鱼”，在施工过程或运营养护时产生边坡病害。这些工点有的是遴选疏漏，有的是挖方很少的低矮边坡，也有的是少量挖方触发的老滑坡复活。显然，采用30m高度标准一刀切，难免对特殊条件下的边坡工程风险估计不足。如何利用设计阶段的有限工程地质信息，对区段内众多的边坡对象进行风险分析及风险等级划分，以避免疏漏、合理分配资金及人力、对重点边坡开展动态跟踪，对于控制边坡设计、施工及运营等全寿命周期内的工程风险具有现实意义与实用价值。

近年来，国内外对边坡和滑坡的风险研究日益重视，取得一系列研究进展与成果。2005年温哥华滑坡风险管理国际会议提出的滑坡风险评估与管理理论框架和2008年国际滑坡与工程边坡联合技术委员会(JTC1)发布的滑坡易发性、危险性及风险区划指南(Fell et al.，2005，2008)体现了当前国际学术界的主流做法。近年来，国内学者沿用并发展了上述思路，在地质灾害风险评估及区划领域取得了不少进展(石菊松等，2009；乔建平等，2010；胡瑞林等，2013)。在公路和铁路等线状工程建设中的边坡风险管理方面，美国交通部的公路崩塌落石风险分级系统(Rock Fall Hazard Rating System，简称RHRS)得到不断应用、改进和拓展(Pierson et al.，1993；Vandewate et al.，2005)；类似研究还有加拿大国家铁路公司的边坡危险性评价系统(RHRA Rating System)(Hungr et al.，2003)、澳大利亚公路部门应用的RTA Guide to Slope Risk Analysis(Stewart et al.，2002)和菲律宾的大碧瑶地区滑坡防灾管理的Landslide Risk Rating System(Saldivar-sali et al.，2007)。国内学者引入德尔菲法、模糊分析法和层次分析法等理论，尝试建立各类公路边坡风险评估指标体系，在依托工程项目的风险管理过程中得到了成功应用(张雷等，2007；张勇慧等，2010；何海鹰等，2012，苏天明等，2012)。

然而，类似于JTC1提出的滑坡风险管理理论框架对风险评估的技术细节描述较简单，在具体应用过程中不可避免的碰到困难。首先，边坡风险评估面临的就是基础数据的获取难题，而对于边坡零散分布的公路、铁路等线状工程建设则体现更为明显。其次，普适性的风险评估指标体系显然难于适应区域边坡工程实践的需要，而显得针对性不强，需要像RHRS系统那样结合研究区的边坡工程地质特征和实践经验总结不断改进。另外，当前的研究成果大多集中在地质灾害风险区划和公路边坡运营阶段的养护管理方面，对设计阶段的边坡风险分析却鲜有论述，更缺乏设计、施工和运营阶段延续性的边坡风险管理理念。

本文结合作者在福建地区长期从事边坡稳定性评价的经验，以龙岩双永高速公路沿线71个高边坡为依托，以设计阶段获取的有限资料为基础，强调该区域高边坡的工程地质特征，遴选并优化风险评价指标，采用层次分析法，建立风险评价模型，开展路堑高边坡设计阶段风险分级研究，依托工程实践应用，对研究成果进行了检验，提出一种公路设计阶段边坡风险分级的分析和评估方法，为区域边坡风险防控提供依据。

1　路堑高边坡风险分级理论与方法

1.1路堑高边坡风险分级的层次分析法

层次分析法(简称AHP)是由Saaty教授在20世纪70年代提出的一种多准则决策方法，其将与决策有关的因素分解成目标、准则和方案等层次，并引入数学检验，深入分析各因素间的内在联系，对项目规划目标开展定性与定量相结合的分析与决策。路堑高边坡的规划建设也是一个系统的工程地质分析与决策问题，边坡稳定性受地质因素和工程因素等诸多因素影响，难以用定量的数据描述其稳定性，而采用层次分析法可以对相关的风险因素重要性进行评价，并结合专家对风险因素的评估值，来区分边坡的风险程度，是当前边坡风险评估工作的理论基础，按照这一技术框架的思路，可制定风险分级流程(图1)。

