高速公路邊坡地質災害隱患識別技術
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摘要:針對貴州省營運高速公路邊坡數量多、地質條件復雜及病害隱蔽性強等特點，同時考慮隱患識別工作的可操作性，將公路邊坡分為自身構造、排水系統、支護結構3大要素，并對應建立了3大要素的具體識別指標并初步提出了隱患識別的解決方案；同時，以某典型路段為工程依托，進行以拉網式專業排查為主、無人機航拍及三維激光掃描等手段為輔的隱患信息識別技術應用研究。
根據《貴州省新時代高速公路建設五年決戰實施方案》，到2022年，貴州高速公路通車總里程將突破1萬km，形成網絡更加完善、連通更加便捷、覆蓋更加廣泛、保障更加有力的高速公路網絡。截止2018年年底，貴州高速公路建成通車里程已達到6450km，建成和在建公路總里程達到8532km，貴州高速公路建設工程已陸續進入管養維護期。目前公路養護技術相較于公路建設技術已顯滯后，難以滿足日益增長的養護需求，其中邊坡養護問題尤為突出［1］，《公路養護技術規范》［2］作為指導公路養護工作的綱領性文件，對于邊坡養護的方法、內容及技術要求等規定甚少。為規范邊坡養護工作，安徽省、浙江省分別地方標準《公路路基養護技術規范》［3］與《高速公路邊坡養護技術規程》［4］，廣東省交通集團有限公司組織編制了《高速公路路塹邊坡養護指南（試行）》［5］，貴州省交通運輸廳印發了《貴州省公路邊坡養護管理辦法（試行）》［6］，同時，不少學者開展了相關研究，如張羅等［7］通過問卷調查的方式，分析了廣東省公路路基病害特點、路基養護技術現狀、存在問題與需求；李勇等［8］提出營運期高速公路“三坡”的工后評估及排查建議；鄭瑞平等［9］通過實地調查分析，總結了云南省典型路段的邊坡病害特征；以上成果豐富了“營運期公路路基養護”研究，但對于邊坡地質災害隱患識別方法提及較少，導致在獲取邊坡基礎數據時操作性不強、信息差異化較大等，以致最終分析結果可靠性較差，因此，本文以貴州某典型路段為依托，探討邊坡地質災害隱患識別方法，具有重要的工程意義。
1依托路段工程概況
1．1工程概況
該線路全長約55km，全線采用雙向4車道高速公路建設標準，路基寬度26m，設計車速100km／h，線路呈“C”字形走向，于2005年開工建設，2009年建成通車。據初步統計，公路沿線路塹邊坡86段，按高度分類：低于20m的有45段，占總數52．3％；20～30m的有25段，占邊坡總數29．1％；30～40m的有9段，占總數10．5％；高于40m的有7段，占總數8．1％。按邊坡物質類型分類：巖質邊坡有49段，占邊坡總數49％；土質邊坡有22段，占邊坡總數23％；二元結構邊坡15段，占邊坡總數14％。由此可知，該路段以巖質邊坡為主。
1．2邊坡工程特點
高速公路建成通車以來，隨著運營時間的推移，在各種自然營力的作用下，邊坡防護結構物出現老化，此外，邊坡開挖后，破壞了原坡體的自然平衡，如開挖卸荷造成巖土體中出現裂隙，地下水逐漸隨著裂隙發育而貫通，最終形成地質災害。通過現場調查分析，該公路沿線邊坡存在以下特點。1）土質、二元結構邊坡綠化較好，坡面植被發育，多以灌木刺槐為主，具有很強的季節性，巖質邊坡坡面綠化較差，多裸露。2）邊坡排水系統不夠完善。大部分邊坡坡頂及平臺未設截水溝，坡面沖刷較嚴重，坡體排水系統（擋土墻泄水孔等）大多堵塞失效，局部結構物（錨頭）出現滲水等。3）在營運過程中，部分防護結構物出現不同程度的變形及損毀跡象。
2公路邊坡地質災害隱患識別指標及獲取方法探討
公路邊坡是指沿著公路路線走向分布在路基橫斷面兩側的斜面，邊坡主要包括自身構造、排水系統、支護結構三大要素。邊坡自身構造指邊坡工程地質條件，排水系統指為疏導坡體表面及內部水量的設施，支擋結構指為保證邊坡穩定而施加的支擋與錨固措施。對于圖1中邊坡“三大要素”指標獲取方法，通常采用“群專結合”的綜合識別方法，其中“群”主要指養護人員通過目測、簡易觀測對邊坡做整體概況做判斷，而“專”主要指對“群”排查出的隱患點進行專業分析，一般由具有專業資格的巖土工程師主持，“群專結合”的識別方法多以人工方式進行，但對于一些高位地質災害，僅靠人工調查難以獲取邊坡“坡到頂、山到腳”的基礎信息，因此，在人工識別方式的基礎上輔助一些科技手段，形成綜合識別手段是新的發展方向。
