高速公路边坡地质灾害隐患识别技术
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摘要:针对贵州省营运高速公路边坡数量多、地质条件复杂及病害隐蔽性强等特点，同时考虑隐患识别工作的可操作性，将公路边坡分为自身构造、排水系统、支护结构3大要素，并对应建立了3大要素的具体识别指标并初步提出了隐患识别的解决方案；同时，以某典型路段为工程依托，进行以拉网式专业排查为主、无人机航拍及三维激光扫描等手段为辅的隐患信息识别技术应用研究。
根据《贵州省新时代高速公路建设五年决战实施方案》，到2022年，贵州高速公路通车总里程将突破1万km，形成网络更加完善、连通更加便捷、覆盖更加广泛、保障更加有力的高速公路网络。截止2018年年底，贵州高速公路建成通车里程已达到6450km，建成和在建公路总里程达到8532km，贵州高速公路建设工程已陆续进入管养维护期。目前公路养护技术相较于公路建设技术已显滞后，难以满足日益增长的养护需求，其中边坡养护问题尤为突出［1］，《公路养护技术规范》［2］作为指导公路养护工作的纲领性文件，对于边坡养护的方法、内容及技术要求等规定甚少。为规范边坡养护工作，安徽省、浙江省分别地方标准《公路路基养护技术规范》［3］与《高速公路边坡养护技术规程》［4］，广东省交通集团有限公司组织编制了《高速公路路堑边坡养护指南（试行）》［5］，贵州省交通运输厅印发了《贵州省公路边坡养护管理办法（试行）》［6］，同时，不少学者开展了相关研究，如张罗等［7］通过问卷调查的方式，分析了广东省公路路基病害特点、路基养护技术现状、存在问题与需求；李勇等［8］提出营运期高速公路“三坡”的工后评估及排查建议；郑瑞平等［9］通过实地调查分析，总结了云南省典型路段的边坡病害特征；以上成果丰富了“营运期公路路基养护”研究，但对于边坡地质灾害隐患识别方法提及较少，导致在获取边坡基础数据时操作性不强、信息差异化较大等，以致最终分析结果可靠性较差，因此，本文以贵州某典型路段为依托，探讨边坡地质灾害隐患识别方法，具有重要的工程意义。
1依托路段工程概况
1．1工程概况
该线路全长约55km，全线采用双向4车道高速公路建设标准，路基宽度26m，设计车速100km／h，线路呈“C”字形走向，于2005年开工建设，2009年建成通车。据初步统计，公路沿线路堑边坡86段，按高度分类：低于20m的有45段，占总数52．3％；20～30m的有25段，占边坡总数29．1％；30～40m的有9段，占总数10．5％；高于40m的有7段，占总数8．1％。按边坡物质类型分类：岩质边坡有49段，占边坡总数49％；土质边坡有22段，占边坡总数23％；二元结构边坡15段，占边坡总数14％。由此可知，该路段以岩质边坡为主。
1．2边坡工程特点
高速公路建成通车以来，随着运营时间的推移，在各种自然营力的作用下，边坡防护结构物出现老化，此外，边坡开挖后，破坏了原坡体的自然平衡，如开挖卸荷造成岩土体中出现裂隙，地下水逐渐随着裂隙发育而贯通，最终形成地质灾害。通过现场调查分析，该公路沿线边坡存在以下特点。1）土质、二元结构边坡绿化较好，坡面植被发育，多以灌木刺槐为主，具有很强的季节性，岩质边坡坡面绿化较差，多裸露。2）边坡排水系统不够完善。大部分边坡坡顶及平台未设截水沟，坡面冲刷较严重，坡体排水系统（挡土墙泄水孔等）大多堵塞失效，局部结构物（锚头）出现渗水等。3）在营运过程中，部分防护结构物出现不同程度的变形及损毁迹象。
2公路边坡地质灾害隐患识别指标及获取方法探讨
公路边坡是指沿着公路路线走向分布在路基横断面两侧的斜面，边坡主要包括自身构造、排水系统、支护结构三大要素。边坡自身构造指边坡工程地质条件，排水系统指为疏导坡体表面及内部水量的设施，支挡结构指为保证边坡稳定而施加的支挡与锚固措施。对于图1中边坡“三大要素”指标获取方法，通常采用“群专结合”的综合识别方法，其中“群”主要指养护人员通过目测、简易观测对边坡做整体概况做判断，而“专”主要指对“群”排查出的隐患点进行专业分析，一般由具有专业资格的岩土工程师主持，“群专结合”的识别方法多以人工方式进行，但对于一些高位地质灾害，仅靠人工调查难以获取边坡“坡到顶、山到脚”的基础信息，因此，在人工识别方式的基础上辅助一些科技手段，形成综合识别手段是新的发展方向。
