既有混凝土重力式擋土墻檢測(cè)技術(shù)及安全評(píng)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(jié)構(gòu)形式。重力式擋土墻通常體積和重量較大，選擇時(shí)往往受限于軟弱土質(zhì)承載力不足的影響?；炷翐跬翂τ捎谑┕すに嚦墒?、取材容易等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于邊坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu)工程中。目前，我國(guó)關(guān)于結(jié)構(gòu)安全評(píng)估及安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)方面的相關(guān)文獻(xiàn)資料雖然較多，但對(duì)于既有重力式擋土墻安全評(píng)估方面的研究工作相對(duì)較少，安全評(píng)估體系尚不完善。本文提出了既有重力式擋土墻的檢測(cè)技術(shù)及安全評(píng)估指標(biāo)體系。

2 既有重力式混凝土擋土墻檢測(cè)項(xiàng)目

2.1 外觀檢查

2.1.1 墻身尺寸

擋土墻墻身尺寸的檢測(cè)項(xiàng)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(guò)對(duì)比墻身尺寸是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，通過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)算設(shè)計(jì)工況下的擋土墻結(jié)構(gòu)安全性。檢測(cè)數(shù)量可在一個(gè)變形縫長(zhǎng)度或20m左右范圍內(nèi)選取1～2點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)情況允許下，可局部挖開(kāi)擋土墻基礎(chǔ)測(cè)量墻趾埋深。

2.1.2 基礎(chǔ)沉降

軟弱地基中地基承載力不足時(shí)，會(huì)造成擋土結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(guò)程中，擋土結(jié)構(gòu)邊緣的沉降量大于中部的沉降量。當(dāng)基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降后，會(huì)引發(fā)擋土墻墻身裂縫開(kāi)展；當(dāng)基礎(chǔ)發(fā)生較大的不均勻沉降時(shí)，會(huì)引起擋土墻局部?jī)A斜或整體破壞，從而發(fā)生工程事故。

2.1.3 伸縮縫

擋土墻伸縮縫檢測(cè)主要通過(guò)觀察法，伸縮縫兩邊產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)后會(huì)影響其穩(wěn)定性。在檢測(cè)伸縮縫的錯(cuò)動(dòng)情況是否已經(jīng)穩(wěn)定，可在伸縮縫處設(shè)置石膏片進(jìn)行判斷。如果石膏片發(fā)生開(kāi)裂或錯(cuò)動(dòng)，可判斷伸縮縫錯(cuò)動(dòng)仍在進(jìn)展；如果石膏片未產(chǎn)生開(kāi)裂或錯(cuò)動(dòng)，可判斷伸縮縫已基本穩(wěn)定，但仍需定期監(jiān)測(cè)。

2.1.4 排水設(shè)施

擋土墻排水設(shè)施主要包括：墻身泄水孔與反濾層、墻底和墻頂?shù)呐潘疁系?。擋土墻墻頂排水溝主要防止地表水滲入墻后土體當(dāng)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(huì)因其含水率增加而造成土壓力增大，基礎(chǔ)長(zhǎng)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(shè)施主要通過(guò)檢測(cè)排水是否通暢及完整來(lái)對(duì)擋土墻排水設(shè)施進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 擋土墻材質(zhì)狀況

2.2.1 混凝土強(qiáng)度

擋土墻的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法常使用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)定混凝土強(qiáng)度指標(biāo)，也可通過(guò)超聲回彈法檢測(cè)其強(qiáng)度。采用鉆芯法檢測(cè)時(shí)，可在一個(gè)變形縫長(zhǎng)度或20m左右范圍內(nèi)選取1～2點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，芯樣選取位置盡量減少集中而造成對(duì)強(qiáng)度檢測(cè)的不利影響。

2.2.2 鋼筋布置

混凝土擋土墻中的鋼筋檢測(cè)一般包括間距、直徑、保護(hù)層厚度及數(shù)量等，常用電磁感應(yīng)法和探地雷達(dá)法進(jìn)行檢測(cè)。目前常用的檢測(cè)方法對(duì)鋼筋直徑的檢測(cè)存在誤差，常需要對(duì)混凝土進(jìn)行鑿開(kāi)驗(yàn)證鋼筋直徑及保護(hù)層厚度。在使用以上無(wú)損檢測(cè)方法時(shí)，可將每50m相同類型的擋土墻作為一個(gè)檢測(cè)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(guò)程中，墻身通常都會(huì)產(chǎn)生裂縫。裂縫根據(jù)其開(kāi)展形態(tài)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(guò)程中主要承受墻后土體傳遞的土壓力，因此裂縫形態(tài)中水平向裂縫產(chǎn)生的危害最大，斜向裂縫次之，垂直裂縫產(chǎn)生的危害最小。擋土墻在使用過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫存在多種原因，主要包括設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生背離墻后土體的相對(duì)位移，因而影響擋土墻及墻后土體的安全性及穩(wěn)定性。位移的產(chǎn)生同時(shí)加速了墻體裂縫的發(fā)展，從而降低擋土墻的剛度，繼而又加速擋土墻位移。在對(duì)擋土墻安全評(píng)估時(shí)，通常選墻頂位移作為其位移代表值。

