重力式擋土墻質(zhì)量檢測與安全評估方法

楊 昊 ，鐘志明，馮維忠，陰 可

（1.云南省建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，云南 昆 明 6 50032；2.云陽縣建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 4 04500；3.重慶大學(xué) 土 木工程學(xué)院，重慶 4 00044）

0 引言

重力式擋土墻作為一種最常用的巖土支擋結(jié)構(gòu)，是一種能抵抗側(cè)向土壓力，用來支撐天然邊坡或人工邊坡，并保持土體穩(wěn)定的建筑物。目前，對于重力式擋墻的質(zhì)量和安全性還沒有一個通用的檢測評估標(biāo)準(zhǔn)，各個檢測機構(gòu)都是各自不一的進行檢測，且大多憑借工程技術(shù)人員的經(jīng)驗來進行檢測，難免產(chǎn)生偏差和誤判，造成安全隱患或浪費?，F(xiàn)對傳統(tǒng)檢測方法加以總結(jié)的同時結(jié)合無損檢測法，提出一套可行的合理的綜合檢測方法，并探索擋土墻安全性評估的評判方法。

1 外觀檢測

對于擋土墻外觀的調(diào)查，主要包括：墻身裂縫、墻面外鼓、伸縮縫錯動情況、墻頂平臺開裂與塌陷等四個方面。

1.1 墻身裂縫的檢測

擋土墻裂縫主要分為水平裂縫、斜裂縫、垂直裂縫三類。由G.S.Bjorkman［1］和R.Richards［2］提出的理論，擋土墻的裂縫中，以水平裂縫危害最大?，F(xiàn)場檢測過程中，分別對各種裂縫的長度、寬度、錯縫情況進行檢測，其中擋土墻裂縫的寬度和錯縫是反映擋土墻危害程度的關(guān)鍵因素，均按照裂縫最大長度、寬度和錯縫情況分別進行檢測。擋土墻同時出現(xiàn)三種狀態(tài)的裂縫并不多。對于水平裂縫，平行重疊部分不計，水平裂縫同斜裂縫重疊部分也不計。當(dāng)出現(xiàn)三種裂縫交叉時，應(yīng)按墻面外鼓潰裂進行面積測量。

裂縫寬度的測量常以應(yīng)變計、手提式引伸儀測量。在垂直裂縫走向的位置，黏結(jié)固定“∟”型鋼制鐵塊兩個，采用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測兩鐵塊間距變化，可以看出裂縫寬度的變化。對于裂縫長度的變化，可以采用刻度直尺沿其走向測出，并記錄裂縫末端位置的變化。

1.2 墻面外鼓的檢測

現(xiàn)場檢測墻面外鼓情況時，采用對外鼓面積測量的辦法進行檢測，并按照最大外鼓面積進行記錄。對于擋土墻出現(xiàn)較小的彎曲外鼓，但是墻面無裂縫且勾縫無空響脫殼時，應(yīng)按照勾縫脫殼的情況進行測量記錄。

1.3 伸縮縫錯動的觀測

當(dāng)伸縮縫出現(xiàn)錯動，說明擋土墻已經(jīng)失穩(wěn)，伸縮縫的錯動對擋土墻的穩(wěn)定性有較大的影響。伸縮縫錯動是否穩(wěn)定，應(yīng)按照設(shè)置在伸縮縫處的觀測塊的情況來判斷。如果新設(shè)置的觀測塊重新出現(xiàn)錯動，說明伸縮縫尚未穩(wěn)定，擋土墻仍處于危險狀態(tài)；如果觀測塊只是開裂，說明擋土墻已經(jīng)基本穩(wěn)定，但應(yīng)加強觀測監(jiān)控［3］。

1.4 墻面潮濕程度的觀測

擋土墻排水不暢，在無其它病害特征時，其危害是隱含的；當(dāng)出現(xiàn)其它病害特征并伴隨下雨時，其危害就會大大增加，甚至出現(xiàn)擋土墻的垮塌［4］。現(xiàn)場檢測時，觀測墻面的潮濕程度，并按照墻面有滲水、墻面潮濕或者墻面有濕影三種情況進行觀測并記錄。

