邊坡工程安全等級劃分的探討

一、引言

邊坡工程安全等級直接關系著邊坡工程的安全性、經濟性、合理性，邊坡工程安全等級劃分有重要意義，目前國內對邊坡（包含滑坡防治工程）的勘察、設計、施工尚無統一的規范和標準可循[1]。近年來隨著《建筑邊坡工程技術規范》GB50330-2013（以下稱：國標《邊坡規范》）的發布使用[2-4]，國標《邊坡規范》關于邊坡安全等級的劃分得到了廣泛的應用，但國標《邊坡規范》關于邊坡安全等級的劃分存在：安全等級級數不清、安全等級劃分困難、安全等級變化不連續、同一地段安全等級有兩個、安全等級應用范圍不足、安全等級應用不規范、高于一級的安全等級無法應用等問題[3-5]。

筆者從通過對比付文光等（2012）、方玉樹（2015、2020）關于邊坡工程安全等級的劃分的相關問題[3-5]，結合國標《邊坡規范》相關條文的解讀，對比行業其他規范的基礎上對邊坡工程安全級劃分提出新的意見，期盼有拋磚引玉之效。

二、邊坡工程安全等級劃分存在的問題 

2.1邊坡工程安全等級劃分表的形式問題 

國標《邊坡規范》表3.2.1邊坡工程安全等級見表1-1，從表1-1可知的形式可知邊坡工程安全等級由破壞后果嚴重性、坡高和邊坡類型共同決定。付文光等2012發現國標《邊坡規范》表1.1-1有缺項，高度大于15m小于或等于30m、 破壞后果不嚴重的巖質邊坡與高度大于10m小于或等于15m、破壞后果不嚴重的土質邊坡，工程安全等級無法確定；方玉樹注意到：（1）邊坡巖體類別為Ⅲ或Ⅳ類且坡高大于15m和土質邊坡坡高大于10m時不存在破壞后不嚴重的情況，（2） 由外傾軟弱結構面控制或處于工程滑坡地段或滑塌區內有重要建（構）筑物的邊坡，但破壞后果很嚴重、嚴重時，直接定為一級。

表1-1國標《邊坡規范》邊坡工程安全等級

注：1一個邊坡工程的各段，可根據實際情況采用不同的安全等級；

2對危害性極嚴重、環境和地質條件復雜的邊坡工程，其安全等級應根據工程情況適當提高；

3很嚴重：造成重大人員傷亡或財產損失；嚴重：可能造成人員傷亡或財產損失；不嚴重：可能造成財產損失。

從國標《邊坡規范》邊坡工程安全等級劃分表（表1.1-1）付文光認為的缺項是不存在的，但方玉樹注意到的（1）邊坡巖體類別為Ⅲ或Ⅳ類且坡高大于15m和土質邊坡坡高大于10m時不存在破壞后不嚴重的情況，（2） 由外傾軟弱結構面控制或處于工程滑坡地段或滑塌區內有重要建（構）筑物的邊坡，但破壞后果很嚴重、嚴重時，直接定為一級的現象是存在的，且是不符合實際的。

2.2 邊坡類別和坡高在邊坡工程破壞后果嚴重性劃分中的作用問題

方玉樹（2015、2020）認為邊坡類別和坡高與邊坡工程破壞后果嚴重性無對應關系，同等條件下，類別低的邊坡，破壞后果不一定就嚴重，類別高的邊坡，破壞后果不一定就不嚴重；高度大的邊坡，破壞后果不一定就嚴重；高度小的邊坡，破壞后果不一定就不嚴重。邊坡破壞后果嚴重性與邊坡類別和坡高無關而完全取決于受其影響對象重要性，在考慮邊坡類別和坡高的情況下，邊坡工程破壞后果嚴重性劃分將出現困難。例如：當邊坡巖體類別為Ⅲ或Ⅳ類且坡高大于15m和土質邊坡坡高大于10m時，根據表1-1判為破壞后果不嚴重時應改為破壞后果嚴重；判為破壞后果嚴重時是否改為破壞后果很嚴重則不得而知。這將導致邊坡工程安全等級劃分出現困難，因此方玉樹認為將邊坡類別與坡高作為邊坡破壞后果嚴重性的判定因素是不合適的，建議不將邊坡類別和坡高作為邊坡破壞后果嚴重性的判定因素。 

