重力式擋土墻安全性的評(píng)價(jià)方法研究

于貴

摘要：本文主要對(duì)重力式擋土墻評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)流程進(jìn)行了分析，根據(jù)重力式擋土墻施工質(zhì)量的綜合安全等級(jí)，給出了擋土墻施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)，根據(jù)重力式擋土墻運(yùn)行狀況的綜合安全等級(jí)，給出了擋土墻相應(yīng)的整治措施。

Abstract： This paper mainly analyzes the evaluation criteria， evaluation methods and evaluation process of gravity retaining wall. According to the comprehensive safety grade of construction quality of gravity retaining wall， the evaluation of the construction quality of retaining wall is given. According to the comprehensive safety level of gravity retaining wall operating conditions， corresponding remedial measures for retaining walls are given.

關(guān)鍵詞：擋土墻；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；評(píng)價(jià)方法；評(píng)價(jià)流程

Key words： retaining wall；evaluation criteria；evaluation method；evaluation process

中圖分類(lèi)號(hào)：TU476+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）26-0163-02

1 概述

目前，對(duì)于擋土墻質(zhì)量安全評(píng)估，還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各檢測(cè)單位和人員均根據(jù)各自的經(jīng)驗(yàn)對(duì)擋土墻的安全進(jìn)行評(píng)估分級(jí)。

萬(wàn)國(guó)環(huán)（2004）通過(guò)對(duì)京九線(xiàn)259處擋墻的檢側(cè)評(píng)估，把擋墻分為合格和不合格兩種，擋墻無(wú)病變特征，檢測(cè)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)值的為合格；對(duì)于不合格的擋墻，提出以單項(xiàng)要素評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和多項(xiàng)要素評(píng)分總和對(duì)擋土墻的病害等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。如果影響擋土墻安全評(píng)估的因素只有一個(gè)要素時(shí)，則以單項(xiàng)要素評(píng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)。如果多項(xiàng)要素影響擋墻安全評(píng)估，則先按單項(xiàng)要素評(píng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定等級(jí)后，再按多項(xiàng)要素評(píng)分分級(jí)評(píng)定，兩者取級(jí)別高的為最終評(píng)定。評(píng)定時(shí)考慮的要素包括墻體裂縫、墻面外臌、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、穩(wěn)定性和強(qiáng)度檢算共10項(xiàng)。根據(jù)相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，把不合格的擋墻分為AA級(jí)失格、A級(jí)失格、B級(jí)失格和C級(jí)失格4級(jí)。

楊昊（2010）也提出了類(lèi)似的擋墻安全評(píng)估方法。主要區(qū)別在于評(píng)定時(shí)考慮的要素為8項(xiàng)，分別為墻體裂縫、墻面外臌、伸縮縫錯(cuò)動(dòng)、擋土墻排水不暢、砌筑砂漿失效、擋土墻截面厚度減少、墻趾埋深不足、安全檢算，沒(méi)有考慮擋土墻頂平臺(tái)及邊坡開(kāi)裂、墻背回填松散2項(xiàng)。根據(jù)相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，把擋土墻分為合格、C級(jí)不合格、B級(jí)不合格和A級(jí)不合格4級(jí)。

對(duì)比分析上述2種擋土墻安全性的評(píng)價(jià)方法，2種方法考慮的影響擋土墻安全的要素均比較全面，從墻體、墻后填料以及地基多方面進(jìn)行了分析，并從擋土墻的病害特征和計(jì)算分析綜合評(píng)價(jià)擋土墻的安全等級(jí)。但是也存在著一定的問(wèn)題，存在問(wèn)題如：①評(píng)價(jià)要素把擋土墻已表現(xiàn)出來(lái)的病害和擋土墻的各項(xiàng)安全檢算并列在一起，實(shí)際上，二者是有相關(guān)性的。②各項(xiàng)要素的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主觀性較強(qiáng)，缺少理論依據(jù)。③評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中把各項(xiàng)指標(biāo)的得分簡(jiǎn)單地累加求和是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2 重力式擋土墻評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 重力式擋土墻評(píng)價(jià)指標(biāo)

重力式擋土墻施工質(zhì)量和運(yùn)行狀況的安全性應(yīng)結(jié)合擋土墻可能發(fā)生的破壞形式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。重力式擋土墻的破壞形式主要包括由于基礎(chǔ)滑動(dòng)而造成的破壞、墻身繞墻趾所引起的傾覆破壞、因基礎(chǔ)產(chǎn)生過(guò)大的或不均勻的沉陷而引起的墻身傾覆破壞和因墻身材料強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的墻體破壞四種形式。因此，對(duì)于重力式擋土墻的安全性評(píng)價(jià)也需要從以下四個(gè)方面考慮：

