张桑高速公路高边坡施工期风险评估应用

庞永红， 屈 祥， 宋 文

(1.湖南理大交通科技发展有限公司， 湖南 长沙 410001; 2.长沙理工大学， 湖南 长沙 410076)

张桑高速公路高边坡施工期风险评估应用

庞永红1， 屈 祥2， 宋 文1

(1.湖南理大交通科技发展有限公司， 湖南 长沙 410001; 2.长沙理工大学， 湖南 长沙 410076)

山区高速公路路堑边坡施工时常有施工事故发生，为有效控制髙边坡施工安全风险，依据《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南(试行)》所列步骤及推荐办法对张桑高速公路某一路堑高边坡施工安全进行总体风险评估，根据评估结果再开展对应的专项评估工作从而得到该边坡的施工期危险源清单，相关评估结果可为高边坡施工提供预防措施和建议的参考，并作为该边坡施工单位进行风险分级管理及处治的依据。

高速公路；路堑；高边坡； 施工期； 风险评估； 权重系数

0 引言

在多山重丘区进行高速公路修建时，设计路线时常要穿越崇山峻岭，出现较多的高填深挖路基难以避免，由此形成了许多规模较大、影响因素复杂、地质环境多变、对安全性和使用要求各异的高边坡[1-3]。因此，在这种复杂情况下进行公路高边坡施工时对其进行安全风评估很有必要。2014年，贺华刚在边坡工程风险评价及指标体系的构建研究中就提出要根据影响边坡稳定性因素分类来构建合适的指标体系，做到具体问题具体分析，凭借参考资料结合现场实际情况调查综合得出评价指标[4]。2014交通运输部组织编制了《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南(试行)》[5]，并提出在后续的高速公路施工中需要根据此指南对高路堑边坡进行施工期风险评估，基于此，在张桑高速施工中根据指南的相关条款开展了该项工作，评估结果可为后续施工组织编制、重点监测边坡清单的建立及巡查重点等提供依据。

1 评估方法及路线

1.1 评估方法

施工安全风险评估需考虑高边坡工程的特点，采用定性、定量相结合的评估方法。本次评估采用量化评估的方法，即指标体系法。计算公式如下：

(1)

式中，γ为权重系数；n为评估指标项数；m为重要性排序号，m≤n。

1.2 评估路线

结合施工图文件、施工组织设计文件，综合运用定性风险分析、风险矩阵法、指标体系法及专家调查法等对本项目进行风险评估。进行高边坡施工安全风险评估分为两部分，首先在施工前进行总体风险评估，对达到风险等级较高(Ⅲ级及以上)的边坡进行专项风险评估。其中，总体风险评估工作主要考虑建设规模、地质条件、诱发因素、施工环境、资料完整性等5个评估指标，根据总体评估公式确定总体风险大小，与风险分级标准对比确定总体风险级别。

总体风险评估主要采用专家调查法和指标体系法。首先通过专家小组的调查，对高边坡整体风险评估指标体系进行完善，并对各指标打分。通过专家打分结果，进行风险估测。

该高边坡的专项风险评估采用专家调查法和风险矩阵法。结合不同专家的经验，对每道施工工序中可能存在的风险源进行辨识和分析。对于重大风险评估采用专家调查法和指标体系法。

2 工程应用实例

2.1 边坡概况

张桑高速ZK20+188～ZK20+408 左侧路堑高边坡在施工开挖之初即出现有失稳现象，为防止工程灾害发生，对其进行了较为全面的风险评估工作。

该边坡具体工程情况为：最大挖高51.7 m，平均挖方高度46.9 m。左侧段强风化岩为Ⅳ类岩体，中风化岩为Ⅲ类岩体，该段边坡为层状斜向结构，边坡破坏型式以碎落、结构面组合交线切割岩体形成的楔形体滑动或崩塌为主。图1所示为该边坡的开挖现场。

图1 ZK20+188～ZK20+408 左侧高边坡开挖现场

地缘位置上处于断层碎裂带边缘，地质较复杂，且受地质构造和外界因素的影响较大；岩体完整度较差，岩体块状偏小，风化较严重，抗剪切强度较低，且整体稳定性较差；以强～中风化泥质粉砂岩、页岩为主，岩体为层状构造，泥质胶结，存在节理裂隙发育，岩层产状135°∠12°，节理255°∠75°，易楔形体崩塌滑动、碎落、局部滑动。

2.2 总体风险评估

依次开展总体风险评估各项工作：通过对具体边坡的实际情况分析，建立评价指标体系，并结合各指标的情况、依据评分标准进行各项打分，并最终由分数值确定该边坡的风险等级。

按评估指标重要性排序确定权重取值的方法，该边坡施工安全风险评估指标清单及其相关的重要性权重系数分布如表1所示。评估指标根据工程项目的地质条件、施工工艺及周围环境等具体情况，参考《指南》里推荐的指标选取。将各评价指标的重要性从高到低进行排序，并采用权重系数法给各评估指标权重进行赋值。

表1 ZK20+188～ZK20+408左侧路堑高边坡权重系数排序

依据《指南》基于风险传递路径方法对危险源的辨识分析，确定了高边坡工程施工安全总体风险评估指标体系，并根据边坡实际情况参照打分要求进行每项指标的赋分工作，结合上表中所列权重系数对张桑高速ZK20+188～ZK20+408左侧高边坡进行总体风险评估，各项基本分数得分根据边坡基本情况及《指南》中对总体分析评估各指标的打分和取值方法获取，在此不再计算，所得结果如表2所示。由总体风险评估计算公式F=∑Xij，得该高边坡总体风险值F=48.30分，根据总体风险等级标准(表3)可知： 该边坡为Ⅲ(高度风险)级边坡。

