1.3 山区高速公路边坡安全监控的现状

公路边坡包括填方路堤边坡和挖方路堑边坡，是公路的重要组成部分。20世纪80年代中期以前，我国公路建设主要以低等级为主，深挖高填施工较少，公路建设投资不大，因而公路边坡稳定问题较少，边坡工程不作为道路建设的主体工程，在公路工程建设中对边坡的防护常常被忽视。进入20世纪90年代以后，我国大量修建高等级公路，遇到大量的高填深挖路基，边坡稳定问题日渐突出。20世纪90年代初期，边坡防护与加固仍主要沿用低等级公路的边坡工程技术或借鉴铁道部门的经验来实施局部处理，由于在边坡处治时缺乏综合考虑，为工程运营埋下隐患。例如早期建成通车的沈大高速公路、深汕高速公路等，通车后路基边坡发生滑塌，造成了较大的经济损失和不良的社会影响。沈大高速公路鲅鱼圈以南180km长的路段，后期边坡工程防治费用占整个工程防治费的80%。深汕高速公路鳊门滑坡路段长约2km，滑坡整治费用超过1亿元。位于青藏高原的青海省西宁至果洛公路河北乡至红土山段长不足50km，处于黄河上游两岸，在河谷下切和地震作用下形成了许多规模巨大的滑坡，公路的修建，扰动了古老滑坡，使该段发生了近20处滑坡。2005年特大暴雨，造成公路中断，治理滑坡投资1亿多元。重庆至贵州的高速公路重庆市区向家坡滑坡，由于滑坡性质判断失误，经两次勘察，两次设计仍未能稳定滑坡，通车后滑坡再次变形，不得不做第三次勘察设计，共花费5000余万元。

20世纪90年代后期，中国公路建设进入了前所未有的高速发展阶段，吸取前期公路建设的经验教训，高等级公路边坡的综合治理受到重视。各地结合当地工程实践开展了一系列公路边坡监控、监测及咨询研究工作，公路边坡监控理论与实践取得了很大的进展。

进入21世纪，多家单位针对边坡监控理论与实践开展了研究工作。如长江科学院（2000）开展了岩体边坡监控理论的研究，建立了典型自然和人工边坡监控数据库，采用室内外试验与力学分析相结合的方法，研究了边坡岩体的力学特性和本构模型，利用神经网络与遗传算法进行边坡岩体二维、三维参数反演，解决了多极值点的优化问题。研究了不同理论方法、不同监测仪器的监控指标，提出了不同结构岩体边坡的监控理论与方法，并成功应用于三峡永久船闸高边坡、链子崖、清江隔河岩石厂房高边坡等工程的设计与施工中。河海大学（2001）开展了层状岩质边坡工程监测技术和安全监控模型及其关键技术的研究工作。三峡开发总公司等（2006）完成了三峡工程永久船闸高边坡稳定性及其监控与施工技术研究，围绕船闸高边坡设计与施工，开展了大量的系统性研究工作，并在边坡工程勘察、岩石力学研究、岩石边坡数值模拟分析、岩石边坡工程开挖与锚固、大型边坡监测反馈以及施工方法和施工技术等方面获得了大量研究成果，成功建成三峡船闸高边坡工程。华东交通大学（2006）完成了江西山区高速公路边坡稳定性监控与防护效果评价研究，依托江西泰-赣高速公路边坡病害防护工程，采用多种现代监测技术，结合传统地质理论、室内试验、数值计算与模糊数学方法，开展了一系列的边坡稳定监测与防护效果的分析评价，探索了一套有效的高边坡监测与防护效果评价的理论与方法。浙江大学（2009）进行了高速公路边坡稳定评价与安全监控技术及工程示范，在对高速公路边坡地质灾害调查分析的基础上，开展了边坡灾害发育规律与防灾工程对策研究，建立了远程控制、数据自动采集和发送的监测系统，研究了监测资料分析的系统方法，提出了全面的边坡灾害安全监测技术体系和变形动态预测分析体系，开发了适合高速公路边坡状态变化的动态分析、风险评估、灾害发布及防灾决策支持系统，并且结合示范工程应用有效地开展了系统的远程自动实时安全监控、变形动态趋势预测分析和安全稳定性评价，提升了边坡灾害安全监测的技术水平。

在工程应用方面，湖北和浙江等多条高速公路建设中引入科研单位作为边坡安全监控监测咨询单位，在边坡施工阶段进行动态优化设计及施工控制。主要由业主、科研、设计、施工、监理等单位共同参与，实现过程为：①建设单位负责统一协调管理，进行科研成果及咨询建议的科学分析和决策，组织优化设计方案的评审，进行边坡开挖及支护的质量控制和管理。②科研单位主要通过普查、巡查、重点高边坡专项研究等形成优化设计的科研成果反馈给业主，为动态设计及施工控制的实施提供咨询建议。③设计单位按照业主的决策结论，根据科研单位提出的优化设计建议，进行优化设计，将科研成果反映到施工图中。④监理单位主要配合业主进行施工管理，根据科研、设计单位提出的施工中的不利因素、危险区域以及优化设计成果，配合业主进行施工管理和控制。⑤施工单位按照优化设计文件进行施工，最终将优化设计成果转化为生产力。实践表明，在引入边坡安全监控监测咨询单位参与动态优化设计及施工质量控制后，高速公路建设过程中能有效的控制边坡的意外垮塌，并保证高速公路沿线边坡的稳定性。

综上所述，边坡安全监控理论与方法起始于水电工程，典型的应用案例为三峡永久船闸边坡。在经历了中国公路建设的高速发展阶段后，边坡监控理论与实践取得了很大的进展，其研究方法从传统的地质理论、室内试验、数值计算逐步发展至现代监测技术、远程采集与控制、智能分析与动态预测相结合的远程实时安全监控技术。同时，多省市在高速公路建设过程中已经引进了施工全程中的边坡安全监控理论与技术，并取得了良好的效果。