①擋土墻的抗滑穩(wěn)定性?；瑒?dòng)穩(wěn)定性由抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc評(píng)價(jià)。②擋土墻的傾覆穩(wěn)定性。傾覆穩(wěn)定性由抗傾覆系數(shù)K0評(píng)價(jià)。③地基承載力。由基底的最大壓應(yīng)力σ與地基容許承載力[σ]的關(guān)系及基底的合力偏心距e0與基底寬度B的關(guān)系評(píng)價(jià)。④墻體的承載力。由檢算截面上的軸向力Nj與圬工抗壓能力ARa的關(guān)系及檢算截面合力偏心距e1與寬度B1的關(guān)系評(píng)價(jià)，必要時(shí)還需由檢算截面上的水平力Vj與圬工抗剪能力ARj的關(guān)系評(píng)價(jià)。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目首先根據(jù)擋土墻在工程使用年限內(nèi)出現(xiàn)失穩(wěn)破壞的概率和地質(zhì)條件是否會(huì)惡化把擋土墻的安全狀況分為安全、基本安全、欠安全、不安全和很不安全五級(jí)；然后考慮擋土墻可能發(fā)生的各種破壞模式，根據(jù)擋土墻檢測(cè)出的表征指標(biāo)計(jì)算出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并通過(guò)與規(guī)范給出的評(píng)價(jià)指標(biāo)容許值的對(duì)比，確定出擋土墻安全狀況的單項(xiàng)指標(biāo)分級(jí)。

①滑動(dòng)穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將計(jì)算出的抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc和規(guī)范容許值[Kc]進(jìn)行比較，根據(jù)Kc小于[Kc]的范圍進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，Kc值取為1.3。

②傾覆穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將計(jì)算出的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0和規(guī)范容許值[K0]進(jìn)行比較，根據(jù)K0小于[K0]的范圍進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，[K0]值取為1.5。

③地基安全性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將計(jì)算出的基底壓應(yīng)力σ和地基承載力容許值[σ0]進(jìn)行比較，根據(jù)σ小于[σ0]的范圍進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

④基底不均勻沉降分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；缀狭Φ钠木噙^(guò)大，基底會(huì)產(chǎn)生較大的不均勻沉陷，進(jìn)而影響到擋土墻的穩(wěn)定。將計(jì)算出的基底合力的偏心距e0和規(guī)范容許的基底合力的偏心距[e0]進(jìn)行比較，根據(jù)e0小于[e0]的范圍進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

⑤墻體完整性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)分項(xiàng)報(bào)告二的研究，若墻體砌筑質(zhì)量能?chē)?yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，墻體厚度的減小及土壓力的增大對(duì)墻體自身的抗剪和抗壓承載力影響較小，對(duì)擋土墻的抗拉承載力有一定的影響，但是，只要控制截面合力的偏心距不超限，則影響較小。因此，若墻體完整性很好，可不考慮墻體自身的破壞。只有墻體存在質(zhì)量缺陷時(shí)才會(huì)對(duì)自身的承載力有影響。因重力式墻體的圬工材料及性質(zhì)、砌筑要求、施工質(zhì)量等影響因素眾多，目前尚沒(méi)有一種能實(shí)現(xiàn)擋墻強(qiáng)度快速檢測(cè)的技術(shù)，實(shí)際檢測(cè)中，一般采用彈性波法，通過(guò)彈性波速在擋墻中傳播速度的變化來(lái)判斷墻體的完整性。

⑥墻體外觀質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。墻體開(kāi)裂、墻面外臌、伸縮縫錯(cuò)動(dòng)是擋土墻病害的直觀體現(xiàn)，一旦出現(xiàn)這現(xiàn)這些病害，說(shuō)明擋土墻墻體的強(qiáng)度或穩(wěn)定性不能得到滿(mǎn)足，是擋土墻失穩(wěn)破壞的前兆。

墻頂平臺(tái)開(kāi)裂與塌陷主要是由墻后填土引起，墻后填土土料不符合設(shè)計(jì)要求，填方不密實(shí)，或運(yùn)營(yíng)中的超載，都會(huì)造成填土塌陷，導(dǎo)致土壓力加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使擋土墻出現(xiàn)明顯的變形、開(kāi)裂。如果擋土墻排水孔堵塞或設(shè)置不當(dāng)、墻背反濾層未做或設(shè)計(jì)不合理、坡體有地下水或者地表水大量滲入等，都會(huì)造成擋土墻排水不暢，在墻背產(chǎn)生的動(dòng)水和靜水壓力，另外，墻體和巖土體浸在水中，其強(qiáng)度也會(huì)降低，這些都對(duì)擋土墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。