图1　风险分级流程图Fig.1　Flow chart of risk classification

1.2边坡设计阶段风险管理的特点

路堑高边坡按照其规划建设过程，大致可划分为勘察设计、施工建造和运营维护3个典型阶段，不同阶段风险管理的对象特征、信息来源和工作目标有很大的不同。按照国际公认的联合国人道主义事务部(UNDHA)提出的风险概念标准术语，风险R(Risk)可以表达为危险性H(Hazard)和易损性V(Vulnerability)的乘积，即R=H·V；近年来的研究又引入了易发性(Susceptibility)的概念。在路堑边坡设计阶段的评估指标体系构建过程中，既包含了易发性关注的地质环境条件指标，也包含了基于工程边坡设计方案对其危险性的分析评价，还涉及了边坡周边人或物等承灾体的易损性的预测。

应该强调，设计阶段的边坡风险分级较通常所说的边坡危险性分析评价有较大的概念延伸，是在易发性评估的基础上，考虑承灾体的易损性特征，对拟提交施工的边坡设计方案在施工和运营阶段可能遭遇的危险性进行综合预测，并评定相应的风险等级。由于设计方案的可变性，其风险分级具有一定的虚拟性和预测性，与施工阶段和运营阶段实际边坡的风险评估有一定的差异。

另一方面，由于公路设计阶段资料的有限性和设计工作的时效性，要区分易发性、危险性和易损性三者的关系，逐类构建风险评价指标体系存在较大的困难。但是，综合考虑这三者的影响机制，针对信息源特点，构建具有可操作性或可评价性，层次合理而逻辑清楚的风险评价指标体系，体现风险管理的科学性则是十分必要的。

1.3风险评价指标体系的构建

本文提出的风险评价指标体系，源于边坡工程地质分析研究、规范有据可查的各类指标分类标准，以及福建地区10余年来的10条高速公路600多例高边坡设计跟踪的经验积累。指标取值依据和权重评判也在多条高速公路动态设计和信息化施工过程中进行检验、修正和完善；其取值方案基本符合福建地区边坡工程特点，并体现了我省自2000年以来公路边坡工程研究的成果，突出了福建丘陵山地边坡工程规模、巨厚风化壳边坡分类方案、植被覆盖特征和降雨成因机制等区域特色，在我省公路设计阶段快速分选不同危险程度的边坡对象，为确定工程对策、施工监控及资金投入等后续工作提供参考，实现了在设计阶段对边坡风险合理分级。

因此，根据影响边坡稳定性的主要因素及该路段工程实际条件，建立一套简单、实用的评价指标体系(图2)。图中，上层为目标层，中间层、下层为评价指标体系层。其中，中层分为4类指标，每类中层指标又各包含4个子指标，归为下层指标，涵盖了边坡主要风险因子。

