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摘要：随着我国经济的持续增长，临路陡坡的建设进入了新的阶段，但是临路陡坡的安全方面仍然存在诸多问题，如急弯、陡坡、连续下坡、视距不良、险要路段等均为事故的高发路段。本文对临路陡坡进行详细研究，并根据项目研究的意义，对项目工作的内容和相关经济、技术状况进行详细的分析和阐述。
关键词：临路陡坡；岩体；防护研究
Research on the protection effect of dangerous rock mass slope on steep slope near road based on BIM
Liu Zhihong,Zhou Feijie,Fu Zhiqiang
(CCCC Road and Bridge Construction Co.,Ltd.,Chongqing,101107)
Abstract:With the continuous growth of my country's economy,the construction of the steep slopes on the road has also entered a new stage.However,the safety of the steep slopes on the road in my country faces many problems,such as sharp bends,steep slopes,continuous downhill,poor sight distance,dangerous road sections,etc.These are all accident-prone sections.This paper makes a detailed study on the steep slope near the road,and according to the significance of the project study,the content of the project work and the relevant economic and technical conditions are analyzed and explained in detail.
Key words:steep slope near road;rock mass;protection research
一、项目研究的意义及必要性
本文的研究课题是基于两方面背景提出的，一是我国现阶段的山区高速公路现状，二是近年来国家大力推广BIM技术应用的现状。一方面，为适应社会、经济需求，高速公路建设开始向山区发展，让山区的人们也能实现出行自由和经济增长。中国山地范围广，山区高速公路里程长，未来还会不断增多。在这种情况下，保证山区高速公路的安全稳定就显得尤为重要。山区地形复杂，地势多变，高速公路指标要求高，许多高边坡项目应运而生。但是，山区的地质环境复杂，加之受自然条件和公路建设等因素影响，原有的地质环境发生了明显变化，影响了高速公路边坡的稳定性，既容易发生滑坡等地质灾害，也容易对公路的正常运行和人民的健康安全造成很大的影响。因此，对边坡的稳定性进行实时监测是十分必要的。
BIM技术在公路领域中的探索必然会在国家推动下和行业需求影响下得到飞速的发展和广泛的应用[1]。因此，结合我国山区高速公路边坡稳定性问题，将BIM技术与边坡监测相对接，可发挥BIM技术可视化和信息管理的优势，使边坡管理人员及时获取边坡稳定性监测数据，把握边坡稳定性状况，对可能发生的边坡灾害进行应急处理，以此更好地保障边坡安全，保证山区公路的通行顺畅和行人的出行安全。对基于BIM技术的高速公路边坡监测系统进行研究，可实现其三方面功能，即基于BIM技术的边坡监测内容可视化功能、边坡监测数据采集和传输功能、边坡监测数据显示功能，使边坡管理人员在直观把握边坡信息的基础上，及时获取边坡稳定性监测数据，其意义如下。基于BIM技术的高速公路边坡监测系统克服了传统监测技术受天气等自然因素影响大的缺点，节省了人力、物力和资源；基于BIM技术的高速公路边坡监测系统实现了对边坡稳定性状况的远程、准确把握，从而对可能发生的边坡灾害进行应急处理，极大地减少了由于边坡失稳而造成的交通事故，保护了行人人身安全和财产安全，提升了公路安全系数，具有很高的社会经济效益和理论实践价值；基于BIM技术的边坡监测数据显示技术是基于BIM技术二次开发实现的，这是BIM技术在我国公路工程中应用的一项新的功能拓展，为BIM技术在我国公路工程中的应用提供了新思路和新实践；我国山区面积大，现有山区公路所占比例大，在社会经济政策等因素影响下，当今的公路建设，尤其是高速公路的建设已实现了向山区的扩展，山区的高速公路里程实现了迅速增长。本文的研究内容应用范围较大，希望能为全国范围内山区高速公路边坡的稳定性监测提供可行的参考方案。