從國標《邊坡規范》表4.1.4巖質邊坡的巖體分類（見表1.2-1）看，巖質邊坡的巖體分類是在綜合巖體完整程度、結構面結合程度、結構面產狀、直立邊坡自穩能力綜合四個方面因素綜合分類，邊坡巖體類型是反應地質條件的一個綜合因素。從國標《邊坡規范》3.2.1條文說明看國標《邊坡規范》邊坡安全等級分類的除破壞后果嚴重性外還考慮邊坡穩定性因素（巖土類別和坡高），這與《邊坡規范》安全等級的劃分是相呼應，同時國標《邊坡規范》3.2.1條文說明：高度15m以上的Ⅲ、Ⅳ類巖質邊坡取消了破壞后果不嚴重分級，主要是考慮到這類邊坡巖石整體性相對較差，邊坡較高時若因支護結構安全度不夠可能造成較大范圍的邊坡垮塌，對周邊的環境破壞大，而相同高度的Ⅰ、Ⅱ類巖質邊坡整體性好，即使支護結構安全度不夠也不會出現大范圍的邊坡垮塌，對應10m以上的土質邊坡，取消破壞后果不嚴重，也是基于邊坡較高，一旦破壞，影響范圍較大。

國標《邊坡規范》3.2.1條文說明主要是基于邊坡失穩影響考慮的，但是邊坡的穩定性除了邊坡巖土體類型和坡高外，更多的取決于邊坡的所在位置區域地質背景、地形地貌條件、地質構造、工程地質條件、水文地質條件及人類工程活動影響等因素有關。故將邊坡的巖土類別和坡高作為安全等級劃分的考慮不健全，同時造成很多不合適宜的現象。

2.3國標《邊坡規范》3.2.2條相關問題

1.3.1外傾軟弱結構面在邊坡工程安全等級劃分中的作用問題 

國標《邊坡規范》3.2.2條：由外傾結構面控制的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級。方玉樹（2015、2020）研究認為：（1）外傾軟弱結構面與外傾硬性結構面相比，只是強度低一些 ，邊坡破壞范圍有可能大一些，工程安全等級本來就是由工程破壞后果嚴重性決定的，在破壞后果嚴重性已經明確定為嚴重而未提高到很嚴重時，將邊坡工程安全等級要提升一級是很不合理的；（2）對由外傾軟弱結構面控制的邊坡，當破壞后果不嚴重時， 工程安全等級仍定為三級而未提高到二級?？梢?，上述規則還造成由外傾軟弱結構面控制的邊坡工程，其安全等級不是一級就是三級而缺二級的謬誤。

1.3.2工程滑坡地段邊坡工程安全等級劃分問題
     國標《邊坡規范》3.2.2條：工程滑坡地段的邊坡工程的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級。方玉樹（2015、2020）研究認 這是沒有道理的：（1）處于工程滑坡地段的邊坡與處于其它地段的邊坡相比， 只是多一個或幾個位置較明確的強度較低的既有滑面，破壞范圍有可能（但不一定）大一些，工程安全等級本來就是由工程破壞后果嚴重性決定的，在破壞后果嚴重性已明確定為嚴重而未提高到很嚴重時，將相應邊坡工程安全等級要提升一級是不恰當的；（2） 對處于工程滑坡地段的邊坡，當破壞后果不嚴重時，工程安全等級仍定為三級而未提高到二級。 可見，上述規則還造成處于工程滑坡地段的邊坡工程， 其安全等級不是一級就是三級而缺二級的謬誤。

