基于指标体系法的边坡施工安全风险评估

许 莉 莉

(西安市市政设施管理中心，陕西 西安 710016)

1 概述

为迎合国家西部大发展的战略需要，公路交通事业迎来了飞速的发展，新建或改建山区公路的等级不断提高，为满足高等级公路线性的要求，路基高填深挖段落势必增多，产生较多的高边坡，且山区地质条件复杂，前期地质勘察很难准确查明建设场地的地质条件，这种情况下，施工单位冒然开挖公路边坡，在边坡施工中很容易发生安全事故，施工风险等级高，所以在公路边坡施工前进行风险评估工作，对消除施工中可能产生的安全事故具有重要的意义。

2 公路高边坡总体风险评估的特点

公路高边坡施工风险评估是以整个工程中的高边坡为基础，分析边坡在施工过程中产生事故的风险因素，主要包括边坡类型及规模、工程地质条件、施工环境、诱发因素以及勘察设计文件的完整性，根据对这些因素的分析评价，从而实现对工程高边坡施工安全的风险评估，确定风险等级并对风险等级较高的边坡工程提出预防安全事故的有效控制措施。该项评估工作是在项目施工前开展的，其评估结果可为高边坡施工的方案组织设计提供依据，不断优化施工方案，预防安全事故的发生，大幅提高了施工的质量及效率。

2.1 风险评估具体对象

改建公路工程为满足线性要求，开挖山体产生的边坡数量巨大，为评估工作的有效性及时效性，开展风险评估的高边坡必须具有代表性方可满足评估工作的要求。代表性边坡主要包括：

1)结合地层岩性，针对开挖高度大于20 m的土质边坡；针对开挖高度大于30 m的岩质边坡；

2)分布有滑坡、崩塌等不良地质体路段的边坡；

3)分布有饱和土、膨胀土、红黏土、湿陷性黄土、盐渍土等特殊性岩土路段的边坡；

4)分布有建筑物、电力设施、国防电缆等复杂环境下的开挖边坡。

2.2 风险评估步骤

第一步：组建评估小组。评估小组成员由专业知识扎实，工作经验丰富的专业人员组成；

第二步：收集项目勘察设计资料及现场实地调查。评估小组收集勘察设计资料，熟悉项目概况，并通过实地调查，查明项目区的边坡类型、规模、工程地质条件、施工周边环境等因素，为评估工作奠定基础；

第三步：筛选并确定评估对象。评估对象，结合项目的边坡规模特点、地质条件、环境因素，筛选出具有代表性路堑高边坡；

第四步：评估小组根据实地调查及资料分析，对路堑边坡施工安全的影响因素进行归纳总结，确定评估采用的指标，并分析各指标的主次作用，对评估指标进行重要性排序；

第五步：确定各评估指标所占的权重比例系数和评估分数。结合项目自身概况，根据各类评估指标的重要性排序确定各指标在施工安全评估中的权重比例系数和评估指标分值；

第六步：评估指标分值汇总，结合等级划分标准确定风险等级类别；

第七步：编写总体风险评估报告。根据风险等级类别，提出预防边坡施工安全事故发生的有效措施。

3 基于指标体系法的实际案例建模分析

3.1 工程概况

麟游至蒲村镇二级公路改扩建工程，路线全长30 km，新开挖路堑边坡高度大于20 m的分布有50多处，均位于中低山沟谷丘陵区，地质构造发育，地层多以坡积碎石土和风化泥质页岩为主，工程地质条件较差，穿过该区域的线路附近分布较多不良地质现象，如滑坡、滑塌、崩塌和泥石流，严重的威胁了公路高边坡的施工安全。

3.2 建模分析

结合该二级公路改建项目现场实际情况，对项目区边坡的建设规模、工程地质条件、风险诱发因素、施工场地环境、地质勘察资料及施工图设计资料的完整性等五项评估指标进行细致调查分析。其中建设规模包含坡体高度和坡形坡率；地质条件包含了坡体结构、地层岩性及地下水分布概况；风险诱发因素包含了自然灾害及施工季节的影响；施工场地环境包含了工程措施类型及场地周边环境；资料完整性包含了地质勘察资料与施工图设计文件。

