1.3 山區(qū)高速公路邊坡安全監(jiān)控的現(xiàn)狀

公路邊坡包括填方路堤邊坡和挖方路塹邊坡，是公路的重要組成部分。20世紀(jì)80年代中期以前，我國公路建設(shè)主要以低等級(jí)為主，深挖高填施工較少，公路建設(shè)投資不大，因而公路邊坡穩(wěn)定問題較少，邊坡工程不作為道路建設(shè)的主體工程，在公路工程建設(shè)中對邊坡的防護(hù)常常被忽視。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，我國大量修建高等級(jí)公路，遇到大量的高填深挖路基，邊坡穩(wěn)定問題日漸突出。20世紀(jì)90年代初期，邊坡防護(hù)與加固仍主要沿用低等級(jí)公路的邊坡工程技術(shù)或借鑒鐵道部門的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)施局部處理，由于在邊坡處治時(shí)缺乏綜合考慮，為工程運(yùn)營埋下隱患。例如早期建成通車的沈大高速公路、深汕高速公路等，通車后路基邊坡發(fā)生滑塌，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。沈大高速公路鲅魚圈以南180km長的路段，后期邊坡工程防治費(fèi)用占整個(gè)工程防治費(fèi)的80%。深汕高速公路鳊門滑坡路段長約2km，滑坡整治費(fèi)用超過1億元。位于青藏高原的青海省西寧至果洛公路河北鄉(xiāng)至紅土山段長不足50km，處于黃河上游兩岸，在河谷下切和地震作用下形成了許多規(guī)模巨大的滑坡，公路的修建，擾動(dòng)了古老滑坡，使該段發(fā)生了近20處滑坡。2005年特大暴雨，造成公路中斷，治理滑坡投資1億多元。重慶至貴州的高速公路重慶市區(qū)向家坡滑坡，由于滑坡性質(zhì)判斷失誤，經(jīng)兩次勘察，兩次設(shè)計(jì)仍未能穩(wěn)定滑坡，通車后滑坡再次變形，不得不做第三次勘察設(shè)計(jì)，共花費(fèi)5000余萬元。

20世紀(jì)90年代后期，中國公路建設(shè)進(jìn)入了前所未有的高速發(fā)展階段，吸取前期公路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，高等級(jí)公路邊坡的綜合治理受到重視。各地結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)踐開展了一系列公路邊坡監(jiān)控、監(jiān)測及咨詢研究工作，公路邊坡監(jiān)控理論與實(shí)踐取得了很大的進(jìn)展。

