既有混凝土重力式擋土墻檢測技術及安全評估方法研究

田雁南 （馬鞍山市建筑管理處，安徽 馬鞍山 243061）

1 引言

重力式擋土墻是指依靠自身重量抵抗墻體背后土壓力的一種擋土結構形式。重力式擋土墻通常體積和重量較大，選擇時往往受限于軟弱土質承載力不足的影響。混凝土擋土墻由于施工工藝成熟、取材容易等優點，因而廣泛應用于邊坡擋土結構工程中。目前，我國關于結構安全評估及安全等級標準方面的相關文獻資料雖然較多，但對于既有重力式擋土墻安全評估方面的研究工作相對較少，安全評估體系尚不完善。本文提出了既有重力式擋土墻的檢測技術及安全評估指標體系。

2 既有重力式混凝土擋土墻檢測項目

2.1 外觀檢查

2.1.1 墻身尺寸

擋土墻墻身尺寸的檢測項目通常包括擋土墻高度、墻頂寬度、墻身厚度、墻面坡度、墻趾寬度、墻趾厚度、墻趾埋深等。通過對比墻身尺寸是否符合圖紙設計要求，通過實測結果驗算設計工況下的擋土墻結構安全性。檢測數量可在一個變形縫長度或20m左右范圍內選取1～2點進行檢測。在現場情況允許下，可局部挖開擋土墻基礎測量墻趾埋深。

2.1.2 基礎沉降

軟弱地基中地基承載力不足時，會造成擋土結構產生不均勻沉降，從而影響擋土墻的安全性能。擋土墻不均勻沉降過程中，擋土結構邊緣的沉降量大于中部的沉降量。當基礎發生較小的不均勻沉降后，會引發擋土墻墻身裂縫開展；當基礎發生較大的不均勻沉降時，會引起擋土墻局部傾斜或整體破壞，從而發生工程事故。

2.1.3 伸縮縫

擋土墻伸縮縫檢測主要通過觀察法，伸縮縫兩邊產生相對錯動后會影響其穩定性。在檢測伸縮縫的錯動情況是否已經穩定，可在伸縮縫處設置石膏片進行判斷。如果石膏片發生開裂或錯動，可判斷伸縮縫錯動仍在進展；如果石膏片未產生開裂或錯動，可判斷伸縮縫已基本穩定，但仍需定期監測。

2.1.4 排水設施

擋土墻排水設施主要包括：墻身泄水孔與反濾層、墻底和墻頂的排水溝等。擋土墻墻頂排水溝主要防止地表水滲入墻后土體當中，墻身泄水孔主要將墻后土體中的水從泄水孔中排出。墻后土體會因其含水率增加而造成土壓力增大，基礎長期被水浸泡而造成地基承載力降低，從而影響擋土墻安全性能。擋土墻排水設施主要通過檢測排水是否通暢及完整來對擋土墻排水設施進行評價。

2.2 擋土墻材質狀況

2.2.1 混凝土強度

擋土墻的混凝土強度檢測方法常使用鉆芯法進行檢測，通過芯樣抗壓強度試驗測定混凝土強度指標，也可通過超聲回彈法檢測其強度。采用鉆芯法檢測時，可在一個變形縫長度或20m左右范圍內選取1～2點進行檢測，芯樣選取位置盡量減少集中而造成對強度檢測的不利影響。

2.2.2 鋼筋布置

混凝土擋土墻中的鋼筋檢測一般包括間距、直徑、保護層厚度及數量等，常用電磁感應法和探地雷達法進行檢測。目前常用的檢測方法對鋼筋直徑的檢測存在誤差，常需要對混凝土進行鑿開驗證鋼筋直徑及保護層厚度。在使用以上無損檢測方法時，可將每50m相同類型的擋土墻作為一個檢測單元。