3典型识别方法的应用
针对该公路沿线边坡数量多、坡面植被发育、部分边坡段地形险峻等特点，制定以拉网式专业排查为主，无人机航拍及三维激光扫描等手段为辅助的边坡地质灾害隐患识别手段，以更详实、全面地获取公路沿线边坡基础信息。
3．1拉网式专业排查
根据公路线型特点，建立由6名专业技术人员组成的排查小组，并分为2个小组（A组、B组），从每组中选取1名专业人员担任小组组长，2个小组沿同一起点开始，1个小组完成左侧边坡的排查工作、另外1个小组完成右侧边坡的排查工作。这样的工作方式有3个益处：①可相互提醒安全事项；②可尽量减少横穿公路采集信息的次数；③可相互督促，保证基础数据的真实、完整。对拉网式专业调查的内容可参照广东省交通集团有限公司组织编制的《高速公路路堑边坡养护指南（试行）》与吴维义等［10］的研究成果，调查方法以专业地质判识为主，辅助地质罗盘、钢卷尺等其它简易测量手段。拉网式专业调查现场工作图片见图3。
3．2无人机航拍
对某些高位地质灾害隐患，人员难以到达，就可考虑使用无人机航拍辅助调查，充分发挥无人机高分辨率、高时效性、高移动性等优势。以依托线路某工点为例，该边坡沿线路走向长160m，最大坡高50m，边坡近垂直开挖后基岩裸露，坡面受风化剥蚀及原施工爆破震动影响，裂隙发育。为获取边坡裂隙、危岩发育情况，查清边坡基本特征，采用无人机由远而近航拍，以获取边坡的基础信息。
3．3三维激光扫描
对一些高陡、基岩裸露具有地质灾害隐患风险的岩质边坡，可采用三维激光扫描对边坡特征段、重点部位进行扫描，获取边坡点云数据。以依托线路某工点为例，该边坡沿线路走向长100m，最大坡高35m，边坡近垂直开挖后基岩裸露，坡面不规整，为获取边坡特征位移情况、潜在隐患部分的体积及裂隙情况，采用三维激光扫描技术进行相关参数获取。
4结语
1）贵州省高速公路建设工程将陆续进入养护阶段，养护压力大，其中边坡养护问题突出，目前虽然有一些规范、标准、指南及办法等成果为边坡养护指明了方向，但针对具体的实施过程，仍有一些难点、痛点，需进一步研究。2）根据营运公路边坡特点，在边坡地质灾害隐患识别过程中可将边坡划分为自身构造、排水系统、支护结构3大要素分别识别，初步建立了3大要素的具体识别指标，使隐患识别工作更具有实施性、操作性及针对性。3）分析了目前地质灾害隐患识别工作通常采用的“群专结合”方法的优缺点，并结合营运公路边坡特点，探讨了以拉网式专业排查为主、无人机航拍及三维激光扫描等手段为辅的隐患信息识别方法，最后结合实际工点，开展了以上识别手段的相关应用示范。
参考文献
［1］翟文光．运营高速公路边坡养护管理系统开发［D］．重庆：重庆交通大学，2017．
［2］公路养护技术规范：JTGH10－2009［S］．北京：人民交通出版社，2009．
［3］公路路基养护技术规范：DB34／T2688－2016［S］．合肥：安徽省质量技术监督局，2016．
［4］高速公路边坡养护技术规程：DB33／T2099－2018［S］．杭州：浙江省质量技术监督局，2018．
［5］高速公路路堑边坡养护指南（试行）：Q／GDCGJ03－2014［S］．广州：广东省交通集团有限公司，2014．
［6］贵州交通运输厅．贵州省公路边坡养护管理办法（试行）［Z］．贵阳：贵州省交通运输厅，2018．
［7］张罗，汪益敏，李林生，等．基于专家调查问卷的公路路基病害预防及养护技术现状分析［J］．公路工程，2015，40（6）：210－213．
［8］李勇，庄生明，黄文洁．论山区高速公路运营期三坡工后评估及排查工作的必要性［J］．探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（8）：112－115．
［9］郑瑞平，田伟平，马保成，等，云南省公路路基灾害调查分析及对策研究［J］．华东公路，2011（5）：45－48．
［10］吴维义，龙万学．山区公路边坡地质灾害排查要点探讨［J］．路基工程，2017（9）：238－242.
作者:吴维义 刘欢 单位:贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司