進(jìn)入21世紀(jì)，多家單位針對邊坡監(jiān)控理論與實(shí)踐開展了研究工作。如長江科學(xué)院（2000）開展了巖體邊坡監(jiān)控理論的研究，建立了典型自然和人工邊坡監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，采用室內(nèi)外試驗(yàn)與力學(xué)分析相結(jié)合的方法，研究了邊坡巖體的力學(xué)特性和本構(gòu)模型，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法進(jìn)行邊坡巖體二維、三維參數(shù)反演，解決了多極值點(diǎn)的優(yōu)化問題。研究了不同理論方法、不同監(jiān)測儀器的監(jiān)控指標(biāo)，提出了不同結(jié)構(gòu)巖體邊坡的監(jiān)控理論與方法，并成功應(yīng)用于三峽永久船閘高邊坡、鏈子崖、清江隔河巖石廠房高邊坡等工程的設(shè)計(jì)與施工中。河海大學(xué)（2001）開展了層狀巖質(zhì)邊坡工程監(jiān)測技術(shù)和安全監(jiān)控模型及其關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。三峽開發(fā)總公司等（2006）完成了三峽工程永久船閘高邊坡穩(wěn)定性及其監(jiān)控與施工技術(shù)研究，圍繞船閘高邊坡設(shè)計(jì)與施工，開展了大量的系統(tǒng)性研究工作，并在邊坡工程勘察、巖石力學(xué)研究、巖石邊坡數(shù)值模擬分析、巖石邊坡工程開挖與錨固、大型邊坡監(jiān)測反饋以及施工方法和施工技術(shù)等方面獲得了大量研究成果，成功建成三峽船閘高邊坡工程。華東交通大學(xué)（2006）完成了江西山區(qū)高速公路邊坡穩(wěn)定性監(jiān)控與防護(hù)效果評(píng)價(jià)研究，依托江西泰-贛高速公路邊坡病害防護(hù)工程，采用多種現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)地質(zhì)理論、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算與模糊數(shù)學(xué)方法，開展了一系列的邊坡穩(wěn)定監(jiān)測與防護(hù)效果的分析評(píng)價(jià)，探索了一套有效的高邊坡監(jiān)測與防護(hù)效果評(píng)價(jià)的理論與方法。浙江大學(xué)（2009）進(jìn)行了高速公路邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)與安全監(jiān)控技術(shù)及工程示范，在對高速公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，開展了邊坡災(zāi)害發(fā)育規(guī)律與防災(zāi)工程對策研究，建立了遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和發(fā)送的監(jiān)測系統(tǒng)，研究了監(jiān)測資料分析的系統(tǒng)方法，提出了全面的邊坡災(zāi)害安全監(jiān)測技術(shù)體系和變形動(dòng)態(tài)預(yù)測分析體系，開發(fā)了適合高速公路邊坡狀態(tài)變化的動(dòng)態(tài)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、災(zāi)害發(fā)布及防災(zāi)決策支持系統(tǒng)，并且結(jié)合示范工程應(yīng)用有效地開展了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)實(shí)時(shí)安全監(jiān)控、變形動(dòng)態(tài)趨勢預(yù)測分析和安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，提升了邊坡災(zāi)害安全監(jiān)測的技術(shù)水平。

在工程應(yīng)用方面，湖北和浙江等多條高速公路建設(shè)中引入科研單位作為邊坡安全監(jiān)控監(jiān)測咨詢單位，在邊坡施工階段進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工控制。主要由業(yè)主、科研、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位共同參與，實(shí)現(xiàn)過程為：①建設(shè)單位負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，進(jìn)行科研成果及咨詢建議的科學(xué)分析和決策，組織優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的評(píng)審，進(jìn)行邊坡開挖及支護(hù)的質(zhì)量控制和管理。②科研單位主要通過普查、巡查、重點(diǎn)高邊坡專項(xiàng)研究等形成優(yōu)化設(shè)計(jì)的科研成果反饋給業(yè)主，為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及施工控制的實(shí)施提供咨詢建議。③設(shè)計(jì)單位按照業(yè)主的決策結(jié)論，根據(jù)科研單位提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將科研成果反映到施工圖中。④監(jiān)理單位主要配合業(yè)主進(jìn)行施工管理，根據(jù)科研、設(shè)計(jì)單位提出的施工中的不利因素、危險(xiǎn)區(qū)域以及優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，配合業(yè)主進(jìn)行施工管理和控制。⑤施工單位按照優(yōu)化設(shè)計(jì)文件進(jìn)行施工，最終將優(yōu)化設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。實(shí)踐表明，在引入邊坡安全監(jiān)控監(jiān)測咨詢單位參與動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制后，高速公路建設(shè)過程中能有效的控制邊坡的意外垮塌，并保證高速公路沿線邊坡的穩(wěn)定性。

綜上所述，邊坡安全監(jiān)控理論與方法起始于水電工程，典型的應(yīng)用案例為三峽永久船閘邊坡。在經(jīng)歷了中國公路建設(shè)的高速發(fā)展階段后，邊坡監(jiān)控理論與實(shí)踐取得了很大的進(jìn)展，其研究方法從傳統(tǒng)的地質(zhì)理論、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算逐步發(fā)展至現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)、遠(yuǎn)程采集與控制、智能分析與動(dòng)態(tài)預(yù)測相結(jié)合的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)安全監(jiān)控技術(shù)。同時(shí)，多省市在高速公路建設(shè)過程中已經(jīng)引進(jìn)了施工全程中的邊坡安全監(jiān)控理論與技術(shù)，并取得了良好的效果。