图2　风险分级指标体系Fig.2　Risk classification index system

路堑高边坡的地形条件是指工程开挖形成的边坡几何形态及地形陡缓特征，决定了边坡体积规模及开挖扰动程度，主要包含以下4个指标：

(1)开挖高度：从自然地形标高开挖至路基高程形成路堑边坡的相对高度，也即坡肩与坡脚间的相对高差；一般边坡越高，边坡稳定性越差。

(2)开挖宽度：挖方边坡宽度及其立面过渡形态，一般以两侧落地或沟谷为界；一般开挖越宽，对自然山体的扰动越大，边坡稳定性越差。

(3)开挖坡度：开挖边坡表面的陡缓程度或坡角大小，包含总体坡度、过渡特征及台阶分布形态；一般开挖越陡，边坡稳定性越差。

(4)坡顶地形：挖方边坡的坡肩至自然山坡坡顶高差范围内斜坡的地形陡缓及地貌特征；一般坡顶地形越陡，边坡稳定性越差。

路堑高边坡的地质条件是指工程开挖表面及其变形影响区内岩土力学性质及其地质环境背景，主要包含以下4个指标：

(5)岩土地质成因：边坡岩土体的地质成因背景；一般而言，火成岩的岩土力学性质较好，沉积岩的岩土力学性质较差。

(6)岩土坚硬程度：岩土体的坚硬程度与强度特征；一般硬岩强度最高，软土则强度极低。

(7)地质构造条件：一般指节理、褶皱、断层等地质构造作用发育情况，以及层面等控制性弱面在边坡岩土体的出露条件。

(8)边坡岩土结构：边坡各岩土地层的物质构成及其结构组合条件，一般指边坡土体的物质构成和层序排列，或边坡岩体的结构类型。

路堑高边坡的气象水文条件是指边坡场区降雨条件和坡体内水文地质条件，是工程滑坡的主要诱发因素之一，主要包含以下4个指标：

(9)降雨及地表汇水条件：边坡场区的降雨条件及地表汇水特征，一般依据降雨强度及挖方堑顶自然山坡汇水面积的大小综合评价。

(10)植被覆盖及地表径流条件：边坡表面植被分布稀疏及生长状况，以及边坡地表径流条件和坡面排水系统的完善程度。

(11)岩土渗透条件：边坡场区因为各岩土层密实度、节理裂隙分布及各层位的空间组合关系差异而表现出不同的吸水、隔水及渗透能力。

(12)地下水位高度：边坡体内地下水赋存及水位变幅条件，一般以地下水位埋深与边坡开挖高度之比hw/h来表示(图3)。

图3　地下水位高度评价示意图Fig.3　Diagram to evaluate ground water table

路堑高边坡的风险分析还需涵盖偶遇的特殊地质灾害现象、抗震设防等级和周边人、物等承灾体的易损性特征，各指标含义如下：

(13)不良地质现象：指边坡场区内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发育情况。

(14)抗震设防烈度：边坡场区发生地震的可能性、抗震设防烈度的差异及边坡支护结构抗震能力的不同要求。

(15)邻近构筑物条件：指边坡开挖影响范围内建筑物和构筑物的分布情况，及其荷载条件、变形控制要求、安全防护等级等情况。

(16)人类活动频繁程度：边坡场区的人居环境、车流量等人类生活生产条件，及其对边坡开挖、爆破等工程活动的限制条件。

1.4风险指标权重计算

依据AHP法分级原则，基于权威专家打分、数学检验、实践验证和调整优化，考虑各指标单独作用的效果大小，比较各层因子的作用机制的影响权重，最终形成一个表征各因子相互作用程度的判断矩阵M。参照作者类似研究工作(王浩等，2014)，以地形条件指标为例，得判断矩阵(表1)。

表1　指标权重判断矩阵

Table 1　Judgment matrix of index weight

评价指标开挖高度开挖宽度开挖坡度后山形态开挖高度1312开挖宽度1/311/31/2开挖坡度1312后山形态1/221/21

计算步骤为：

(2)计算最大特征值：

表2　修正值RI

Table 2　Correction value RI

阶数123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45

1.5风险评价标准

风险指标的评分值是边坡相对安全状况的反映，然而由于风险指标的内容、取值范围、量纲不尽相同，故需对各指标进行无量纲处理，通过数学手段将性质、量纲各异的指标值转化为一个可以综合评价的相对数。本文将每个指标分为3～7个等级，对不同指标的特征状态赋值，越危险赋值越高，赋予分值范围为0～100(表3)。

1.6风险分级及其防控对策

根据边坡对应指标所属特征状态评估值U，并与每个指标的权值W相乘，得出最后评价结果R。即，R=U·W，并进行边坡风险分级(表4)。

需要指出的是，Saaty提出层次分析法的意图是解决资源分配、管理和冲突分析中的矛盾；而层次分析法计算得到的风险值R是在特定分级体系和评分标准下获得的风险评判相对值，需要按照评价目标及工作的需要设定一个基本合理的风险分级标准，才能实现风险等级的划分。因此，虽然风险分级评估值采用较严格的数学检验方法，综合考虑了边坡工程地质分析评价的成果，具有相当的评价精度和客观性；但是，风险分级标准就像边坡设计安全系数的设定一样，也具有一定主观性，需要根据项目业主或公众等群体对风险的接受程度，以及评价人员的经验积累及实践检验综合评判。

结合福建地区的工作经验，按照计算风险值R的大小确定表4所示4个风险等级，并根据路堑边坡的工程目的和设计要求，对应其风险等级也分级设定了边坡风险防控对策。

一级风险边坡主要采用坡率法、普通防护及排水工程。针对于稳定的边坡工程，仅需要采用坡率法控制其整体稳定，对边坡浅表层变形破坏采取工程防护或排水措施，以圬工防护、喷锚防护和植被护坡技术为主。

