重力式擋土墻檢測(cè)系統(tǒng)建立與探討

黃文者 吳志民 戴春政

摘 要：本文通過(guò)對(duì)既有重力式擋土墻出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，并建立4套系統(tǒng)，4套系統(tǒng)分別是突出對(duì)影響擋土墻破壞的幾個(gè)方面，且在系統(tǒng)中增加擋土墻外鼓尺寸的分值，通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例分析，得出檢測(cè)系統(tǒng)的建立需要綜合考慮各個(gè)方面，才能夠更全面的分析擋土墻的安全性。

關(guān)鍵詞：擋土墻；破壞；檢測(cè)系統(tǒng)

0 引言

重力式擋土墻是以墻身自重來(lái)維持擋土墻平衡穩(wěn)定的，是我國(guó)常用的一種擋土墻形式，在我國(guó)既有鐵路擋護(hù)工程中占據(jù)著重要地位。但隨著時(shí)間的推移，在其投入使用后，各地許多重力式擋土墻相繼出現(xiàn)了不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，它的安全問(wèn)題是整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)安全評(píng)估的重要組成部分，對(duì)既有重力式擋土墻安全評(píng)估技術(shù)進(jìn)行探討分析有著重要的意義。

1.重力式擋土墻的破壞形式及穩(wěn)定性計(jì)算

（1）穩(wěn)定性破壞

設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行計(jì)算重力式擋土墻的抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。

重力式擋土墻的抗滑穩(wěn)定性和墻體所承受的抗滑力與滑動(dòng)力之比有關(guān)，二者之比越大，即抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)越大?？够€(wěn)定性越好，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)越大越小，抗滑穩(wěn)定性越差。

（2）基礎(chǔ)不均勻沉降破壞

既有重力式擋土墻的基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)擋土墻本身能夠產(chǎn)生巨大危害。

（3）墻體自身破壞

既有重力式擋土墻發(fā)生墻體自身破壞時(shí)，發(fā)生此種破壞的原因主要是由于墻體所用材料強(qiáng)度不足造成的。

（4）沿軟弱層破裂面滑動(dòng)破壞

既有重力式擋土墻發(fā)生沿軟弱層破裂面滑動(dòng)破壞時(shí)，其主要原因是由于擋土墻基底以下巖體的剪切強(qiáng)度低，或者基底下存在軟弱夾層造成的，

（5）其它形式的破壞

墻面出現(xiàn)滲水、砂獎(jiǎng)松動(dòng)、伸縮縫錯(cuò)開(kāi)、強(qiáng)頂面開(kāi)裂等現(xiàn)象：上述論述的五種破壞形式僅僅是常見(jiàn)的破壞形式。

2.主要的檢測(cè)內(nèi)容

檢測(cè)的內(nèi)容：

首先，對(duì)重力式擋土墻外觀調(diào)查，主要檢測(cè)墻體各部分變形、預(yù)開(kāi)裂，特別是開(kāi)裂的狀況。主要有：墻面的外鼓情況，墻身的裂縫情況，伸縮縫的錯(cuò)動(dòng)情況以及墻頂平臺(tái)的開(kāi)裂與塌陷等幾個(gè)方面。

其次，對(duì)擋土墻墻身裂縫的檢測(cè)，擋土墻裂縫主要分為水平裂縫、斜裂縫、垂直裂縫三類。擋土墻的裂縫中，以水平裂縫危害最大，其次是斜裂縫，危害相對(duì)較小的是垂直裂縫?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，分別對(duì)各種裂縫的長(zhǎng)度、寬度、錯(cuò)縫情況進(jìn)行檢測(cè)。

3.評(píng)估系統(tǒng)的建立及對(duì)比分析

（1）評(píng)估原則

既有重力式擋土墻安全評(píng)估是按照“安全第一，預(yù)防為主”的方針進(jìn)行。具有：目標(biāo)導(dǎo)向原則；理論先進(jìn)原則；體系優(yōu)化原則；指標(biāo)可比性原則；實(shí)用性原則。