在指标细化分类的基础上，结合改建项目的实际情况，将各评估指标按对边坡施工的影响作用从高到低顺序依次排序，本文使用权重比例系数来区分每个评估指标的重要性。目前可通过多种综合手段来确定各指标的权重比例系数，本次评估采用“按评估指标重要性排序确定权重系数”[1]的方法，其计算公式如式(1)所示。

γ=(2n-2m+1)/n2

(1)

其中，γ为评估分项的权重系数；n为评估指标的项数；m为重要性排序号，m≤n。

根据改建公路项目的实际调查情况，经评估小组讨论，拟定评估指标共11个，通过式(1)计算其重要性排序情况及权重比例系数如表1所示。

表1 评估指标重要性排序

针对这些细化的评估指标，评估模型将0～100分值分别赋予评估指标中，分值越大，风险值越高，各指标评分原则如表2～表12所示。

表2 边坡高度评分标准

表3 坡形坡率评分原则

表4 地层岩性评分原则

表5 坡体结构评分原则

表6 地下水评分原则

表7 施工季节评分原则

表8 自然灾害影响评分原则

表9 工程措施类型评分原则

表10 周边环境评分原则

表11 地质资料评分原则

表12 设计文件评分原则

根据评估指标的评分原则，结合二级公路改建项目情况及经验综合分析后给出基本分值，分值如表13所示。

表13 风险评估指标基本分值

结合各评估指标的权重系数及基本分值，路堑高边坡施工安全风险分值可按式(2)及式(3)计算：

F=∑Xij

(2)

Xij=Rijγij

(3)

其中，Xij为评估指标分数，i=1，2，3，4，5；j=1，2，…，n；n为评估指标的数量；γij为权重系数；Rij为评估指标的基本数值。

评估值F=∑Xij=X1+X2+X3+X4+X5=59.26。

3.3 风险等级的划分

在得到风险评估值后，怎样确定边坡在施工过程中的风险程度界限值及划分风险等级类别，也是个很关键的问题，目前业界还没有一致认同的办法，本文采用了黄金比例分割法[2]进行风险等级划分，该方法认为黄金分割点是最优数值的一个临界点，据此采用该点来作为边坡施工安全风险等级划分的分界点。假设A点=0，B点=100，这样便可得到两个黄金分割点分别为C=100-100×0.618=38.2和D=100×0.618=61.8。然后可把AB区间分割成为3个部分，具体划分区间详见表14。

表14 边坡施工安全风险等级划分标准

通过计算值F=59.26综合判定该工程边坡施工安全风险等级为Ⅱ级中等风险。

根据现场调查结果，该项目边坡工程规模大(坡高、坡陡)，地质条件差、岩土体破碎、施工环境复杂，施工安全总体风险较大。评价结果与实际调查结果基本一致，验证了上述评估模型具有较高的可靠性和实用性。为确保边坡在施工过程中的安全，结合评估中存在的风险因子，采取有针对性的措施预防边坡施工事故的发生。

4 结语

该文根据麟游至蒲村镇二级公路改建项目路堑高边坡的工程实际情况，基于指标体系法建立的风险评估模型，综合考虑了边坡规模大小、工程地质条件、风险诱发因素、施工场地环境、勘察设计资料完整性五大影响因素，并结合各影响因素的重要性排序确定权重取值，计算结果按风险等级划分确定边坡的施工安全总体风险等级，最终得到该项目边坡施工总体安全风险等级为Ⅱ级中等风险，与现场实际调查结果基本一致，验证了上述评估模型具有较高的可靠性和实用性。通过这种评估方式，确定了对边坡施工安全有影响的重要因素，采取适当的预防措施，可有效降低高边坡施工的风险率，大大的提高了施工的质量和效率，科学规避施工中安全事故的发生。