二级风险边坡采用普通防护为主，辅以少量支挡加固措施。针对于基本稳定的边坡，以普通防护及排水工程为主，布置少量的支挡加固工程对边坡坡脚、坡体中部或地层突变位置等可能潜在局部变形破坏的部位实施预加固，即可保证边坡稳定；一般以坡脚小型支挡，或低吨位锚固注浆措施为主。

三级风险边坡采用支挡加固为主，辅以普通防护措施。针对于欠稳定或不稳定但体积规模较小的边坡工程，采用一定工程规模并合理设计和施工的常规支挡或锚固工程，可以控制边坡风险；一般以中型挡墙或中等吨位锚索等措施为主。

四级风险边坡采用特殊支挡加固并重点跟踪监测及设计优化。针对于稳定性极差的特殊边坡工程，需深入分析其基本性质、病害成因，潜在变形规模及发展趋势，采用特殊设计的支挡结构，并辅以防护、排水等措施综合治理；还需对其施工工序及安全监测进行总体布局，并实施动态设计调整、信息化施工及施工过程安全性监测评估。相应采取的工程治理措施一般有特殊设计的大型挡墙、抗滑桩工程和高吨位预应力锚固工程等。

表3　路堑高边坡风险因子评价标准

Table 3　Risk factor evaluation standard of high cutting slope

指标特征状态评分指标特征状态评分开挖坡高(A1)A1≤30m30边坡岩土结构(B4)风化土边坡603050m100碎裂结构岩质边坡60开挖宽度(A2)A2≤50m25层状结构岩质边坡8050150m100降雨强度中等,挖方坡顶有少量面积汇水区70开挖坡度(A3)A3≤35°30降雨强度高,挖方坡顶有大面积汇水区1003565°100坡面裸露,地表径流条件较差,坡面排水不畅100坡顶地形(A4)反坡25岩土渗透条件(C3)岩土密实、基岩不透水或透水极好40平坡50岩土层过渡均匀,渗透系数较大60缓坡80岩土层间杂隔水层,渗透系数较小80陡坡100岩体松散且下伏隔水层100地质成因(B1)火成岩30地下水位高度(C4)地下水位低,C4≤-1/430沉积岩90地下水位较低,-1/41/2100岩土坚硬程度(B2)硬岩20不良地质现象(D1)无不良地质现象30软岩40局部见崩塌落石、滑坡、泥石流等70极软岩60崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害变形体或堆积体100硬土80抗震设防烈度(D2)D2≤6°,基本地震加速度a=0.05g40软土100D2=7°,基本地震加速度a=0.10g60地质构造条件(B3)岩层反倾;基本无构造发育,未见明显地质构造现象30 D2=7°,基本地震加速度a=0.15g80 D2≥8°,基本地震加速度a=0.20g100岩层斜交;构造发育一般,存在局部小型断层、褶皱等地质构造70邻近构筑物条件(D3)邻近区无构筑物,对边坡工程无影响30邻近区有构筑物,但不是重要构筑物或影响轻微60岩层顺倾;构造极其发育,存在控制性顺坡断层或构造带100邻近区有重要构筑物,对边坡工程影响显著100人类活动频繁程度(D4)人流或车流量稀少,无开挖、爆破扰动30边坡岩土结构(B4)崩滑流堆积土边坡100人流或车流量一般,偶见开挖、爆破扰动70坡残积土边坡80人流或车流量大,开挖、爆破扰动频繁100

2　实例应用与检验

2.1工程实例

以双永高速公路K227+635～+745段左侧路堑高边坡(简称K227滑坡)为例，阐述风险指标评估及风险分级过程。该边坡概况如下：①开挖高度约90m，开挖宽度152m，总体坡度40.5°，后山为陡坡地形；②坡体为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩间隔沉积，经风化破碎且含软弱夹层的软岩及其土状风化壳构成，露头见压扭性构造破碎带；③该地区降雨充沛，年降雨量1400～1800mm，地表径流及地下排水条件差，地下水位线略高于坡脚，并与坡脚溪流有水力联系；④该路段未见大型不良地质现象，抗震设防烈度为Ⅵ度，基本地震加速度值为0.05g，邻近有桥梁隧道重要构筑物，爆破扰动影响较明显。