1.3.3坡頂建（構）筑物重要性在邊坡工程安全等級劃分中問題
     國標《邊坡規范》3.2.2條：邊坡塌滑區內有重要建（構）筑物時邊坡工程的邊坡工程的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級。方玉樹教授認為坡頂破壞后果很嚴重和嚴重的建（構）筑物均列為坡頂重要建（構）筑物，這意味著坡頂破壞后果嚴重（而非很嚴重）的建（構）筑物也是坡頂重要建（構）筑物，相應邊坡工程安全等級也是一級，這是沒有道理的：（1）坡頂建（構）筑物與其它建（構）筑物相比，只是位置在坡頂而已，工程安全等級本來就是由工程破壞后果嚴重性決定的，在破壞后果嚴重性已明確定為嚴重而未提高到很嚴重時（2）坡頂破壞后果不嚴重的建（構）筑物，其重要性等級仍定為三級并未提高到二級。 這樣，上述規則就造成僅在坡頂有建（構）筑物的邊坡工程，其安全等級不是一級就是三級而缺二級的謬誤。（3）對應于坡頂破壞后果嚴重（而非很嚴重）的建（構）筑物，邊坡工程安全等級提高一級與該建（構）筑物本身上部結構設計時其重要性等級沒有提高到一級是矛盾的。（4）對應于坡頂破壞后果嚴重（而非很嚴重）的建（構）筑物，邊坡工程安全等級提高一級與該建（構）筑物本身基礎設計時其重要性等級沒有提高到一級是矛盾的。

3 其他標準對安全等級劃分

3.1從基礎規標準看邊坡工程安全等級劃分的形式及判定因素

從工程結構荷載與可靠度設計原理基和《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008關于工程結構的安全等級的形式看，工程安全等級僅與破壞后果有關，工程結構安全等級根據結構破壞可能產生的后果（危及人的生命、造成經濟損失、對社會或環境產生影響等）的嚴重性采用不同的安全等級，《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008表3.2.1工程結構安全的安全等級見表2-1[4、6]。從表2-1看工程結構的安全等級宜與結構的安全等級相同，工程結構安全等級與破壞后果有單一的對應關系?；诖朔接駱浣淌诮ㄗh將國標《邊坡規范》中邊坡類型和邊坡高度兩列進行刪除，使得國標《邊坡規范》關于邊坡工程安全等級的定義與《工程結構可靠性設計統一標準》的定義一致[4、5]。

表2-1 工程結構的安全等級

注：對重要的結構，其安全等級應取為一級；對一般的結構，其安全等級宜取為二級；對次要結構，其安全等級可取為三級。

3.2 從地質災害協會標準看工程安全等級劃分表的形式及判定因素

地質災害防治工程行業協會團體標準《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）根據其破壞后可能造成的人類生命財產損失的程度[7]，將坡工程安全等級劃分為三級（見表2-2），但該規范是主要參考國標《邊坡規范》編制而成，在其坡面防護工程安全等級劃分表（見表2-2）的備注中說明對地質環境條件復雜的坡面防護工程，其安全等級應根據工程情況適當提高。同時《坡面防護工程設計規范》4.2.3條條文說明，安全等級是支護工程設計根據不同的地質環境條件及工程具體情況加以區別對待的重要標準，提出坡面防護安全等級分類，主要根據《建筑結構可靠度設計統一標準》按破壞后果嚴重性分為很嚴重、嚴重、不嚴重。根據可能造成的安全后果，將威脅人數大于100人定為一級，只造成財產損失，定為三級，其余定為二級。對危害性極嚴重、環境和地質條件復雜的邊坡工程，當安全等級已為一級時，主要通過組織專家進行專項論證的方式來保證坡面防護工程的安全性和合理性。

表2-2坡面防護工程安全等級

從《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）看工程安全等級的定義與《工程結構可靠性設計統一標準》的定義及表達是極為一致的，但備注中仍然留下了一個小尾巴，但工程安全等級根據特殊情況進行調整也是允許的。

3.3 水利水電邊坡工程安全等級劃分表的形式及判定因素

《水利水電工程邊坡設計規范》DL/T5353-2006按其所屬樞紐工程等級、建筑物級別、邊坡所處位置、邊坡重要性和失事后的危害程度，對邊坡類別和安全等級劃分如表3.1.2［8］。  樞紐工程區邊坡失事僅對建筑物正常運行有影響而不危害建筑物安全和人身安全的經論證，邊坡級別可降低一級，經研究確認水庫滑坡或潛在不穩定岸坡屬于蠕變破壞類型，通過安全監測可以預測、預報其穩定性變化，并能夠采用措施對其失穩進行防范的，邊坡或滑坡的級別可以降低一級或二級。