二、项目的前期科研及工作基础
第一，前期科研工作。一是现阶段BIM技术在公路领域的研究多是集中于对BIM理论的探索，比如构件编码等标准类问题研究；二是对公路主体的三维可视化建模，在模型基础上对公路勘察、设计、施工管理等各阶段的应用进行研究；三是对公路建设某阶段的单一方面进行应用，例如对公路施工阶段仪器位置进行优化等；四是应用BIM技术的可视化特点对景观等传统设计问题进行研究和优化；五是对BIM应用管理平台进行研究，但多集中在平台架构设计阶段。也有部分学者对BIM技术应用于公路桥梁、隧道等方面的内容进行研究，但总体而言，BIM技术在公路工程领域的涉及面较窄，应用还不够深入，尚待探索。BIM技术的优势还未真正发挥出来，并且，研究人员多是立足公路主体部分进行BIM技术的应用研究，鲜有直接针对边坡进行BIM技术应用研究[2]。
第二，工作基础。有部分学者研究在三维可视化建模的基础上对边坡进行稳定性监测，但往往都是利用GIS等技术进行研究，将BIM技术应用于边坡监测的研究较少，仅仅在三维模型层次上实现了BIM可视化，在监测数据、信息等内容与BIM技术的结合方面还存在许多空白。在大数据时代背景下，BIM技术作为工程领域信息化技术的代表，未来必然会以迅猛的势头广泛应用于公路建设的各阶段、各方面。因此，本文基于BIM的思想，将BIM技术与边坡监测内容相结合，研究基于BIM技术的临路陡坡危岩体边坡防护效果，以发挥BIM技术的可视化和信息化优势，对BIM技术在公路工程方面的应用进行新的拓展。
三、项目研究目标及主要研究内容
高处陡峭岩质边坡带来的地质灾害日益受到人们的关注，这导致临路陡坡的保护与治理日益受到专家学者的注意。传统的临路陡坡防护主要采用降低边坡坡度、支护或加固等措施，但受坡度陡峭、地形地质复杂等众多因素的影响，传统的技术不能很好地满足现在的需求，因此对临路陡坡的防护和治理技术要求越来越高。项目研发的内容包括以下几个方面。
(一)削坡
对临路陡坡岩质边坡的调查，首先要确定其范围和模式，并通过对每一项资料的分析来全面认识其特征。临路陡坡主要有泥岩、片麻岩和粘土岩等材质。削坡是一种简单又方便的处理方式，它适用于临路陡坡边坡和倾斜程度不大的斜坡。相关人员需要定期进行调查，并对其进行规范化管制，积极宣传滑坡等自然灾害的防治知识，增强公众对地震灾害的认识。
(二)整体喷护
针对具有较好稳定性的高陡岩质边坡，相关人员可以采用在临路陡坡的表层喷洒混凝土的方式，防止其发生风化。高陡岩质边坡的稳定性较差，易受风化或坚硬岩层的侵蚀。如果高陡岩质边坡是由于风力侵蚀、雨水流失导致的大面积崩塌，那么就可以在局部固定后进行大面积的喷浆处理。高等级公路边坡通常上部岩体风化，下部岩层相对稳定。对于不稳定的岩石，相关人员可以采用围护等结构形式作支撑，这是一种较为有效的防治措施，可以从根源上解决问题，既简便又有效。不过这种方法也有一个弊端，那就是混凝土会失去最开始的效果，对环境产生一定的影响，因此整体喷护并不是一个十分完美的举措。
(三)喷浆或喷射混凝土
喷射混凝土在保护土壤方面是一种行之有效的办法，它可以起到保护土壤和防止土壤侵蚀的作用[3]。相关人员可以在坡面上种植花草树木等，利用植物根系将表层土壤连结为一体，但此方法仅适用于斜坡坡度较小、稳定程度比较高的临路缓坡。
四、项目研究的技术路线
(一)预应力锚固技术
预应力锚固技术是一种应用于临路陡坡边坡治理的技术，具有良好的社会效益和应用前景，它是在岩石中插入或埋入受拉的杆件，以提高岩石和土壤的耐受度，增强其稳定性。预应力锚固技术具有节约材料和减轻结构重量等优势，为工程顺利进行提供了可靠保证。
(二)边坡柔性防护
