某小區擋土墻質量檢測及安全性評估

吳慶慶 （舒城縣建筑工程質量安全監督站，安徽 六安 231300）

0 引言

擋土墻是指支承路基填土或山坡土體以防止填土或土體變形失穩的構筑物。擋土墻的常用結構型式有重力式、扶壁式、懸臂式、U 型結構、板樁式和空箱式等，其主要使用的材料有磚砌體、毛石、素混凝土、鋼筋混凝土等。

目前，對于擋土墻的安全評估還沒有正式的國家標準及規范，各個檢測機構的檢測沒有統一的標準，而且對重力式擋土墻的質量檢測及安全評估較多，對加固后的扶壁式擋土墻研究頗少。田雁南[1]從重力式擋土墻表觀狀況、墻身材料及受力狀況三大方面綜合考慮，評估擋土墻的安全性；楊昊等[2]通過實體檢測，并結合墻體穩定性驗算對其進行安全評級；祖萍萍等[3]通過對擋土墻外觀檢測、墻背回填土層性狀勘探、墻身材料強度及尺寸檢測、墻背泄水孔和濾水層的設置情況、擋土墻穩定性驗算等方面進行綜合安全評估。

本文結合上述學者總結的安全評估方法和以往工程實踐經驗，對本工程關于加固后的扶壁式擋土墻重點從以下幾個方面進行安全性評估，即擋土墻周邊環境調查、擋土墻質量缺陷及損傷情況檢測、擋土墻實體質量檢測、擋土墻泄水孔設置情況調查、擋土墻安全性驗算。

1 工程概況

某小區擋土墻工程（以下簡稱“擋土墻”）位于某縣人民法院對面山溝中，工程于2019 年6 月開工，目前已完工并投入使用?，F為了解擋土墻安全現狀，委托檢測單位進行檢測。

委托單位未能提供擋土墻工程原設計圖紙資料，根據委托單位提供的擋土墻工程加固設計圖紙顯示，抗震設防烈度為6 度，結構安全等級為二級；擋土墻底部采用樁基礎，混凝土強度等級為C35；擋土墻墻身混凝土強度等級為C30，上部墻身厚度為300mm，下部墻身厚度為500mm。2019 年完成擋土墻包括雙排間距1．5m 直徑600mm 鉆孔灌注樁以及上部設置承臺、立板及剪力墻，2021 年對擋土墻工程被動區域進行了增設支撐加固。擋土墻平面位置布置圖見圖1。

圖1 擋土墻平面布置圖

2 擋土墻周邊環境調查

對擋土墻周邊環境調查有利于了解擋土墻所處的地理位置是否有利，有利于了解擋土墻與周邊建筑物的附屬關系，有利于剖析擋土墻的整體受力體系，這是安全性評估的一大前提。

經現場查勘發現，擋土墻東西兩側嵌入山體，南側為道路和21 號樓，北側為綜合樓，綜合樓離擋土墻距離約1～4m，綜合樓縱向范圍內擋土墻頂部與建筑物之間采用后澆梁板混凝土結構連接（詳見圖2）；南側為小區道路地面，地面標高基本與擋土墻頂部齊平（詳見圖3）；綜合樓西側范圍內擋土墻設有兩道支撐，綜合樓東側范圍內擋土墻設有三道支撐（詳見圖4 和圖5）。實測擋土墻最大高度約11．5m。

圖2 擋土墻綜合樓的連接方式

圖3 擋土墻南側小區道路地面

圖4 擋土墻東側支撐現狀

圖5 擋土墻西側支撐現狀

3 擋土墻裂縫、質量缺陷及損傷情況調查

擋土墻墻體自身的外觀調查檢測主要為墻身的裂縫情況、墻身質量缺陷及損傷。擋土墻裂縫主要分為水平裂縫、斜裂縫和垂直裂縫三類，其中水平裂縫對擋土墻的安全性影響最大，其次是斜裂縫，影響相對較小的是垂直裂縫，墻體開裂是擋土墻失穩破壞的前兆。因此，擋土墻的裂縫情況檢測是外觀檢查的重點。

經普查，綜合樓西側范圍內擋土墻墻體上存在兩道斜向裂縫，測得最大裂縫寬度為1．4mm，未發現其余部位擋土墻存在因荷載因素引起的結構性受力裂縫以及因鋼筋銹蝕因素引起的順鋼筋方向裂紋、保護層脫落等現象，亦未見露筋、蜂窩、孔洞等明顯施工質量缺陷。擋土墻現狀基本良好，未見墻體存在因傾覆、滑移等變形造成的墻體開裂、底部及周圍土體蠕滑變形等破壞現象。

