某小區(qū)擋土墻質(zhì)量檢測(cè)及安全性評(píng)估

吳慶慶 （舒城縣建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)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(wěn)的構(gòu)筑物。擋土墻的常用結(jié)構(gòu)型式有重力式、扶壁式、懸臂式、U 型結(jié)構(gòu)、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(duì)于擋土墻的安全評(píng)估還沒(méi)有正式的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，各個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)重力式擋土墻的質(zhì)量檢測(cè)及安全評(píng)估較多，對(duì)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(píng)估擋土墻的安全性；楊昊等[2]通過(guò)實(shí)體檢測(cè)，并結(jié)合墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)級(jí)；祖萍萍等[3]通過(guò)對(duì)擋土墻外觀檢測(cè)、墻背回填土層性狀勘探、墻身材料強(qiáng)度及尺寸檢測(cè)、墻背泄水孔和濾水層的設(shè)置情況、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算等方面進(jìn)行綜合安全評(píng)估。

本文結(jié)合上述學(xué)者總結(jié)的安全評(píng)估方法和以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本工程關(guān)于加固后的扶壁式擋土墻重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行安全性評(píng)估，即擋土墻周邊環(huán)境調(diào)查、擋土墻質(zhì)量缺陷及損傷情況檢測(cè)、擋土墻實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)、擋土墻泄水孔設(shè)置情況調(diào)查、擋土墻安全性驗(yàn)算。

1 工程概況

某小區(qū)擋土墻工程（以下簡(jiǎn)稱“擋土墻”）位于某縣人民法院對(duì)面山溝中，工程于2019 年6 月開(kāi)工，目前已完工并投入使用。現(xiàn)為了解擋土墻安全現(xiàn)狀，委托檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)。

委托單位未能提供擋土墻工程原設(shè)計(jì)圖紙資料，根據(jù)委托單位提供的擋土墻工程加固設(shè)計(jì)圖紙顯示，抗震設(shè)防烈度為6 度，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)；擋土墻底部采用樁基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35；擋土墻墻身混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(shè)置承臺(tái)、立板及剪力墻，2021 年對(duì)擋土墻工程被動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了增設(shè)支撐加固。擋土墻平面位置布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 擋土墻平面布置圖

2 擋土墻周邊環(huán)境調(diào)查

對(duì)擋土墻周邊環(huán)境調(diào)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(guān)系，有利于剖析擋土墻的整體受力體系，這是安全性評(píng)估的一大前提。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘發(fā)現(xiàn)，擋土墻東西兩側(cè)嵌入山體，南側(cè)為道路和21 號(hào)樓，北側(cè)為綜合樓，綜合樓離擋土墻距離約1～4m，綜合樓縱向范圍內(nèi)擋土墻頂部與建筑物之間采用后澆梁板混凝土結(jié)構(gòu)連接（詳見(jiàn)圖2）；南側(cè)為小區(qū)道路地面，地面標(biāo)高基本與擋土墻頂部齊平（詳見(jiàn)圖3）；綜合樓西側(cè)范圍內(nèi)擋土墻設(shè)有兩道支撐，綜合樓東側(cè)范圍內(nèi)擋土墻設(shè)有三道支撐（詳見(jiàn)圖4 和圖5）。實(shí)測(cè)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(cè)小區(qū)道路地面

圖4 擋土墻東側(cè)支撐現(xiàn)狀

圖5 擋土墻西側(cè)支撐現(xiàn)狀

3 擋土墻裂縫、質(zhì)量缺陷及損傷情況調(diào)查

擋土墻墻體自身的外觀調(diào)查檢測(cè)主要為墻身的裂縫情況、墻身質(zhì)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(duì)擋土墻的安全性影響最大，其次是斜裂縫，影響相對(duì)較小的是垂直裂縫，墻體開(kāi)裂是擋土墻失穩(wěn)破壞的前兆。因此，擋土墻的裂縫情況檢測(cè)是外觀檢查的重點(diǎn)。

經(jīng)普查，綜合樓西側(cè)范圍內(nèi)擋土墻墻體上存在兩道斜向裂縫，測(cè)得最大裂縫寬度為1．4mm，未發(fā)現(xiàn)其余部位擋土墻存在因荷載因素引起的結(jié)構(gòu)性受力裂縫以及因鋼筋銹蝕因素引起的順?shù)摻罘较蛄鸭y、保護(hù)層脫落等現(xiàn)象，亦未見(jiàn)露筋、蜂窩、孔洞等明顯施工質(zhì)量缺陷。擋土墻現(xiàn)狀基本良好，未見(jiàn)墻體存在因傾覆、滑移等變形造成的墻體開(kāi)裂、底部及周圍土體蠕滑變形等破壞現(xiàn)象。