将上述特征提取后与表3的指标体系对照，得该边坡风险评估值如表5中1号边坡所示。将上述评估数据处理，引入公式R=U·W，计算得该边坡风险值为80.4，为项目全线危险性评分最高的路堑边坡，评定为四级风险等级。该路堑边坡工程加固方案经过了反复论证和特殊设计，最终在9级坡面满布或交错布置锚固工程，并布设坡脚挡墙及监测工程，提出施工控制要求，力求防控施工过程风险。

在施工时，总共11级边坡的上部10级坡面在3个月之内完成快速开挖。由于高陡边坡开挖卸荷作用及坡脚局部切断其力学支撑，在尚未形成有效防护加固工程措施的情况下，由于持续半个月的降雨诱发形成约20×104m3的中型路堑滑坡，最终形成福建省内挖方最高，约140m的超高路堑边坡，采用两排锚索抗滑桩及多级锚固工程，历时两年完成病害治理。

表4　风险分级及风险防控对策

Table 4　Risk classification and prevention-control countermeasures

风险等级分级标准风险防控对策一级R<50坡率法、普通防护及排水工程二级5075特殊支挡加固,重点监测及设计优化

表5　风险指标评估表

Table 5　Risk indexes assessment values

指标开挖坡高开挖宽度开挖坡度坡顶地形权重0.19590.06080.19590.10531号边坡100100601002号边坡3010060803号边坡301006080指标地质成因岩土坚硬程度地质构造边坡岩土结构权重0.01680.09750.03770.09751号边坡9060100802号边坡3080100603号边坡901007060指标降雨及汇水条件植被覆盖及地表径流条件岩土渗透条件地下水位高度权重0.02590.01160.00560.05331号边坡706080602号边坡10060801003号边坡1006080100指标不良地质现象抗震设防烈度邻近构筑物条件人类活动频繁程度权重0.05430.01140.02540.00531号边坡70401001002号边坡1006030703号边坡100603070

2.2检验与讨论

为进一步校验该风险分级方法的有效性，采用该方法对福建省近年来在施工时产生病害的两个低矮路堑边坡工点进行校核，其评估指标(表5)，并分别讨论如下：

2号边坡为南厦高速公路某路堑边坡(王浩等，2014)，缓坡开挖三级，主体为全风化花岗岩，采用植草防护。该边坡是福建地区广泛分布的花岗岩类土质边坡，且开挖规模及采用的防护方案也十分常见。按照常规的工程经验类比，该边坡是稳定的，但施工过程中却难以成坡，多次坍塌变形，说明需要对该边坡开展进一步的风险评估研究。经现场调查，该边坡典型特征有：①开挖高度25m，开挖宽度280m，开挖坡角38°，坡顶为纵深约300m的平缓坡地；②坡体为全风化花岗岩及其坡残积层，为硬土，坡顶平缓坡地末端疑似为与线路平行走向的断层形成陡峭的山脊线，属风化土边坡；③堑顶陡缓坡地形成大范围汇水面积，自然坡地植被覆盖良好，但开挖后土质松散，地表径流不畅，并在开挖坡面形成细密且可见的渗透出水，地下水位很高；④该边坡场地见多处局部坍塌变形，抗震设防烈度D2=7°，基本地震加速度a=0.10g，场地附近为茶园，邻近区无构筑物，人流或车流量一般。

按照本文提出的方法对2号边坡进行风险评价，其风险值较高，为66.4，属三级风险等级，应采取中型挡墙或中等吨位锚索等措施以防控风险。

3号边坡为漳州沈海复线高速公路某路堑边坡，主体为凝灰质砂岩，原设计为三级缓坡刷方，采用植草防护。边坡开挖后，在距堑顶50m处产生裂缝，并发展成为滑坡，最终不得不采用抗滑桩及锚索工程进行治理。该边坡的病害特征体现为福建地区较典型的沉积岩风化壳的顺层工程滑坡，也是工程中容易忽视，但危害严重的边坡类型。现场调查结果显示其特征有：①开挖高度26m，开挖宽度200m，开挖坡角37°，坡顶果园为纵深150m的平缓坡地；②坡体主要为凝灰质砂岩坡残积层，为软土，开挖面见凝灰质砂岩局部顺倾，属风化土边坡；③堑顶缓坡有较大汇水面积，由于柚子园的耕种，地表径流不畅，补充勘察揭示地下水位很高；④该边坡场地前缘省道开挖见多处小型滑坡，抗震设防烈度D2=7°，基本地震加速度a=0.10g，场地上部为柚子园，下部为省道，邻近区无构筑物，人流或车流量一般。

