基于AHP 的路塹高邊坡施工坍塌事故預防對策分析

■余根炎

（福建省第一公路工程公司，泉州 362000）

1 引言

隨著公路等級的不斷提高，高速公路建設(shè)向山區(qū)延伸和發(fā)展，路塹高邊坡工程越來越常見。由于路塹高邊坡地質(zhì)條件的多樣性和復雜性，如邊坡高度高、坡率大、水文地質(zhì)條件復雜、受自然環(huán)境、氣候條件影響大等，高邊坡施工安全至關(guān)重要。本文以福建省廈蓉高速公路擴建工程ZK141+100～K141+325 段左側(cè)高邊坡為例，應用層次分析法對路塹高邊坡施工坍塌事故進行預防對策的分析研究。

2 路塹高邊坡施工坍塌事故原因分析

一般路塹高邊坡施工坍塌事故涉及地質(zhì)條件、設(shè)計因素、施工因素、管理因素等幾個方面，本文主要考慮在設(shè)計科學合理的前提下，從施工方面進行分析并提出預防對策。

2.1 地質(zhì)條件

路塹高邊坡施工受邊坡高度、自然坡形坡率和設(shè)計坡率影響很大，以及各種不利的地層巖性如易滑及軟弱地層，存在向臨空緩傾貫通軟弱結(jié)構(gòu)面、節(jié)理性發(fā)育的坡體結(jié)構(gòu)和地下水等情況對路塹高邊坡穩(wěn)定性影響巨大。

2.2 施工因素

路塹高邊坡施工由于露天作業(yè)，受季節(jié)性影響明顯，選擇在雨季施工對路塹高邊坡穩(wěn)定性很不利；另外開挖方法、防護工程措施、邊坡監(jiān)測都至關(guān)重要：一次性開挖高度，是否開挖一級防護一級，防護工程措施是否施作到位，以及在施工過程中邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測是否到位是保障施工安全的必要條件。

2.3 管理因素

路塹高邊坡施工技術(shù)難度大，施工隊伍的資質(zhì)和經(jīng)驗、施工技術(shù)方案的編制和落實十分重要。許多施工單位因管理體系不健全，工程項目違規(guī)分包掛靠等，質(zhì)量安全管理薄弱也是造成路塹高邊坡施工滑塌事故的重要原因。

3 評價體系的建立

3.1 層次分析法

層次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）是美國運籌學家薩蒂（Saaty.T.L）于20 世紀70 年代提出的一種定性和定量分析方法相結(jié)合的多目標決策分析方法。其主要思想是通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，對兩兩指標之間的重要程度進行判斷，建立判斷矩陣，通過計算判斷矩陣的最大特征值以及對應特種向量，就可以得出不同因素的重要程度的權(quán)值，為最佳決策提供依據(jù)。

層次分析法AHP 在對指標的重要性進行評判時，引入了九分位的比例標度，見表1。判斷矩陣元素aij的標度方法：

表1 相對重要性的比例標度

備注：2、4、6、8為上述兩相鄰判斷的中間值。倒數(shù)：為兩因素的反比。

3.2 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)層次分析法和路塹高邊坡施工坍塌事故原因風險，建立路塹高邊坡施工坍塌事故評價層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1 所示。

圖1 路塹高邊坡施工坍塌事故層次結(jié)構(gòu)模型

3.3 模型權(quán)重計算

本文以福建省廈蓉高速公路擴建工程ZK141+100～K141+325 段左側(cè)高邊坡為例構(gòu)造判斷矩陣并進行模型權(quán)重計算。該段高邊坡以土質(zhì)邊坡為主，邊坡高度達62.3m，邊坡設(shè)計最高為8 級，邊坡自然坡高陡，邊坡風化不均勻，大里程方向覆蓋層較薄，小里程方向覆蓋層較厚，坡腳有堆積體存在，坡面有溜塌現(xiàn)象；邊坡坡體表層為坡積粉質(zhì)粘土，下伏碎塊狀強風化粉砂巖，其下為全風化粉砂巖，地下水發(fā)育，設(shè)計的工程防護措施主要為預應力錨索框架，C15 片石擋墻，拱型骨架內(nèi)植草灌、客土噴播植草灌等，并且地處亞熱帶氣候區(qū)，年均降雨量較大，在施工過程中的不利影響因素較多。按照圖1 的層次結(jié)構(gòu)模型，邀請建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位的道路工程專家學者及技術(shù)人員對各個因素的重要性進行評估，再經(jīng)過算術(shù)平均，經(jīng)處理后構(gòu)成判斷矩陣。

（1）A—B 的計算

進行兩兩比較得出比較矩陣A。

①采用方根法計算權(quán)重系數(shù)