2 實體檢測

擋土墻的實體檢測主要指借助各種檢測儀器，對擋土墻各部分進行綜合檢測，是檢測過程的核心環(huán)節(jié)。包括：墻體背后回填土層性狀勘探，墻體截面尺寸檢測，墻趾的埋深，擋土墻強度綜合檢測，墻背濾水層和泄水孔的設(shè)置情況等。

2.1 回填土層性狀勘探

在實體檢測過程中，首先應(yīng)對墻背的回填土層的性狀進行勘探，勘測填土層的分布狀況，并進行土工試驗，測量各土層的厚度、重度γ、內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c［5-7］。其檢測數(shù)量為每100 m2或每20 m選取1點進行開挖探坑，且檢測總點數(shù)不少于3點。

2.2 墻身厚度的檢測

墻身厚度的檢測，通常的做法是采用鉆芯法進行斷面芯樣鉆取，然后對鉆取的芯樣進行測量，最后得到厚度。這種方法既簡單又經(jīng)濟，因次對于現(xiàn)場檢測擋土墻的厚度具有很強的可操作性［8-9］。需要注意的是，在鉆取芯樣時，可以先參考設(shè)計資料選擇合適的鉆具，以便能取到整個截面的芯樣。

在對墻厚鉆取芯樣時，每一段變形縫長度內(nèi)且小于20m范圍內(nèi)，檢測2個點。具體測量時，通常選取墻頂和墻身兩點進行抽檢，墻頂?shù)臏y點用尺量，墻身中間某點則是用鉆芯法量測。擋墻頂面的測點選取，要便于使用鋼尺測量；而選擇墻身高度范圍內(nèi)的某點為測點時，最好選取如1/3或1/4墻高點進行鉆取芯樣，這樣是為了便于校對設(shè)計資料中的厚度設(shè)計值。按照最大墻厚偏差進行記錄。

2.3 墻體尺寸的檢測

采用全站儀對墻面坡度、墻頂寬度、墻底高程、墻頂高程四個方面進行測量，檢測數(shù)量為每段變形縫長度內(nèi)，且不大于20m范圍內(nèi)確定1～2點測量。同時在現(xiàn)場條件允許的情況下，對基礎(chǔ)部分進行開挖，用尺量的方法對墻趾的埋深進行量測，檢測數(shù)量為每段變形縫長度內(nèi)，且不大于20m范圍內(nèi)確定1～2點測量。

2.4 墻體強度的檢測

擋土墻強度的檢測是整個檢測過程中的控制因素。如果是混凝土擋土墻，則采用鉆芯取樣為主的檢測方法?？紤]在一段變形縫長度且不大于20m的范圍內(nèi)，選取1～2點進行鉆芯法檢測，取芯樣的位置應(yīng)盡量分散，盡量減少對結(jié)構(gòu)強度的影響。

如果是條石砌筑擋土墻，則采用鉆芯抽樣檢測，其方法同混凝土擋土墻強度檢測。此外還需要對砌筑砂漿的強度進行檢測，目前，回彈法是我們最常用的方法，既方便又簡單，對于砂漿強度的確定具有可操作性。

3 擋土墻安全性驗算

擋土墻的穩(wěn)定性和強度驗算，主要是根據(jù)其滑動穩(wěn)定性系數(shù)KC，傾覆穩(wěn)定性系數(shù)KO，基地應(yīng)力驗算及墻身截面強度驗算進行驗算。在驗算過程中，根據(jù)前面檢測得到的各項數(shù)據(jù)并參照設(shè)計資料來進行驗算，當(dāng)兩者不一致時采用前者進行驗算。

4 擋土墻安全性評估

對擋土墻的安全性分級，主要考慮擋土墻各種病害對整體安全的危害程度和治理的緊迫性進行分類?？偟恼f來，對擋土墻安全性分為：合格與不合格。擋土墻無病害特征，檢測數(shù)據(jù)也和設(shè)計資料相符，則擋土墻合格；當(dāng)擋土墻出現(xiàn)病害特征，或檢測數(shù)據(jù)與設(shè)計資料有出入，則為不合格［10］。對于不合格的擋墻，根據(jù)其危害程度和治理的緊迫性，分A級不合格，B級不合格，C級不合格。