4 擋土墻實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)

擋土墻實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)是擋土墻安全性評(píng)估中的一大重要環(huán)節(jié)，其包括墻身混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、墻身鋼筋配置檢測(cè)、擋土墻傾斜率監(jiān)測(cè)和墻身厚度檢測(cè)四大方面。

4.1 擋土墻墻身混凝土強(qiáng)度

墻身混凝土強(qiáng)度檢測(cè)一般使用回彈法和取芯法，其中回彈法方便快捷且無(wú)損傷，是混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中使用最廣泛的方法之一。本工程現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法對(duì)擋土墻墻身混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。抽檢擋土墻墻身現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

表1 擋土墻墻身混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)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(cè)包含對(duì)鋼筋保護(hù)層、鋼筋直徑、鋼筋間距等方面的檢測(cè)，鑒于本工程實(shí)際情況，對(duì)擋土墻不同位置抽檢鋼筋間距。

現(xiàn)場(chǎng)采用鋼筋定位儀及鋼卷尺對(duì)擋土墻墻身鋼筋間距進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。抽檢擋土墻墻身鋼筋間距滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

表2 擋土墻墻身鋼筋間距檢測(cè)結(jié)果匯總表（單位：mm）

4.3 擋土墻傾斜率

為了評(píng)價(jià)擋土墻施工過(guò)程中的穩(wěn)定程度并做出相關(guān)預(yù)報(bào)，需為業(yè)主、施工方及監(jiān)理方提供預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并跟蹤和控制施工進(jìn)程，為設(shè)計(jì)和施工組織的改進(jìn)提供最直接的依據(jù)，對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情及時(shí)發(fā)出警報(bào)，合理采用和調(diào)整相關(guān)施工工藝和步驟，達(dá)到信息化施工和取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的目的。為開(kāi)挖引起的邊坡的蠕動(dòng)變形提供技術(shù)依據(jù)，預(yù)測(cè)今后邊坡的位移、變形的發(fā)展趨勢(shì)；監(jiān)測(cè)治理范圍內(nèi)暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)的潛在滑坡變形體，預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工程施工及其它外界因素對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響，以便對(duì)防治方案及時(shí)做出補(bǔ)充和調(diào)整。因此，對(duì)擋土墻采取長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。其中，擋土墻傾斜監(jiān)測(cè)精度不宜低于1．5mm，報(bào)警值為30mm，變化速率15mm·d-1，達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警值后應(yīng)立即采取穩(wěn)定邊坡措施。

根據(jù)委托單位提供的監(jiān)測(cè)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(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)采用電子全站儀對(duì)擋土墻墻身傾斜率進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。抽檢擋土墻墻身實(shí)測(cè)傾斜率在0．45%～0．48%。

表3 擋土墻墻身傾斜率檢測(cè)結(jié)果匯總表

4.4 擋土墻墻身厚度

現(xiàn)場(chǎng)采用鋼卷尺在泄水孔位置處對(duì)擋土墻下部墻身厚度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表4。抽檢擋土墻墻身厚度滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

表4 擋土墻墻身厚度檢測(cè)結(jié)果匯總表 （單位：mm）

5 泄水孔設(shè)置情況調(diào)查

邊坡支擋結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)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(dāng)坡面上有集中地下水時(shí)，采用仰斜式排水孔排泄，且成群布置，能取得較好的效果；當(dāng)坡面上無(wú)集中地下水，但土質(zhì)潮濕、含水量高，如高液限土、紅黏土、膨脹土邊坡，設(shè)置滲溝能有效排泄坡體中地下水，提高土體強(qiáng)度，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性。