边坡柔性防护系统是利用钢丝绳网覆盖斜坡，防止石头坠落的一种技术。土工格室植草是在坡面上固定种植防护植物，将土工格室固定在坡面上，再在土工格室内填充改良土，最后在其四周悬挂立体植物网。采用土工格栅可以为植物的生长创造有利的环境。土工格栅与悬网板共同作用，既可有效减少岩体边坡的飞石，也能净化空气。该柔性防护措施不仅能有效解决护坡与生态环境之间的矛盾，保证其稳定性，而且能推动生态保护与生态环境和谐统一发展，实现人与自然的和谐相处。
(三)边坡的加固
临路陡坡岩质边坡由于内部结构不够坚固，易引发灾害，如发生山体滑坡等。在对临路陡坡岩质边坡进行加强处理时，相关人员首先要对周边环境进行细致的分析，如天气状况、地质条件等方面。复合锚杆是一种以预应力锚索和普通锚杆为主的复合锚杆，在堑坡的不同位置，其破坏状况也不同。
五、主要技术及经济指标
在我国滑坡灾害的防治中，预防是重点，甚至比处理更重要[4]。临路陡坡管理强调综合考虑各个因素对坡面稳定的影响，然后依据不同的情况，依据优先次序进行滑坡预防和控制。为了达到控制目的，滑坡控制中通常结合使用各项控制措施。同时，为了保护人工斜坡，通常使用植物来防止表面侵蚀，稳定斜坡和美化环境。主要技术有以下几项。
第一，工程保护。工程保护包括排水措施(设置排水沟等)、边坡保护措施(骨架边坡保护、碎石边坡保护、柔性保护等)、防滑支撑措施(减少部分负荷、挡土墙、土钉、抗滑桩和土壤改良措施等)，更多的是使用边坡防护网。而边坡防护网可以分为主动边坡防护网和被动边坡防护网。
第二，植物保护。植被防护是指通过对坡面进行植被覆盖和加强植物根系等措施来防止水土流失的方法，可以改善边坡的生态环境。但是，植被防护的效果有限，仅能阻止坡面的冲刷和地表出现坍塌，当出现陡峭斜坡或大范围水流时，仍然有可能发生滑坡灾害。
第三，综合防护。综合保护是指根据当地条件使用植物、工程技术和其他措施来处理边坡问题。
第四，经济指标。护坡是高速公路的重要组成部分，它不仅能加固地面、保护路基，而且能美化周围的环境，缓解驾驶员的行驶疲劳，确保行车安全，在公路建设和安全重大风险的预防中具有十分重要的作用。因为边坡保护效益的类型有很多，涉及范围较广，所以需要对其进行细化，按类别进行评估，以获得最大收益。
六、项目依托工程情况及其他必要支撑条件
边坡监测内容按性质可分为变形监测、应力监测和环境监测这三类。在实际应用中，检测人员主要依据BIM技术，并根据边坡等级、防护工程、稳定状况和工程地质条件等边坡基本情况调整边坡监测内容侧重点。但是，变形监测作为边坡稳定状况的直接反映，通常在边坡监测中作为主要内容进行布置和实施。
第一，变形监测。变形监测是对边坡主体及支挡防护结构的表面、深部变形进行监测，目前主要应用的监测仪器有经纬仪、水准仪、红外测距、全站仪、GNSS、振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、光纤传感技术、多点位移计及钻孔测斜仪等。
第二，应力监测。应力监测是对边坡主体及支挡防护结构的应力变化进行监测。自然变迁、环境影响或人为施工等因素会导致边坡主体及支挡防护结构的应力发生变化。通过监测仪器检测得到的应力变化比计算所得结果更加准确、直观，可以为边坡整体稳定性评价、其他影响因素与应力变化关系研究、防护工程评价等工作提供可靠资料。对于岩体应力，主要使用的监测仪器为钢弦式传感器、电阻应变片、电容式传感器、压磁式传感器等；对于支挡防护结构应力，主要使用的监测仪器为钢筋应力计、锚索测力计等相关仪器。这些监测仪器的主要特点是精度较高，可用于长期的应力监测。
第三，环境监测。环境监测主要包括降雨、温度、湿度、冰冻、地震等相关问题的监测。边坡稳定性状况易受环境因素影响，例如，降雨量和地下水位变化等因素会改变岩石土体的受力性能，温度会影响土体冻融，地震更是会直接影响地质结构。因此，边坡监测内容中必定要包含对环境的监测。对环境因素进行监测，找出环境与边坡稳定性的定量关系，对于提升边坡稳定性具有极大的意义。
【参考文献】
[1]马成祥.高边坡危岩体处理施工方法的优化[J].中文期刊,2018(13).
[2]陈紫云,刘明刚.极震区公路高边坡崩塌危岩体特征及防治措施分析[J].路基工程,2019(4).
[3]赵彪,彭李,赵志刚.帘式防护网在铁路危岩边坡整治中的应用[J].山西建筑,2017(2).
[4]丁浩江,张广泽,岳志勤.坪上隧道口危岩落石失稳模式及运动特征分析[J].铁道工程学报,2019(12).
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