3典型識別方法的應用
針對該公路沿線邊坡數量多、坡面植被發育、部分邊坡段地形險峻等特點，制定以拉網式專業排查為主，無人機航拍及三維激光掃描等手段為輔助的邊坡地質災害隱患識別手段，以更詳實、全面地獲取公路沿線邊坡基礎信息。
3．1拉網式專業排查
根據公路線型特點，建立由6名專業技術人員組成的排查小組，并分為2個小組（A組、B組），從每組中選取1名專業人員擔任小組組長，2個小組沿同一起點開始，1個小組完成左側邊坡的排查工作、另外1個小組完成右側邊坡的排查工作。這樣的工作方式有3個益處：①可相互提醒安全事項；②可盡量減少橫穿公路采集信息的次數；③可相互督促，保證基礎數據的真實、完整。對拉網式專業調查的內容可參照廣東省交通集團有限公司組織編制的《高速公路路塹邊坡養護指南（試行）》與吳維義等［10］的研究成果，調查方法以專業地質判識為主，輔助地質羅盤、鋼卷尺等其它簡易測量手段。拉網式專業調查現場工作圖片見圖3。
3．2無人機航拍
對某些高位地質災害隱患，人員難以到達，就可考慮使用無人機航拍輔助調查，充分發揮無人機高分辨率、高時效性、高移動性等優勢。以依托線路某工點為例，該邊坡沿線路走向長160m，最大坡高50m，邊坡近垂直開挖后基巖裸露，坡面受風化剝蝕及原施工爆破震動影響，裂隙發育。為獲取邊坡裂隙、危巖發育情況，查清邊坡基本特征，采用無人機由遠而近航拍，以獲取邊坡的基礎信息。
3．3三維激光掃描
對一些高陡、基巖裸露具有地質災害隱患風險的巖質邊坡，可采用三維激光掃描對邊坡特征段、重點部位進行掃描，獲取邊坡點云數據。以依托線路某工點為例，該邊坡沿線路走向長100m，最大坡高35m，邊坡近垂直開挖后基巖裸露，坡面不規整，為獲取邊坡特征位移情況、潛在隱患部分的體積及裂隙情況，采用三維激光掃描技術進行相關參數獲取。
4結語
1）貴州省高速公路建設工程將陸續進入養護階段，養護壓力大，其中邊坡養護問題突出，目前雖然有一些規范、標準、指南及辦法等成果為邊坡養護指明了方向，但針對具體的實施過程，仍有一些難點、痛點，需進一步研究。2）根據營運公路邊坡特點，在邊坡地質災害隱患識別過程中可將邊坡劃分為自身構造、排水系統、支護結構3大要素分別識別，初步建立了3大要素的具體識別指標，使隱患識別工作更具有實施性、操作性及針對性。3）分析了目前地質災害隱患識別工作通常采用的“群專結合”方法的優缺點，并結合營運公路邊坡特點，探討了以拉網式專業排查為主、無人機航拍及三維激光掃描等手段為輔的隱患信息識別方法，最后結合實際工點，開展了以上識別手段的相關應用示范。
參考文獻
［1］翟文光．運營高速公路邊坡養護管理系統開發［D］．重慶：重慶交通大學，2017．
［2］公路養護技術規范：JTGH10－2009［S］．北京：人民交通出版社，2009．
［3］公路路基養護技術規范：DB34／T2688－2016［S］．合肥：安徽省質量技術監督局，2016．
［4］高速公路邊坡養護技術規程：DB33／T2099－2018［S］．杭州：浙江省質量技術監督局，2018．
［5］高速公路路塹邊坡養護指南（試行）：Q／GDCGJ03－2014［S］．廣州：廣東省交通集團有限公司，2014．
［6］貴州交通運輸廳．貴州省公路邊坡養護管理辦法（試行）［Z］．貴陽：貴州省交通運輸廳，2018．
［7］張羅，汪益敏，李林生，等．基于專家調查問卷的公路路基病害預防及養護技術現狀分析［J］．公路工程，2015，40（6）：210－213．
［8］李勇，莊生明，黃文潔．論山區高速公路運營期三坡工后評估及排查工作的必要性［J］．探礦工程（巖土鉆掘工程），2018，45（8）：112－115．
［9］鄭瑞平，田偉平，馬保成，等，云南省公路路基災害調查分析及對策研究［J］．華東公路，2011（5）：45－48．
［10］吳維義，龍萬學．山區公路邊坡地質災害排查要點探討［J］．路基工程，2017（9）：238－242.
作者:吳維義 劉歡 單位:貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司