表2-3 水利水電工程邊坡類別和級別劃分

從《水利水電工程邊坡設計規范》DL/T5353-2006對于安全等級的規定看［8］，水利水電工程邊坡的安全等級基本是符合《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008工程結構的安全等級形式的，工程安全等級主要根據結構破壞可能產生的后果的嚴重性采用不同的安全等級。

3.4從《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》壩體分類形式及判定因素

參照《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》GB50869-2013對壩體級別分類是根據垃圾壩下游情況、失事后果、壩體類型、壩型（材料）及壩體高度不同對壩體建筑級別進行分類，其分類見表2-4［9］。

從《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》GB50869-2013關于壩體建筑安全等級的規定看，壩體建筑安全等級《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008工程結構的安全等級形式的的基礎上考慮了圾壩下游情況、失事后果、壩體類型、壩型（材料）及壩體高度的因素，其表達形式和國標《邊坡規范》極為相似。

表2-4 垃圾壩體建筑級別分類表

注：當壩體根據表中分類屬于不同級別時，其級別應按最高級別確定。

3.5從《棄土場工程技術規程》棄土級別的形式及判定因素

從《棄土場工程技術規程》T/CECS xxx-2020對棄土級別的分類［10］，棄土場按棄土場最大堆置高度、棄土容積以及棄土場失事后對主體工程或環境造成危害程度等因素對棄土場等級劃分（見表2-5）［10］。棄土級別的分類《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008工程結構的安全等級形式的的基礎上考慮了棄土場容積和棄土場堆排高度劃分以外，加入了工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度的因素，其表達形式和國標《邊坡規范》的表達形式極為相似。

表2-5棄土場級別

注：1 失事對主體工程的危害指對主體工程施工和運行的影響程度，失事對環境的危害指對城鎮、鄉村、工礦企業、交通等環境建筑物的影響程度；

2 嚴重危害：相關建（構）筑物遭到大的破壞或功能受到大的影響，可能造成人員傷亡和重大財產損失的；

3較嚴重危害：相關建筑物遭到較大破壞或功能受到較大影響，需進行專門修復后才能投入正常使用；

4不嚴重危害：相關建筑物遭到破壞或功能受到影響，及時修復可投入正常使用；

5輕微危害：相關建筑物受到的影響很小，不影響原有功能，無需修復即可投入正常使用。  

4 討論

4.1工程安全等級劃分表的形式及判定因素的討論

4.1.1其他標注工程安全等級劃分表的形式及判定因素的分析

（1）從基礎性的標準《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008關于工程結構的安全等級的形式看，工程安全等級僅與破壞后果有關；（2）邊坡工程從廣義上說屬于地質災害防治工程范疇，從地質災害防治工程行業協會團體標準《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）安全等級的劃分根據其破壞后果直接對應，但對地質環境條件復雜的工程安全等級應根據工程情況作適當提高，表明在其地質災害防治中工程安全等級考慮了一定的地質環境條件的影響；（3）從相近行業《水利水電工程邊坡設計規范》DL/T5353-2006中可以看出，邊坡工程安全等級除考慮失事后的危害程度外，還考慮到按其所屬工程等級、建筑物級別、邊坡所處位置、邊坡重要性等因素；（4）從巖土類其他規范看，工程安全等級的確定除考慮失事后果外，考慮建筑物自身特征（例如：垃圾壩的壩體類型、壩型（材料）、壩高；棄土場場級別的堆積量、最大棄土堆填高度），但是考慮到垃圾壩和棄土場自身建設建筑物，危害對象往往為建筑物自己，故自身的特征往往決定了建筑物的特征及安全等級。