2.3.3 墻體穩(wěn)定性

重力式擋土墻穩(wěn)定性通常需要考慮抗滑移穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中給出了相關(guān)計(jì)算方法，抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)如式（1）和抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)如式（2）。

其中式（1）與式（2）中 Ea為擋土墻后每沿米巖土主動(dòng)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(shù)。規(guī)范中規(guī)定重力式擋土墻抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)和抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)分別大于等于1.3和1.6。

3 既有擋土墻安全評(píng)估體系

3.1 安全評(píng)估體系指標(biāo)的建立

在以往對(duì)重力式擋土墻進(jìn)行的安全評(píng)估中發(fā)現(xiàn)，參考擋土墻設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)，雖設(shè)計(jì)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果滿足規(guī)范偏差要求，由于擋土墻產(chǎn)生較多的病害，安全狀況已無(wú)法滿足要求。或在檢測(cè)過(guò)程中因擋土墻產(chǎn)生病害，導(dǎo)致檢測(cè)其驗(yàn)收指標(biāo)已不滿足要求。因此，進(jìn)行擋土墻安全狀況評(píng)估時(shí)，指標(biāo)的選擇應(yīng)充分考慮擋土墻安全性的影響因素，將實(shí)際使用過(guò)程中評(píng)價(jià)指標(biāo)的可測(cè)性作為重點(diǎn)考慮對(duì)象。既有線重力式擋土墻的安全狀況評(píng)估是一個(gè)多指標(biāo)、多層次的問(wèn)題，應(yīng)用層次分析法進(jìn)行分析時(shí)十分有效，既有重力式擋土墻安全評(píng)估指標(biāo)體系見(jiàn)下圖。

3.2 檢測(cè)單元單項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及安全評(píng)級(jí)

既有重力式擋土墻安全評(píng)估指標(biāo)體系

在對(duì)既有重力式擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性能評(píng)估時(shí)，結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn)將安全評(píng)估單元分為擋土墻表觀現(xiàn)象、擋土墻材質(zhì)狀況及擋土墻受力狀況3大部分。同時(shí)參考文獻(xiàn)[5]、[6]中相關(guān)要求，將裂縫、變形縫相對(duì)位移、排水設(shè)施完整性、混凝土強(qiáng)度、墻體厚度、擋土墻穩(wěn)定性等情況指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)量化。

根據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果量化后將擋土墻安全分級(jí)為合格、不合格兩種評(píng)級(jí)。當(dāng)擋土墻無(wú)明顯病害時(shí)，且檢測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)資料偏差滿足偏差要求時(shí)，可判定為合格；當(dāng)擋土墻存在明顯病害，且檢測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)資料偏差不滿足偏差要求時(shí)，可判定為不合格。其中，根據(jù)擋土墻病害的嚴(yán)重程度及需治理的緊迫程度，擋土墻安全評(píng)級(jí)中不合格又可分為：A級(jí)、B級(jí)和C級(jí)。

當(dāng)擋土墻被評(píng)為A級(jí)不合格時(shí)，此時(shí)擋土墻隨時(shí)會(huì)發(fā)生破壞，應(yīng)當(dāng)立即加固處理；當(dāng)擋土墻被評(píng)為B級(jí)不合格時(shí)，擋土墻正處于極限平衡狀態(tài)，擋土墻會(huì)受外部不利因素的影響而出現(xiàn)破壞，需及時(shí)加固處理；當(dāng)擋土墻被評(píng)為C級(jí)不合格時(shí)，擋土墻此時(shí)雖基本穩(wěn)定，但由于安全系數(shù)偏小，需對(duì)不利影響因素進(jìn)行處理并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

影響既有重力式擋土墻安全評(píng)估的因素較多，現(xiàn)行規(guī)范中暫未對(duì)此有明確規(guī)定，安全評(píng)估體系尚不完善。本文提出擋土墻安全性評(píng)估檢測(cè)過(guò)程中需進(jìn)行檢測(cè)的內(nèi)容及方法，同時(shí)提出既有重力式擋土墻安全評(píng)估指標(biāo)體系。依據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)指標(biāo)量化處理，然后對(duì)重力式擋土墻進(jìn)行安全評(píng)級(jí)，以此指導(dǎo)重力式擋土墻養(yǎng)護(hù)維修及病害處理方案的制定。