（2）影響擋土墻安全性的要素評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

分別對(duì)擋土墻的墻體裂縫、墻面外鼓、伸縮縫錯(cuò)動(dòng)、砌筑砂漿失效、擋土墻排水不暢、擋土墻頂平臺(tái)及邊坡開(kāi)裂、擋土墻截面厚度減少、墻背回填松散、墻趾埋深不足等要素進(jìn)行評(píng)估。

在評(píng)定時(shí)將上述評(píng)定因素進(jìn)行根據(jù)各個(gè)要素對(duì)擋土墻危害程度進(jìn)行不同分值的配分，共設(shè)置三種評(píng)分表，在綜合考慮各個(gè)要素的情況下突出某一部分以此將評(píng)分表劃為三類，I類評(píng)分為墻后受力分值較高，II類為穩(wěn)定性評(píng)分分值較高，III類為墻體開(kāi)裂評(píng)分分值較高，IV綜合考慮。在每一類評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中增加了墻體外鼓的長(zhǎng)度測(cè)量，而以往的檢測(cè)中忽略了這一點(diǎn)，而在綜合評(píng)定時(shí)將分值上也做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（3）綜合評(píng)估

既有擋土墻安全綜合評(píng)估是在對(duì)擋土墻質(zhì)量的外觀調(diào)查、內(nèi)在檢測(cè)以及穩(wěn)定性數(shù)值分析、檢算的基礎(chǔ)上，結(jié)合擋土墻所處的地質(zhì)環(huán)境、擋土墻實(shí)際工作狀態(tài)及邊坡體形狀，采用宏觀定性與微觀定量相結(jié)合進(jìn)行的。通過(guò)綜合評(píng)估，從而界定擋墻的安全度。這種方法能夠綜合考慮造成擋土墻病害的根本原因，在具體實(shí)施時(shí)應(yīng)該是抓住影響擋土墻安全的主要方面，主要方面設(shè)置分值較高，權(quán)重較大，次要方面分值相對(duì)較低，權(quán)重較小的原則進(jìn)行分值配比。在等級(jí)劃分上分成A級(jí)不合格，B級(jí)不合格，C級(jí)不合格和D級(jí)不合格四個(gè)等級(jí)。評(píng)分越高，說(shuō)明擋土墻的危險(xiǎn)性越大，越不安全。

4.工程實(shí)例

（1）工程概況

四川某大學(xué)校內(nèi)修建一個(gè)重力式擋土墻，采用 MU30 條石和 M10 水泥砂漿砌筑，最大設(shè)計(jì)高度 5m，擋墻全長(zhǎng)70m，墻后填土采用砂性土。由于設(shè)計(jì)和施工出現(xiàn)問(wèn)題，修建后不久，擋土墻不同程度地出現(xiàn)裂縫等一系列情況，現(xiàn)需對(duì)已建擋墻的施工質(zhì)量及設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行評(píng)估。

（2）擋土墻的檢測(cè)

按照前述要求對(duì)該擋土墻進(jìn)行檢測(cè)，分別進(jìn)行列表中的10項(xiàng)規(guī)定進(jìn)行，只是在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)分別按照I類、II類、III類、IV類等四級(jí)進(jìn)行打分。

對(duì)于擋土墻外觀的調(diào)查，主要包括：墻身的裂縫，墻面的外鼓，伸縮縫的錯(cuò)動(dòng)情況，以及墻面潮濕程度等四個(gè)方面。其檢測(cè)結(jié)果為：

1）墻面條石錯(cuò)縫搭接、勾縫整齊，有少量垂直裂縫，最大裂縫寬度為 4mm，最大長(zhǎng)度為 0.7m，未見(jiàn)明顯沉降、外傾等不良現(xiàn)象。而沉降縫較規(guī)則、垂直、內(nèi)無(wú)填充物，沉降縫寬約 35mm；

2）墻面可見(jiàn)外鼓現(xiàn)象。墻身泄水孔設(shè)置規(guī)整一般，泄水孔寬約 40mm，水平間距約為 2.3m，豎向間距約為 2.2m，墻身可見(jiàn)滲水或濕影。