按照本文提出的方法对3号边坡进行风险评价，其风险值为68.2，属三级风险等级，应采取中型挡墙或中等吨位锚索等措施以防控风险。

上述两个工点，由于边坡相对较矮，地层简单，故均未遴选作路堑高边坡专项设计，缺乏详细的地质调查和针对性的风险评价，在施工遭遇滑坡后，多次变更设计，甚至采用了抗滑桩、锚索、注浆钢锚管等多种措施才治理成功。若采用本文提出的风险分级方法，则均体现其具有相当的工程风险，评价结果与实际边坡风险状况较为吻合，证实该方法可靠度较高，能避免危险边坡工点遴选中的疏漏。

2.3风险分级成果应用

沿用上述思路和方法，对龙岩双永高速公路永定段的71个高边坡进行风险分级评价，并将边坡风险分级成果统计如图4所示：

图4　风险分级结果饼状图Fig.4　The pie chart of risk classification result

经统计分析并结合该段路堑边坡施工及运营的反馈情况综合来看：

全部71个路堑高边坡工点中，5个边坡风险等级为一级。总结其类型均为高度略高于30m，刷方堑顶地形反坡，未见不良地质现象，工程地质及水文地质条件较简单的路堑边坡。因此，对该类边坡采用坡率法结合普通防护工程处理，实际跟踪也未发现边坡病害。

22个边坡风险等级为二级。总结其共性特征有：边坡地形较平缓，高度一般不超过40m，岩性以花岗岩为主，工程地质和水文地质较简单，通常采用坡脚半挡墙支挡，结合单级坡面间隔或满布锚固措施可保证边坡稳定。

40个边坡风险等级为三级。这些边坡一般高度超过40m，地形条件较困难，有较大的体积规模，工程地质及水文地质较复杂，或存在局部不良地质现象等情况。一般需要采用较强和较多的支挡加固及排水措施综合处理。

4个边坡风险等级为四级。这些边坡均为复杂地形地质条件下开挖的超高边坡，以沉积软岩或巨厚层花岗岩土质风化壳为主，且施工过程安全性较突出，应对支挡加固结构及其施工顺序进行特殊设计，结合动态监测、信息化施工及动态反馈设计来确保工程安全。

基于上述风险分级研究，并采取针对性的风险防控对策，双永高速公路永定段在施工过程中仅5个边坡出现设计变更，其中有3个工点是由于开挖地形不符、边坡高度大幅增加而不得不调整方案。

因此，基于AHP的边坡工程风险分级研究及应用，在设计阶段较准确反映了各个边坡的风险状态，通过施工及运营阶段持续跟踪及校验，也验证了该风险评价方法的有效性。永定段是双永高速公路全线边坡问题最复杂的路段，但由于应用了本文提出的风险分级方法，使其成为施工期和运营期边坡风险控制最好的区段。

3　结　论

本文融合边坡工程地质分析研究和层次分析法，将边坡工程风险分级引入山区高速公路复杂路堑高边坡设计过程，根据工程经验和实际调查综合考虑各种风险指标对边坡稳定性的影响，较为准确和全面的分析了边坡稳定性，实施了边坡风险等级划分，并提出相应的风险防控措施，对于提高边坡工程设计的风险预测水平及风险应对能力具有重要的现实意义。本文研究的主要工作有：

(1)基于边坡工程地质分析原理及实践经验积累，从地形条件、地质条件、气象水文及其他因素等方面构建了4类16个路堑边坡工程风险因子评价指标体系，并明确各指标的意义。