2.3 专项风险评估

当总体风险等级为Ⅲ级及以上，或某一因素影响很大，则需对该边坡进行专项风险评估——针对施工过程中可能出现的风险事故，创建风险辨识清单，再进行风险估算和评价，并提出相应的风险预防措施。由于上述边坡总体风险等级为Ⅲ级，故需要进行专项风险评估分析，并从人员伤亡和经济损失两方面对风险发生严重程度进行估算，具体标准如表4所示，最终定级标准按照最不利原则，取人员伤亡和直接经济损失两者中的最高等级。事故发生的可能性应着重从物的状态、人为因素以及施工管理存在的缺陷去考虑。该高边坡的状态主要考虑气候环境、地形地貌、施工难度和工程客观条件，人的因素及施工管理主要考虑：总包企业资质、专业及劳务分包企业资质、历史事故情况、作业人员经验、安全管理人员配备及安全投入情况。分级标准及分值如表5所示。

表2 ZK20+188～ZK20+408左侧路堑高边坡施工安全总体风险评估表

表3 高边坡施工安全总体风险分级标准

将事故发生的可能性和严重程度组合成一个风险等级矩阵，用来估测风险的等级，专项风险等级可分为4个等级：低度风险(Ⅰ级)、中度风险(Ⅱ级)、高度风险(Ⅲ级)、极高风险(Ⅳ级)，具体如表6所示。

表4 人员伤亡等级和直接经济损失等级标准

表5 事故可能性分级标准

通过工序作业的特点、环境条件、施工组织等风险因子，对该边坡可能发生的事故类型进行辨识，并通过风险源清单调查，最终通过专家打分法确定了本边坡重大风险源为：高边坡开挖施工，需对其进行重大风险源估测。

在现场地质调查和专家座谈的基础上，边坡开挖的事故可能性评估从地质因子、地表排水、地下排水及施工组织等进行评估，具体指标排序及权重值如表7所示，对边坡进行施工安全总体风险评估过程如表8所示。

表6 专项风险等级标准

表7 边坡开挖施工权重系数排序表

边坡开挖所涉及的边坡变形破坏迹象调整系数和安全管理评估指标分值与安全管理调整系数见表9、表10所示。

根据评分结果，按照M=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J进行计算，得到M=6，由表10对照表，找出相对应的安全管理调整系数λ，得λ=0.9。目前，该路堑高边坡开挖后，左侧坡顶外侧30～40 m出现与坡面平行的裂缝，有局部变形现象，可能发展为整体变形，取D0=1.1。

表8 ZK20+188～ZK20+408左侧路堑高边坡开挖施工安全专项风险评估表

表9 ZK20+188～ZK20+408左侧路堑高边坡安全管理评估表

表10 安全管理系数

综上所述，该边坡根据计算公式P=λ×D0×∑Xij，算得该高边坡专项风险可能性大小分值P=49.34，参照《重大风险源事故可能性等级标准》得出该高边坡的重大危险源为边坡开挖施工，事故发生的可能性等级为3级，人员伤亡等级为2级，直接经济损失等级为1级，依据就高原则判定该边坡事故严重程度等级为2级。根据风险矩阵法得到开挖施工事故专项风险等级为Ⅲ级(高度风险)。

2.4 边坡开挖措施建议

针对张桑高速ZK20+188～ZK20+408左侧路堑高边坡进行的总体风险评估和专项风险评估结果，对该边坡的开挖施工提出以下几点建议：

1) 在施工前进行实地调查，尤其对老滑坡及潜在滑坡等地质情况进行深入调查。

2) 在进行边坡开挖时，应从上至下开挖一级加固一级，若开挖一级边坡仍不能确保稳定时应分层开挖，分层加固。

3) 开挖后应尽快完成加固工程,不能及时完成加固工程的应暂停开挖。

4) 开挖前做好截水沟、临时排水沟等工程，坡顶和各级平台不得有积水；开挖中遇到地下水出露时，必须做好排水工程。

3 结论

本文以张桑高速ZK20+188～ZK20+408左侧高边坡为研究对象，根据《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南(试行)》中所列的施工期风险评估工作流程及研究方法对其进行了总体风险评估，并确定其风险等级为Ⅲ级(高度风险)；随即确定了该边坡施工的重大风险源为边坡开挖施工，并据此进行了专项风险评估，确定风险等级为Ⅲ级(高度风险)。根据上述两项风险评估结果对该边坡后续开挖施工提出了现场踏勘过程、边坡加固、排水设施修建等方面的预防性建议和措施，并为施工组织设计文件的编制及施工过程中的风险分级管理提供了重要的参考依据。

[1] 汪丽. 边坡工程风险指标体系的建立与应用[D].成都：成都理工大学,2011.

[2] 莫汝仁.岩土工程勘察的存在问题及措施分析[J].科技资讯,2008(18).

[3] 吴丽,吴飞,陈礼仪.边坡工程施工项目风险指标体系的研究与应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2011,38(4)：67-72.

[4] 贺华刚.谈边坡工程风险评价及其指标体系[J].山西建筑，2014,40(11)：90-91.

[5] 中华人民共和国交通运输部.高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南[Z].2014.

2017-03-09

2014年度湖南省交通运输厅科技进步与创新项目计划(公路高边坡工程施工安全风险评估技术研究，201403)

庞永红(1988-)，男，主要从事高速公路建设管理。

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

U 416.1+4

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