2.3 擋土墻受力狀況

2.3.1 墻體裂縫

混凝土擋土墻在使用過程中，墻身通常都會產生裂縫。裂縫根據其開展形態主要包括水平向裂縫、斜向裂縫及垂直向裂縫。擋土墻在使用過程中主要承受墻后土體傳遞的土壓力，因此裂縫形態中水平向裂縫產生的危害最大，斜向裂縫次之，垂直裂縫產生的危害最小。擋土墻在使用過程中產生的裂縫存在多種原因，主要包括設計與施工原因、材料不合格、墻后水文變化及荷載增加等情況。

2.3.2 墻頂位移

擋土墻在墻后土壓力與墻頂荷載共同作用下會產生背離墻后土體的相對位移，因而影響擋土墻及墻后土體的安全性及穩定性。位移的產生同時加速了墻體裂縫的發展，從而降低擋土墻的剛度，繼而又加速擋土墻位移。在對擋土墻安全評估時，通常選墻頂位移作為其位移代表值。

2.3.3 墻體穩定性

重力式擋土墻穩定性通常需要考慮抗滑移穩定性和抗傾覆穩定，《建筑邊坡工程技術規范》中給出了相關計算方法，抗滑移穩定性系數如式（1）和抗傾覆穩定系數如式（2）。

其中式（1）與式（2）中 Ea為擋土墻后每沿米巖土主動土壓力合力，G為擋土墻每沿米自重，μ為擋墻底與地基土體的摩擦系數。規范中規定重力式擋土墻抗滑移穩定性系數和抗傾覆穩定系數應分別大于等于1.3和1.6。

3 既有擋土墻安全評估體系

3.1 安全評估體系指標的建立

在以往對重力式擋土墻進行的安全評估中發現，參考擋土墻設計參數進行安全評估時，雖設計參數檢測結果滿足規范偏差要求，由于擋土墻產生較多的病害，安全狀況已無法滿足要求。或在檢測過程中因擋土墻產生病害，導致檢測其驗收指標已不滿足要求。因此，進行擋土墻安全狀況評估時，指標的選擇應充分考慮擋土墻安全性的影響因素，將實際使用過程中評價指標的可測性作為重點考慮對象。既有線重力式擋土墻的安全狀況評估是一個多指標、多層次的問題，應用層次分析法進行分析時十分有效，既有重力式擋土墻安全評估指標體系見下圖。

3.2 檢測單元單項評分標準及安全評級

既有重力式擋土墻安全評估指標體系

在對既有重力式擋土墻結構進行安全性能評估時，結合相關研究文獻將安全評估單元分為擋土墻表觀現象、擋土墻材質狀況及擋土墻受力狀況3大部分。同時參考文獻[5]、[6]中相關要求，將裂縫、變形縫相對位移、排水設施完整性、混凝土強度、墻體厚度、擋土墻穩定性等情況指標檢測數據量化。

根據實際檢測結果量化后將擋土墻安全分級為合格、不合格兩種評級。當擋土墻無明顯病害時，且檢測數據與設計參數資料偏差滿足偏差要求時，可判定為合格；當擋土墻存在明顯病害，且檢測數據與設計參數資料偏差不滿足偏差要求時，可判定為不合格。其中，根據擋土墻病害的嚴重程度及需治理的緊迫程度，擋土墻安全評級中不合格又可分為：A級、B級和C級。

當擋土墻被評為A級不合格時，此時擋土墻隨時會發生破壞，應當立即加固處理；當擋土墻被評為B級不合格時，擋土墻正處于極限平衡狀態，擋土墻會受外部不利因素的影響而出現破壞，需及時加固處理；當擋土墻被評為C級不合格時，擋土墻此時雖基本穩定，但由于安全系數偏小，需對不利影響因素進行處理并加強監測。

4 結語

影響既有重力式擋土墻安全評估的因素較多，現行規范中暫未對此有明確規定，安全評估體系尚不完善。本文提出擋土墻安全性評估檢測過程中需進行檢測的內容及方法，同時提出既有重力式擋土墻安全評估指標體系。依據實測結果對指標量化處理，然后對重力式擋土墻進行安全評級，以此指導重力式擋土墻養護維修及病害處理方案的制定。