(2)在长期而广泛的边坡稳定性评价工程实践基础上，结合福建省边坡工程区域特点，就上述16个风险因子的典型特征确定其风险因子评分标准。

(3)采用层次分析法，对双永高速公路永定段71个路堑高边坡进行设计阶段风险等级划分，并与施工实际相互印证，较好的控制了边坡工程施工风险，取得成功。

(4)基于两例边坡风险控制失败的低矮边坡调查及反馈分析，对本文提出的基于AHP的路堑高边坡风险分级方法进行检验，证明其合理性、有效性，在避免危险边坡遴选的疏漏方面优势明显。

本文提出的风险分析指标体系及其评分标准、风险估算方法及分级标准是基于作者在福建地区边坡工程实践基础上提出的，实践证明在本地区是适用的。若将其应用于其他地区或行业时，由于对象特征差异，可能需要遵循以下原则进行必要的调整：风险分级指标体系的构建应能涵盖影响本地区边坡稳定性影响的控制因素，并凸显区域性典型边坡病害类型；风险因子评价标准中的各项评分值应能体现边坡病害致灾因子的作用机理及其敏感性，以实现对不同风险等级的有效区分；风险评定结果及等级划分依据应进行一定数量的工程实践检验及反馈修正，以保证评价结果具有相对的准确性。虽然个体评价结果仍不可避免的具有一定的模糊性，但由于分级的目的是进行不同风险等级的估算及分组遴选，相信同样具有应用价值。

Hungr O，Fell R，Couture R，et al.Landslide Risk Management[M].London：Taylor and Francis，3～26．

Fang X J，Wang H，Gong K Z，et al.2012.Analysis on the granitoid soil cut slopes stability under the action of seepage[J].Journal of Fuzhou University(Natural Science Edition)，40(4)：515～520．

Fell R，Corominas J，Bonnard C，et al.2008.Guidelines for landslide susceptibility，hazard and risk zoning for land use planning[J].Engineering Geology，102(3-4)：85～98．

Fell R，Ho K K S，Lacasse S，et al.2005.A framework for landslide risk assessment and management[C]∥International Comference on Landslide Risk Management, 13(6)：599～600.

He H Y，Hu T，Zhao J.2012.Risk assessment indexes system of high rock slope based on AHP[J].Journal of Central South University(Sciences and Technology)，43(7)：2861～2868．

Hu R L，Fan L F，Wang S S，et al.2013.Theory and method for landslide risk assessment-current status and future development[J].Journal of Engineering Geology，21(1)：76～84．

Hungr O，Fletcher L，Jakob M，et al.2003.A system of rock fall and rock slide hazard rating for a railway-geo-hazard[R].Edmonton，Alberta，Canada：277～283．

Pierson L A，Vickle R V.1993.Rockfall hazard rating system-participant’s manual[R].U.S.Department of Transportation，Publication No.FHWA SA-93-057，1～99．

Qiao J P，Wang M.2010.Types and hierarchical knowledge of landslide risks[J].Journal of Engineering Geology，18(1)：84～90．

Saaty T L.1980.The Analytic Hierarchy Process：Planning，Priority Setting，Resource Allocation[M].New York：McGraw-Hill：18～35.

Saldivar-sali A, Einstein H H.2007.A Landslide Risk Rating System for Baguio，Philippines[J].Engineering Geology，91(2)：85～99．

Shi J S，Shi L，Wu S R，et al.2009.Difficulties and countermeasures in the practice of landslide risk assessment[J].Geological Bulletin of China，28(8)：1020～1030．

Stewart I E，Baynes F J，Lee I K.2002.The RTA guide to slope risk analysis version 3.1[J].Australian Geomechanics，37(2)：115～147．

Su T M，Wang G L，Ye J Y，et al.2012.Rock fall rating system for highway in mountain area[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development，29(3)：51～57．

UNDHA.1992.Internationally agreed glossary of basic terms related to disaster management[M].Geneva：DHA：64～65．

Vandewater C J，Dunne W M，Mauldon M, et al.2005.Classifying and assessing the geologic contribution to rock fall hazard[J].Environmental & Engineering Geoscience，11(2)：141～154．

Wang H，Lin Y F，Wu D L，et al.2014.Fuzzy hierarchy analysis for treatment effect of complex cutting high slope disease[J].Journal of Engineering Geology，22(5)：936～943．

Wang T，Wu S R，Shi J S，et al.2015.Concepts and mechanical assessment method for seismic landslide hazard：a review[J].Journal of Engineering Geology，23(1)：93～104．

Zhang L，Gu W H，Wang X X，et al.2007.Risk factors identification and evaluation for slopes in highway engineering[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering，3(7)：1265～1268．

Zhang Y H，Li H X，Sheng Q，et al.2010.Study of stability gradation of highway rock slopes based on fuzzy comprehensive evaluation[J].Rock and Soil Mechanics，31(10)：3151～3156.