4 擋土墻實體質量檢測

擋土墻實體質量檢測是擋土墻安全性評估中的一大重要環節，其包括墻身混凝土強度檢測、墻身鋼筋配置檢測、擋土墻傾斜率監測和墻身厚度檢測四大方面。

4.1 擋土墻墻身混凝土強度

墻身混凝土強度檢測一般使用回彈法和取芯法，其中回彈法方便快捷且無損傷，是混凝土強度檢測中使用最廣泛的方法之一。本工程現場采用回彈法對擋土墻墻身混凝土強度進行檢測，結果見表1。抽檢擋土墻墻身現齡期混凝土強度推定值達到設計強度等級要求。

表1 擋土墻墻身混凝土強度檢測結果匯總表（單位：MPa）

4.2 擋土墻墻身鋼筋間距

擋土墻墻身鋼筋配置檢測包含對鋼筋保護層、鋼筋直徑、鋼筋間距等方面的檢測，鑒于本工程實際情況，對擋土墻不同位置抽檢鋼筋間距。

現場采用鋼筋定位儀及鋼卷尺對擋土墻墻身鋼筋間距進行檢測，結果見表2。抽檢擋土墻墻身鋼筋間距滿足設計及驗收規范要求。

表2 擋土墻墻身鋼筋間距檢測結果匯總表（單位：mm）

4.3 擋土墻傾斜率

為了評價擋土墻施工過程中的穩定程度并做出相關預報，需為業主、施工方及監理方提供預報數據，并跟蹤和控制施工進程，為設計和施工組織的改進提供最直接的依據，對可能出現的險情及時發出警報，合理采用和調整相關施工工藝和步驟，達到信息化施工和取得最佳經濟效益的目的。為開挖引起的邊坡的蠕動變形提供技術依據，預測今后邊坡的位移、變形的發展趨勢；監測治理范圍內暫時處于穩定狀態的潛在滑坡變形體，預測、預報工程施工及其它外界因素對坡體穩定性的影響，以便對防治方案及時做出補充和調整。因此，對擋土墻采取長期動態監測。其中，擋土墻傾斜監測精度不宜低于1．5mm，報警值為30mm，變化速率15mm·d-1，達到監測報警值后應立即采取穩定邊坡措施。

根據委托單位提供的監測資料顯示，擋土墻在2020 年08 月16 日-2020年12 月10 日期間的傾斜度基本保持穩定狀態。現場采用電子全站儀對擋土墻墻身傾斜率進行檢測，結果見表3。抽檢擋土墻墻身實測傾斜率在0．45%～0．48%。

表3 擋土墻墻身傾斜率檢測結果匯總表

4.4 擋土墻墻身厚度

現場采用鋼卷尺在泄水孔位置處對擋土墻下部墻身厚度進行檢測，結果見表4。抽檢擋土墻墻身厚度滿足設計及驗收規范要求。

表4 擋土墻墻身厚度檢測結果匯總表 （單位：mm）

5 泄水孔設置情況調查

邊坡支擋結構排水系統包括滲流溝和仰斜式排水孔。仰斜式排水孔是排泄挖方邊坡上地下水的有效措施，當坡面上有集中地下水時，采用仰斜式排水孔排泄，且成群布置，能取得較好的效果；當坡面上無集中地下水，但土質潮濕、含水量高，如高液限土、紅黏土、膨脹土邊坡，設置滲溝能有效排泄坡體中地下水，提高土體強度，增強邊坡穩定性。

泄水孔是否設置或者設置是否合理，是日常擋土墻檢測環節中最容易忽視的一點。擋土墻的設計是依據天然地基的容許承載力和自然狀態下的墻背土體的土壓力。如果排水設施設置不當，容易增加地基和墻背土體的含水率，從而導致地基承載力降低和土壓力增加。同時，土體內含水過多會產生一定的靜水壓力，對擋土墻的穩定性和強度都產生一定的影響[3]。擋土墻排水設施設置不當是導致其倒塌的一大原因，據不完全統計，由于排水不善而導致擋土墻倒塌的事故占80%以上。張燕[4]在文中敘述南京某學校邊坡處重力式擋土墻結構在施工過程中墻頂部出現變形，向外凸出，且墻身已出現多處裂縫，經調查及分析，擋土墻部分泄水孔布置及間距不符合規范要求是主要原因之一，之后對其采取了相應的加固處理措施。盧文浩等[5]對某一扶壁式擋土墻倒塌調查分析中表明，由于排水系統未按設計施工，在連續降雨后因排水不善造成主動土壓力增大，從而引發擋土墻失穩倒塌。夏秀武[6]在對某一五層磚混住宅旁的毛石擋土墻倒塌鑒定分析中，指出泄水孔孔徑不滿足規范要求是導致擋土墻失穩倒塌的一大重要原因。因此，擋土墻排水系統的設置是整個擋土墻設計中的不可忽視的一環，設置有效的排水設施是保證擋土墻安全性的措施。