因此，墻身裂縫、墻面外臌、伸縮縫錯(cuò)動(dòng)、墻頂平臺(tái)開(kāi)裂與塌陷、墻面潮濕程度是擋土墻外觀狀況檢查的主要內(nèi)容。

3 重力式擋土墻評(píng)價(jià)方法

3.1 重力式擋土墻安全性的評(píng)價(jià)流程

①資料收集和分析。收集與擋土墻相關(guān)各種資料，如勘察、設(shè)計(jì)資料，施工、竣工驗(yàn)收資料，監(jiān)測(cè)、養(yǎng)護(hù)資料等，了解施工和運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的災(zāi)害地質(zhì)情況和處理方法，并記錄其準(zhǔn)確位置。②現(xiàn)場(chǎng)踏勘，制定檢測(cè)方案。檢測(cè)前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解工作條件，保證檢測(cè)工作能夠順利進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況制定合理的檢測(cè)方案，包括測(cè)線(xiàn)布置、檢測(cè)指標(biāo)、檢測(cè)方法、采用的儀器設(shè)備等。③進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，獲得表征指標(biāo)。④擋土墻安全性的單項(xiàng)指標(biāo)分級(jí)。根據(jù)得到的擋土墻施工質(zhì)量和運(yùn)行狀況的表征指標(biāo)，采用相應(yīng)的計(jì)算得到反映擋土墻穩(wěn)定性的各種評(píng)價(jià)指標(biāo)，按照單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)擋土墻的安全性進(jìn)行分級(jí)。⑤擋土墻安全性的綜合分級(jí)。根據(jù)各單項(xiàng)指標(biāo)的分級(jí)結(jié)果，對(duì)擋土墻安全性的進(jìn)行綜合分級(jí)，并制定相應(yīng)的處治措施。擋土墻安全性綜合分級(jí)原則為：1）按照各單項(xiàng)指標(biāo)劃分的擋土墻的最低安全等級(jí)為擋土墻的綜合安全等級(jí)；2）若有兩個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)劃分的擋土墻的最低安全等級(jí)相同，則擋土墻的綜合安全等級(jí)降一級(jí)。

3.2 重力式擋土墻施工質(zhì)量和運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)方法

①重力式擋土墻施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。影響重力式擋墻施工質(zhì)量的因素眾多，如墻體圬工材料的性質(zhì)、砌筑的密實(shí)性，墻體截面的形狀和幾何尺寸（墻頂寬度、面坡坡度、背坡坡度、底坡坡度、墻體高度等），墻體的設(shè)置位置，墻后反濾層和回填料的性質(zhì)，地基土層的性質(zhì)，基底隔水層和墻面排水孔的設(shè)置等。

對(duì)于擋土墻施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)，不可能做到面面俱到，考慮到所有因素。另外，上述對(duì)于各項(xiàng)目的檢查在擋土墻施工過(guò)程已均由監(jiān)理單位承擔(dān)。本處的施工質(zhì)量檢查僅是針對(duì)施工中主要存在的問(wèn)題進(jìn)行抽檢。根據(jù)分項(xiàng)報(bào)告二的研究，對(duì)于重力式擋土墻施工質(zhì)量的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括墻體厚度、墻體完整性和墻后填料質(zhì)量。一般情況下，新施工完的擋土墻外觀質(zhì)量都會(huì)符合要求，因此，不需要做專(zhuān)門(mén)做外觀質(zhì)量檢測(cè)。

②重力式擋土墻運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)方法。對(duì)于重力式擋土墻運(yùn)行狀況的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括墻體外觀質(zhì)量、墻體厚度、墻體完整性和墻后填料質(zhì)量。

檢測(cè)出上述指標(biāo)后，以擋土墻的設(shè)計(jì)及竣工資料為準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)，調(diào)整參數(shù)，計(jì)算出控制擋土墻發(fā)生破壞的各種評(píng)價(jià)指標(biāo)，如抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)、抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)、墻體完整性系數(shù)等，計(jì)算時(shí)，若墻后填土為黏性土且未設(shè)反濾層，填土取飽和狀態(tài)的物理力學(xué)參數(shù)；然后按照擋土墻單項(xiàng)安全性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定土墻單項(xiàng)安全性分級(jí)；最后給出擋土墻的擋土墻的綜合安全等級(jí)；確定擋土墻的應(yīng)對(duì)措施。

4 小結(jié)

①通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的擋土墻安全性評(píng)價(jià)方法的分析，總結(jié)了現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題為：1）評(píng)價(jià)要素中把擋土墻病害類(lèi)型和擋土墻的各項(xiàng)安全檢算并列考慮不妥；2）各項(xiàng)要素的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主觀性較強(qiáng)，缺少理論依據(jù)；3）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中把各項(xiàng)指標(biāo)的得分簡(jiǎn)單地累加求和不恰當(dāng)。

②給出了重力式擋土墻安全性的評(píng)價(jià)流程，根據(jù)重力式擋土墻施工質(zhì)量的綜合安全等級(jí)，給出了擋土墻施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)，根據(jù)重力式擋土墻運(yùn)行狀況的綜合安全等級(jí)，給出了擋土墻相應(yīng)的整治措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)國(guó)環(huán).既有線(xiàn)擋土墻安全性評(píng)估探討[J].路基工程，2003.

[2]楊昊，鐘志明，馮維忠，陰可.重力式擋土墻質(zhì)量檢測(cè)與安全評(píng)估方法[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2011.

[3]郝明，李瑋，郭志強(qiáng).采用物探技術(shù)進(jìn)行路基擋土墻質(zhì)量檢測(cè)的研究與應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2003.

[4]雷華陽(yáng)，周駿，賀彩峰.既有線(xiàn)重力式擋土墻綜合安全評(píng)估方法研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015.

[5]陳祖煜，黎康平，李旭.詹成明重力式擋土墻抗滑穩(wěn)定容許安全系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)初探[J].巖土力學(xué)，2018.