擋土墻墻體檢測(cè)包括：墻體背后回填土層性狀勘探，墻趾的埋深，擋土墻強(qiáng)度綜合檢測(cè)，墻背濾水層和泄水孔的設(shè)置情況等。

① 采用挖探坑的方法對(duì)該條石擋土墻的墻后填土及反濾層情況進(jìn)行檢測(cè)，一共布置了2個(gè)探坑。檢測(cè)結(jié)果為：墻后填料為碎石土；而反濾層的設(shè)置滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)測(cè)得填土層重度γ=18.5kN/m3、內(nèi)摩擦角=30°和粘聚力c=5，填土層厚度為 1.5m。

② 對(duì)水平鉆孔取出的條石芯樣進(jìn)行了抽樣檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，條石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 30MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

③ 分析驗(yàn)算 根據(jù)《規(guī)范》和檢測(cè)所得的結(jié)果，對(duì)條石擋墻進(jìn)行安全性復(fù)核驗(yàn)算，土壓力采用庫(kù)倫理論，擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算和墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法。驗(yàn)算結(jié)果表明：該擋土墻的滑動(dòng)穩(wěn)定性、傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力及墻身剪應(yīng)力強(qiáng)度均滿足要求。

3）、安全性單項(xiàng)評(píng)分

運(yùn)用本項(xiàng)目的關(guān)于重力式擋土墻的安全性評(píng)估方法，對(duì)該條石擋土墻進(jìn)行安全性評(píng)估。

采用I擋土墻安全性影響因素評(píng)分表（突出墻后受力）進(jìn)行評(píng)估得到總分為S為260分為B類， 按II類擋土墻安全性影響因素評(píng)分表（突出穩(wěn)定性）總分為S為250分為B類， 按III類擋土墻安全性影響因素評(píng)分表（突出墻體開(kāi)裂）總分為S為310分為A類。按照IV類擋土墻安全性影響因素評(píng)分表（綜合考慮各個(gè)因素）總分為280分為B類。

通過(guò)I、II、III、IV類進(jìn)行擋土墻的打分估算，在四類評(píng)分中，在一個(gè)擋土墻，用同樣的手段和儀器進(jìn)行檢測(cè)，只是在評(píng)估中針對(duì)擋土墻病害的某些項(xiàng)目配分上稍微有所傾斜，最終導(dǎo)致一個(gè)擋土墻的評(píng)價(jià)結(jié)果上有較大誤差，因此，在進(jìn)行擋土墻的評(píng)估系統(tǒng)上應(yīng)該合理配分，應(yīng)綜合考慮導(dǎo)致?lián)跬翂Π踩母鱾€(gè)方面的因素。在上述的評(píng)價(jià)中，從表面現(xiàn)象看，墻體的開(kāi)裂是導(dǎo)致?lián)跬翂ξｋU(xiǎn)的主要因素，比如墻體裂縫較寬、較長(zhǎng)，變形過(guò)大，墻面外鼓嚴(yán)重都是擋土墻安全的主要因素。而I類得分較少，表面看似乎這種方法是是比較安全的，但是，擋土墻受力方面是導(dǎo)致破壞的內(nèi)因，而墻體破壞是結(jié)果和表象，因此，在檢測(cè)時(shí)要綜合分析，不能只看表象而忽略內(nèi)在的因素。IV類能夠較合理的綜合考慮各個(gè)方面影響擋土墻安全要素。

5.結(jié)論

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)重力式擋土墻檢測(cè)以及幾類安全系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

（1）本項(xiàng)目針在前人采用儀器檢測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)有儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)某擋土墻，總結(jié)出檢測(cè)擋土墻處于不安全狀態(tài)要素的儀器特點(diǎn)和各自的缺點(diǎn)，為檢測(cè)工作展開(kāi)提出一點(diǎn)建議。

（2）通過(guò)四類評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定，即I類突出墻體受力，II類突出穩(wěn)定性，III類突出墻體破壞，IV類綜合分析各個(gè)要素，再通過(guò)工程驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)綜合分析比較合理。當(dāng)然，由于檢測(cè)工作比較有限，綜合分析也不是非常完善，還需要大量工程驗(yàn)證。

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