4.1.2國標《邊坡規范》邊坡工程安全等級劃的形式及判定因素分析

國標《邊坡規范》3.2.1條條文說明：邊坡安全等級分類的原則除根據現行國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》 GB50153按破壞后果嚴重性分為很嚴重、嚴重、不嚴重外，尚考慮了邊坡穩定性因素（巖土類別和坡高）。從邊坡工程事故分析看，高度大、穩定性差的邊坡（土質較軟弱、滑坡區、外傾軟弱結構面發育的邊坡等）發生事故的概率高，破壞后果也較嚴重，因此將穩定性差、坡高較大的邊坡劃入一級邊坡。從國標邊坡規范條文說明可以看出，國標《邊坡規范》是想將邊坡失穩影響因素引入邊坡安全等級評價中，但存在一定的缺陷，因為邊坡的穩定性除了邊坡巖土體類型和坡高外，更多的取決于邊坡的所在位置區域地質背景、地形地貌條件、地質構造、工程地質條件、水文地質條件及人類工程活動影響等因素有關。故將邊坡的巖土類別和坡高作為安全等級劃分的考慮是可行的，但是僅考慮邊坡巖土類別和坡高是不健全，同時過多的強調外傾軟弱結構面、工程滑坡地段及邊坡塌滑區內有重要建（構）筑物的分布是不合理，正視因為過多的強調單一因素的控制，忽略了主要矛盾，造成方玉樹、付文光等認為的諸多不合適宜的現象。

4.2國標《邊坡規范》3.2.2條相關問題的討論

4.2.1外傾軟弱結構面在邊坡工程安全等級劃分中的作用的討論

國標《邊坡規范》3.2.2條：由外傾結構面控制的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級是不合理的，不符合《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008關于工程結構的安全的規定。但在現在的技術條件下外傾軟弱結構面發育的邊坡發生事故的概率高的認識也是有一定道理的，筆者認為參照地質災害防治工程行業協會團體標準《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）的規定，將破壞后果很嚴重的一級邊坡，如果軟弱結構面控制做邊坡的穩定，那么對其支護設計應進行論證。

4.2.2工程滑坡地段的邊坡工程安全等級劃分的討論
     國標《邊坡規范》3.2.2條：工程滑坡地段的邊坡工程的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級，不符合《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008關于工程結構的安全的規定。但在現在的技術條件下工程滑坡地段的邊坡發生事故的概率高，筆者認為參照地質災害防治工程行業協會團體標準《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）的規定，將破壞后果很嚴重的一級邊坡，如果處于邊坡工程位于滑坡地段應對滑坡體進行專項勘察，當滑坡防治工程等級為一級其地質復雜程度復雜時支護設計應進行論證。

4.2.2邊坡塌滑區內有重要建（構）筑物的邊坡工程安全等級劃分的討論

國標《邊坡規范》3.2.2條：邊坡塌滑區內有重要建（構）筑物時邊坡工程的邊坡工程的破壞后果很嚴重、嚴重的邊坡安全等級定位一級，不符合《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008關于工程結構的安全的規定。但國標《邊坡規范》認為邊坡滑塌區內有重要建（構）筑物的邊坡工程，破壞后直接危及到重要建構造物的安全，后果極其嚴重，因此對上述邊坡工程安全等級定為一級，這樣的認識是不合理的，破壞后果極其嚴重了，邊坡安全等級自然是一級，這里應該表現出了邊坡規范對建筑物自身的重要等級或邊坡安全等級理解上是混亂的，邊坡影響范圍內的建筑物的重要等級和邊坡失事的后果存在聯系，但不是一回事，邊坡影響范圍的重要等級對邊坡等級的影響僅是充分條件，不是必要條件。

4.3 邊坡工程安全等級劃分表的思考

（1）從《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008［6］和團體標準《坡面防護工程設計規范》（T00/CAGHP027—2017）［7］的形式看，工程安全等級主要取決于破壞后果的嚴重性，但從其他規范看工程安全等級普遍有考慮工程自身特征或重要性及地質環境對工程等級的影響的因素；（2）國標《邊坡規范》2002版、 國標《邊坡規范》2013版［2］將邊坡高度、巖土類型、外傾軟弱結構面、工程滑坡地段、邊坡塌滑區內有重要建（構）筑物等因素引入邊坡安全時間已久，形成了一定的工程習慣；（3）地質條件復雜時適當提高安全等級的做法是為了保證邊坡工程的安全，是普遍采用且合理的。

綜上所述：邊坡工程安全等級應該以破壞后果的嚴重性為決定因素，必要時可以根據地質環境條件適當調整安全等級，故筆者想建立一個根據工程破壞后果的嚴重性為主，以地質環境（包含坡高、巖土類型）復雜程度和破壞影響的建（構）筑物（包含邊坡支擋結構自身）的重要等級為輔（邊坡工程地質環境復雜程度劃分后續另文討論）的安全等級劃分方案（見表3-1）。

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