泄水孔是否設(shè)置或者設(shè)置是否合理，是日常擋土墻檢測(cè)環(huán)節(jié)中最容易忽視的一點(diǎn)。擋土墻的設(shè)計(jì)是依據(jù)天然地基的容許承載力和自然狀態(tài)下的墻背土體的土壓力。如果排水設(shè)施設(shè)置不當(dāng)，容易增加地基和墻背土體的含水率，從而導(dǎo)致地基承載力降低和土壓力增加。同時(shí)，土體內(nèi)含水過(guò)多會(huì)產(chǎn)生一定的靜水壓力，對(duì)擋土墻的穩(wěn)定性和強(qiáng)度都產(chǎn)生一定的影響[3]。擋土墻排水設(shè)施設(shè)置不當(dāng)是導(dǎo)致其倒塌的一大原因，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于排水不善而導(dǎo)致?lián)跬翂Φ顾氖鹿收?0%以上。張燕[4]在文中敘述南京某學(xué)校邊坡處重力式擋土墻結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中墻頂部出現(xiàn)變形，向外凸出，且墻身已出現(xiàn)多處裂縫，經(jīng)調(diào)查及分析，擋土墻部分泄水孔布置及間距不符合規(guī)范要求是主要原因之一，之后對(duì)其采取了相應(yīng)的加固處理措施。盧文浩等[5]對(duì)某一扶壁式擋土墻倒塌調(diào)查分析中表明，由于排水系統(tǒng)未按設(shè)計(jì)施工，在連續(xù)降雨后因排水不善造成主動(dòng)土壓力增大，從而引發(fā)擋土墻失穩(wěn)倒塌。夏秀武[6]在對(duì)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(guī)范要求是導(dǎo)致?lián)跬翂κХ€(wěn)倒塌的一大重要原因。因此，擋土墻排水系統(tǒng)的設(shè)置是整個(gè)擋土墻設(shè)計(jì)中的不可忽視的一環(huán)，設(shè)置有效的排水設(shè)施是保證擋土墻安全性的措施。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，擋土墻底部設(shè)有泄水孔，且墻背均設(shè)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(guī)范要求[7]，泄水孔基本通暢，未見(jiàn)明顯堵塞現(xiàn)象。

6 擋土墻安全性驗(yàn)算

擋土墻的安全性驗(yàn)算包括擋土墻自身穩(wěn)定性驗(yàn)算和墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算兩個(gè)方面。擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算和強(qiáng)度驗(yàn)算，主要是根據(jù)其滑移穩(wěn)定性系數(shù)Kc、傾覆穩(wěn)定性系數(shù)K0、基底應(yīng)力驗(yàn)算及墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算進(jìn)行驗(yàn)算。在驗(yàn)算過(guò)程中，根據(jù)前面檢測(cè)得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并參照設(shè)計(jì)資料來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)兩者不一致時(shí)采用前者進(jìn)行驗(yàn)算。

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》（GB50330-2013）[8]中給出了相關(guān)計(jì)算方法，如式（1）、式（2）所示。規(guī)范中規(guī)定擋土墻抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)大于等于1．3，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)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(duì)擋土墻墻背的摩擦角（根據(jù)擋土墻墻背粗糙情況以及排水性能從規(guī)范查表可得）；μ 為土對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù)（由試驗(yàn)確定或者根據(jù)土的類別從規(guī)范中查表可得）。

式中：z為土壓力作用點(diǎn)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(jīng)驗(yàn)算，擋土墻抗滑移穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求，截面強(qiáng)度也滿足承載力要求。

7 檢測(cè)結(jié)論

7.1 擋土墻實(shí)體質(zhì)量及安全性驗(yàn)算

抽檢擋土墻墻身現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求；抽檢擋土墻墻身鋼筋間距滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)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(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，擋土墻底部設(shè)有泄水孔，且墻背均設(shè)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(jiàn)明顯堵塞現(xiàn)象。經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算，擋土墻安全性滿足規(guī)范要求。

7.2 擋土墻安全性評(píng)估和建議

擋土墻未發(fā)現(xiàn)因承載力和穩(wěn)定性不足引起的擋土墻變形、開(kāi)裂、滑移等現(xiàn)象，使用正常。但擋土墻通過(guò)鋼筋混凝土構(gòu)件支撐在建筑物上，自身未形成獨(dú)立完整體系，傳力路徑不明確，若長(zhǎng)期使用應(yīng)整改擋土墻受力缺陷使其形成獨(dú)立完整受力體系。

8 結(jié)語(yǔ)

本文提出的擋土墻安全性評(píng)估方法是在總結(jié)前人檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，并結(jié)合以往的擋土墻工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)分析整理出來(lái)且對(duì)本工程加固后的扶壁式擋土墻安全評(píng)估行之有效的方法。類似本工程擋土墻的安全評(píng)估，首先就要調(diào)查擋土墻與周邊環(huán)境的情況，而且不僅要細(xì)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(shè)置合理、有沒(méi)有堵塞，這是第一時(shí)間上判斷擋土墻有無(wú)問(wèn)題的最有效、最快捷的方法；其次是通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方法，必要時(shí)需破損檢測(cè)，收集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的真實(shí)數(shù)據(jù)，一方面對(duì)比判斷是否滿足設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求，另一方面為擋土墻安全性驗(yàn)算提供依據(jù)；最后通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行墻身承載力驗(yàn)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算，最終綜合分析原因，進(jìn)行安全評(píng)估。

對(duì)于不同地理環(huán)境或不同地區(qū)的擋土墻影響其安全性評(píng)估的要素可能不同，各要素的權(quán)重利害也可能有所不同。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體的情況對(duì)其合理地安全性評(píng)估，從而真正為擋土墻的病害治理提供科學(xué)可靠的依據(jù)。