經現場調查，擋土墻底部設有泄水孔，且墻背均設有濾水層，泄水孔間距不等，離地面高度約0．5～1．0m，且泄水孔直徑及間距均符合規范要求[7]，泄水孔基本通暢，未見明顯堵塞現象。

6 擋土墻安全性驗算

擋土墻的安全性驗算包括擋土墻自身穩定性驗算和墻身截面強度驗算兩個方面。擋土墻的穩定性驗算和強度驗算，主要是根據其滑移穩定性系數Kc、傾覆穩定性系數K0、基底應力驗算及墻身截面強度驗算進行驗算。在驗算過程中，根據前面檢測得到的各項數據并參照設計資料來進行驗算，當兩者不一致時采用前者進行驗算。

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》（GB50330-2013）[8]中給出了相關計算方法，如式（1）、式（2）所示。規范中規定擋土墻抗滑移穩定性系數應大于等于1．3，抗傾覆穩定系數應大于等于1．6。

式中：G 為擋土墻每延米自重；α 為擋土墻墻背的傾角；α0為擋土墻基底的傾角；δ 為土對擋土墻墻背的摩擦角（根據擋土墻墻背粗糙情況以及排水性能從規范查表可得）；μ 為土對擋土墻基底的摩擦系數（由試驗確定或者根據土的類別從規范中查表可得）。

式中：z為土壓力作用點至墻踵的高度；x0為擋土墻中心至墻趾的水平距離；b為基底的水平投影寬度。

經驗算，擋土墻抗滑移穩定性和抗傾覆穩定性均滿足規范要求，截面強度也滿足承載力要求。

7 檢測結論

7.1 擋土墻實體質量及安全性驗算

抽檢擋土墻墻身現齡期混凝土強度推定值達到設計強度等級要求；抽檢擋土墻墻身鋼筋間距滿足設計及驗收規范要求；抽檢擋土墻墻身傾斜率在0．45%～0．48%；抽檢擋土墻墻身厚度滿足設計及驗收規范要求。

經現場調查，擋土墻底部設有泄水孔，且墻背均設有濾水層，泄水孔間距不等，離地面高度約0．5～1．0m，泄水孔基本通暢，未見明顯堵塞現象。經結構復核驗算，擋土墻安全性滿足規范要求。

7.2 擋土墻安全性評估和建議

擋土墻未發現因承載力和穩定性不足引起的擋土墻變形、開裂、滑移等現象，使用正常。但擋土墻通過鋼筋混凝土構件支撐在建筑物上，自身未形成獨立完整體系，傳力路徑不明確，若長期使用應整改擋土墻受力缺陷使其形成獨立完整受力體系。

8 結語

本文提出的擋土墻安全性評估方法是在總結前人檢測方法的基礎上，并結合以往的擋土墻工程檢測經驗分析整理出來且對本工程加固后的扶壁式擋土墻安全評估行之有效的方法。類似本工程擋土墻的安全評估，首先就要調查擋土墻與周邊環境的情況，而且不僅要細致觀察墻身是否存在明顯的裂縫情況，還要查看泄水孔是否設置合理、有沒有堵塞，這是第一時間上判斷擋土墻有無問題的最有效、最快捷的方法；其次是通過無損檢測的方法，必要時需破損檢測，收集現場實際情況的真實數據，一方面對比判斷是否滿足設計圖紙和規范要求，另一方面為擋土墻安全性驗算提供依據；最后通過實測數據進行墻身承載力驗算和穩定性驗算，最終綜合分析原因，進行安全評估。

對于不同地理環境或不同地區的擋土墻影響其安全性評估的要素可能不同，各要素的權重利害也可能有所不同。因此，在實際應用過程中，應根據具體的情況對其合理地安全性評估，從而真正為擋土墻的病害治理提供科學可靠的依據。