方雪晶，王浩，龚匡周，等.2012.渗流作用下花岗岩类土质路堑边坡稳定性分析[J].福州大学学报(自然科学版)，40(4)：515～520．

何海鹰，胡甜，赵健.2012.基于AHP的岩质高边坡风险评估指标体系[J].中南大学学报(自然科学版)，43(7)：2861～2868．

胡瑞林，范林峰，王珊珊，等.2013.滑坡风险评价的理论与方法研究[J].工程地质学报，21(1)：76～84.

乔建平，王萌.2010.滑坡风险的类型与层次链[J].工程地质学报，18(1)：84～90.

石菊松，石玲，吴树仁，等.2009.滑坡风险评估实践中的难点与对策[J].地质通报，28(8)：1020～1030．

苏天明，王根龙，叶剑渊，等，2012.山区公路崩塌地质灾害危险性分级系统(RFRS)[J].公路交通科技，29(3)：51～57.

王浩，林一夫，吴栋梁，等.2014.复杂路堑高边坡病害治理效果模糊层次评价[J].工程地质学报，22(5)：936～943．

王涛，吴树仁，石菊松，等.2015.地震滑坡危险性概念和基于力学模型的评估方法探讨[J].工程地质学报，23(1)：93～104.

张雷，顾文红，王晓雪，等.2007.高等级公路边坡工程风险因子识别及评估[J].地下空间与工程学报，3(7)：1265～1268．

张勇慧，李红旭，盛谦，等.2010.基于模糊综合评判的公路岩质边坡稳定性分级研究[J].岩土力学，31(10)：3151～3156.

RISK CLASSIFICATION METHOD FOR HIGH CUT SLOPES OF HIGHWAY IN MOUNTAINS OF FUJIAN PROVINCE

WANG Hao①LIN Yifu①LIANG Tao①LIAO Xiaoping①PAN Jun②WANG Shaoyi②

(①College of Environment and Resources，Fuzhou University，Fuzhou350116)

(②China Highway Engineering Consulting Corporation，Zhong Zi Hua Ke Traffic Construction Technology Co.，Ltd.，Beijing100195)

This paper aims to research risk classification for high cut slope during design stage，arrange project investment reasonably and control risk in slope engineering.The classification is based on analysis principles of slope engineering geology and correlative experience summary or feedback analysis，through the analysis of terrain conditions，geological conditions，meteorology and hydrology，and other factors.As a result，the evaluation index system of risk factors for the cut slope is built.It then clears the significance of each evaluation index and determines its risk rating criteria.The system is applied to the risk evaluation of the 71 high slopes along Shuangyong Expressway in Yongding Country.A risk classification method of high cutting slopes during design stage is established.Firstly，an assessment value of each factor is determined according to the survey and design results.Secondly，using analytical hierarchy process，the weights of factors are calculated.Thirdly，4 different risk classes are divided and the relative countermeasures are proposed to prevent and control risk.Furthermore，the system is applied to evaluation of the K227 landslide and other two low failed slopes.The result shows that this risk classification method is reasonable and feasible，and has evident advantage of avoiding omissions for selecting dangerous slopes.The findings demonstrate this highway is the best section of risk control in construction process and operation period although it has the most complex slopes along the whole highway．

Cut slope，Design stage，Risk classification，Risk assessment，Analytical hierarchy process

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.002

2015-04-30;

2015-09-25.

国家自然科学基金(41002127)，福建省自然科学基金(2013J01159)，交通运输部建设科技项目(201331849A130)，福建省交通运输科技发展项目(201242)资助.

王浩(1978-)，男，博士，副教授，从事工程地质与岩土工程方面的研究.Email：h_wang@126.com

U416.1+3；U416.1+4

A