A級不合格——擋土墻隨時都有可能坍塌，應(yīng)立即整治加固。

B級不合格——擋土墻處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，在外因的影響下，可能出現(xiàn)破壞或坍塌，應(yīng)近期進行加固處理。

C級不合格——擋土墻處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全系數(shù)較小，存在諸多不利因素。應(yīng)對不利因素加以處理，加強對擋土墻的監(jiān)測。

4.1 擋土墻安全性評估要素

根據(jù)前面檢測得到的各種數(shù)據(jù)，進行分類和評分，分別按照墻體裂縫、墻面外鼓面積、墻體錯動情況、墻體排水通暢與否、墻體強度、墻體厚度、安全性綜合驗算等八大病害特征要素，對擋土墻檢測數(shù)據(jù)分類，并將各檢測數(shù)據(jù)量化，計算評分。其具體的評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 擋土墻安全性的單項評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The individual scoring standard of the retaining security

4.2 擋土墻安全性評估標(biāo)準(zhǔn)

在實際檢測過程中，擋土墻的安全等級評估按照單項要素評估和多項要素評估進行綜合評定，見表2?，F(xiàn)場檢測時只出現(xiàn)一個病害要素時，則以單項要素評估標(biāo)準(zhǔn)進行安全性評定；當(dāng)出現(xiàn)多項病害要素時，則先按照單項要素評估標(biāo)準(zhǔn)進行安全等級評定后，再按照多項要素評估標(biāo)準(zhǔn)進行評定，將兩個評定結(jié)果取最高級別，即為最終的安全性評估等級。

5 工程實例

運用綜合檢測法和安全性評估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合四個擋土墻的安全性進行綜合評估，其檢測結(jié)果詳見表3。

表2 擋土墻安全性評估標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The security assessment standard of the retaining wall

工程一：重慶市南岸區(qū)輔仁路，有重力式條石擋土墻，設(shè)計采用MU30條石和M10水泥砂漿砌筑，最大設(shè)計高度20m［11］。需對已建擋墻的施工質(zhì)量進行評估。

表3 擋土墻檢測結(jié)果Table 3 The test results of the retaining wall

表4 擋土墻安全性評估結(jié)果Table 4 The safety assessment result of the retaining wall

工程二：廣東省中山市某小區(qū)內(nèi)，設(shè)計為漿砌毛石重力式擋土墻，砌筑用石 MU20，砂漿為M10，每隔15m設(shè)置一道沉降縫，泄水孔間距3m×3m。一場暴雨后，部分墻體發(fā)生倒塌，因此需要對未倒塌部分進行綜合質(zhì)量檢測［12］。

工程三：廣州市某砌筑的重力式條石擋土墻，設(shè)計采用MU100條石和M10水泥砂漿砌筑，最大高度約為4.03m，長約100m，2003年部分發(fā)生坍塌，因此需要對其余部分進行綜合質(zhì)量檢測［13］。

工程四：浙江省象山縣縣城東郊，修建一干鋪塊石重力式擋土墻工程，墻高7m，墻頂厚0.8m，墻底厚3.2m［14］。由于臺風(fēng)導(dǎo)致該擋土墻出現(xiàn)兩處塌方，需要對未塌方擋土墻進行綜合質(zhì)量鑒定。

將上面檢測數(shù)據(jù)按照表1的評分標(biāo)準(zhǔn)和表2的評估標(biāo)準(zhǔn)進行最后的安全性評估。其結(jié)果如表4。

6 結(jié)語

本文提出的擋土墻安全性評估方法和標(biāo)準(zhǔn)是參照橋隧安全分級，并結(jié)合重慶市的擋土墻工程經(jīng)驗分析整理出來的。對于不同時期或不同地區(qū)的擋土墻影響擋土墻安全性評估的要素可能不同，各要素的權(quán)重也可能不同。因此，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)具體的情況對安全性評估方法進行修正，從而真正為擋土墻的病害整治提供科學(xué)的依據(jù)。

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