[ω]i={0.40 0.40 0.20}

③進行一致性檢驗

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

檢驗結(jié)果表明該比較的一致性可接受。

表2 隨機一致性指標RI 取值表

（2）B1—C、B2—C、B3—C 的計算

同理可計算B1—C、B2—C、B3—C（見表3～5）。

表3 B1—C 判斷矩陣及單排序和一致性檢驗

表4 B2—C 判斷矩陣及單排序和一致性檢驗

表5 B3—C 判斷矩陣及單排序和一致性檢驗

（3）Ci 對A 的重要性

進行總排序和一致性檢驗來計算Ci 對A 的重要性。

表6 Ci 對A 的重要性

根據(jù)以上計算結(jié)果，我們可知本段路塹高邊坡施工坍塌事故預防措施重點：首先應重視防護工程的施工，以及對坡體結(jié)構(gòu)、地下水、邊坡監(jiān)測和質(zhì)量安全進行技術(shù)交底。邊坡要開挖一級防護一級，施工前注意坡體結(jié)構(gòu)，如貫通軟弱結(jié)構(gòu)面、巖節(jié)理裂隙發(fā)育情況、地下水情況的調(diào)查和處理，施工中要加強邊坡監(jiān)測。其次要考慮地層巖性、施工季節(jié)的影響、邊坡高度、坡形坡率，以及選擇有經(jīng)驗的施工隊伍，制定完善的制度、施工方案和選擇合理的開挖方法。

4 預防對策

針對福建省廈蓉高速公路擴建工程ZK141+100～K141+325 段左側(cè)高邊坡施工可能影響坍塌事故的因素，提出以下預防建議：

4.1 加強施工前地質(zhì)調(diào)查

在施工前進行實地調(diào)查，及早發(fā)現(xiàn)老滑坡、潛在滑坡等病害，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計不符，及時完善設(shè)計方案和工程措施。并調(diào)查周邊環(huán)境，可能受影響范圍內(nèi)是否存在建筑物、地下埋藏物、高壓線塔、水體設(shè)施等。

4.2 選擇合理的開挖防護方法

土方開挖以機械為主，分段進行。每段自上而下分層開挖，并及時用人工配合機械整刷邊坡。開挖過程中，派人仔細調(diào)查開挖坡面穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問題及時加固處理。若遇石質(zhì)邊坡開挖應采取淺孔松動爆破和光面爆破，嚴格控制藥量。土質(zhì)邊坡或巖性不穩(wěn)定邊坡開挖應安排在枯水季節(jié)施工，避開雨季。在滑坡體上開挖土方應按照從上向下順序開挖一級加固一級，對滑坡體加固可按照從滑體邊緣向滑體中部逐步推進、分段跳槽開挖施工，當開挖一級邊坡仍不能保證穩(wěn)定時應分層開挖分層加固。

在施工過程中，應采取快開挖、快防護的指導思想，加強施工管理，合理計劃工序。做好施工組織設(shè)計，嚴格按照正確的方法施工，合理控制邊坡坡率，適當采用削坡減載等方式，增加邊坡穩(wěn)定性，預防坍塌災害。

4.3 加強防護工程措施

路塹高邊坡必須遵循開挖一級防護一級的原則，完成上一級防護工程后方可進入下一級。有加固工程的土質(zhì)邊坡開挖后應在1 周內(nèi)完成加固，其他類型邊坡開挖后應盡快完成加固，不能及時完成加固的應暫停開挖。采用錨索框架加固方案的，錨索鉆孔注漿后，要立即施工外部框架等結(jié)構(gòu)，及時張拉，對邊坡形成有效錨固。外部框架要保證鋼筋、混凝土施工質(zhì)量。鉆孔后要清孔，錨索入孔后1h 內(nèi)注漿。采用二次注漿加大錨固力。正式施工前應進行錨固基本試驗，對錨固力較小的地層應加大鉆孔孔徑和錨固段長度。按設(shè)計錨固深度施工，如出現(xiàn)地層軟弱變化應及時變更增加錨固長度。按有關(guān)規(guī)定或設(shè)計要求進行邊坡變形和錨索拉力檢測。按設(shè)計要求建立邊坡變形觀測。

4.4 處理地表水、地下水

開挖前做好坡頂截水溝、臨時排水溝，坡頂和各級平臺不得有積水。開挖中如遇地下水涌出，應先排水、后開挖，并觀察地下水流是否對周邊產(chǎn)生影響。邊坡以外水體采取隔離、防漏、防塌工程措施。避開雨季開挖施工，必要時對坡面進行防雨遮蓋。

4.5 加強施工過程中的邊坡監(jiān)測

在地質(zhì)不良地段施工時，應加強測量監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)山體有滑動、崩塌跡象時，應暫停施工，撤出人員和機具，并報上級處理。

4.6 完善落實質(zhì)量安全管理制度

建立完善的安全生產(chǎn)責任制，施工前做好質(zhì)量安全技術(shù)交底，施工中嚴格執(zhí)行操作規(guī)程和安全檢查制度，隨時觀測邊坡穩(wěn)定情況，一旦發(fā)生異常征兆及時處理，提前準備應急設(shè)備、物資，完善應急預案，防患于未然。

5 結(jié)論

應用層次分析法對路塹高邊坡施工坍塌事故各影響指標進行風險評估，能夠得到定性和定量的評價結(jié)果，有利于在實際施工過程中掌握整個系統(tǒng)中各因素的安全狀況，并針對路塹高邊坡的特點編制施工方案和預防對策。

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