重力式挡土墙检测系统建立与探讨

黄文者 吴志民 戴春政

摘 要：本文通过对既有重力式挡土墙出现的一些问题进行检测，并建立4套系统，4套系统分别是突出对影响挡土墙破坏的几个方面，且在系统中增加挡土墙外鼓尺寸的分值，通过一个工程实例分析，得出检测系统的建立需要综合考虑各个方面，才能够更全面的分析挡土墙的安全性。

关键词：挡土墙；破坏；检测系统

0 引言

重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙平衡稳定的，是我国常用的一种挡土墙形式，在我国既有铁路挡护工程中占据着重要地位。但随着时间的推移，在其投入使用后，各地许多重力式挡土墙相继出现了不同程度的失稳现象。因此，它的安全问题是整个交通运输系统安全评估的重要组成部分，对既有重力式挡土墙安全评估技术进行探讨分析有着重要的意义。

1.重力式挡土墙的破坏形式及稳定性计算

（1）稳定性破坏

设计时要进行计算重力式挡土墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性。

重力式挡土墙的抗滑稳定性和墙体所承受的抗滑力与滑动力之比有关，二者之比越大，即抗滑稳定安全系数越大。抗滑稳定性越好，抗滑稳定安全系数越大越小，抗滑稳定性越差。

（2）基础不均匀沉降破坏

既有重力式挡土墙的基础不均匀沉降对挡土墙本身能够产生巨大危害。

（3）墙体自身破坏

既有重力式挡土墙发生墙体自身破坏时，发生此种破坏的原因主要是由于墙体所用材料强度不足造成的。

（4）沿软弱层破裂面滑动破坏

既有重力式挡土墙发生沿软弱层破裂面滑动破坏时，其主要原因是由于挡土墙基底以下岩体的剪切强度低，或者基底下存在软弱夹层造成的，

（5）其它形式的破坏

墙面出现渗水、砂奖松动、伸缩缝错开、强顶面开裂等现象：上述论述的五种破坏形式仅仅是常见的破坏形式。

2.主要的检测内容

检测的内容：

首先，对重力式挡土墙外观调查，主要检测墙体各部分变形、预开裂，特别是开裂的状况。主要有：墙面的外鼓情况，墙身的裂缝情况，伸缩缝的错动情况以及墙顶平台的开裂与塌陷等几个方面。

其次，对挡土墙墙身裂缝的检测，挡土墙裂缝主要分为水平裂缝、斜裂缝、垂直裂缝三类。挡土墙的裂缝中，以水平裂缝危害最大，其次是斜裂缝，危害相对较小的是垂直裂缝。现场检测过程中，分别对各种裂缝的长度、宽度、错缝情况进行检测。

3.评估系统的建立及对比分析

（1）评估原则

既有重力式挡土墙安全评估是按照“安全第一，预防为主”的方针进行。具有：目标导向原则；理论先进原则；体系优化原则；指标可比性原则；实用性原则。

（2）影响挡土墙安全性的要素评分标准

分别对挡土墙的墙体裂缝、墙面外鼓、伸缩缝错动、砌筑砂浆失效、挡土墙排水不畅、挡土墙顶平台及边坡开裂、挡土墙截面厚度减少、墙背回填松散、墙趾埋深不足等要素进行评估。

在评定时将上述评定因素进行根据各个要素对挡土墙危害程度进行不同分值的配分，共设置三种评分表，在综合考虑各个要素的情况下突出某一部分以此将评分表划为三类，I类评分为墙后受力分值较高，II类为稳定性评分分值较高，III类为墙体开裂评分分值较高，IV综合考虑。在每一类评分标准中增加了墙体外鼓的长度测量，而以往的检测中忽略了这一点，而在综合评定时将分值上也做了适当的调整。

（3）综合评估

既有挡土墙安全综合评估是在对挡土墙质量的外观调查、内在检测以及稳定性数值分析、检算的基础上，结合挡土墙所处的地质环境、挡土墙实际工作状态及边坡体形状，采用宏观定性与微观定量相结合进行的。通过综合评估，从而界定挡墙的安全度。这种方法能够综合考虑造成挡土墙病害的根本原因，在具体实施时应该是抓住影响挡土墙安全的主要方面，主要方面设置分值较高，权重较大，次要方面分值相对较低，权重较小的原则进行分值配比。在等级划分上分成A级不合格，B级不合格，C级不合格和D级不合格四个等级。评分越高，说明挡土墙的危险性越大，越不安全。

4.工程实例

（1）工程概况

四川某大学校内修建一个重力式挡土墙，采用 MU30 条石和 M10 水泥砂浆砌筑，最大设计高度 5m，挡墙全长70m，墙后填土采用砂性土。由于设计和施工出现问题，修建后不久，挡土墙不同程度地出现裂缝等一系列情况，现需对已建挡墙的施工质量及设计方案的可行性进行评估。

（2）挡土墙的检测

按照前述要求对该挡土墙进行检测，分别进行列表中的10项规定进行，只是在进行评价时分别按照I类、II类、III类、IV类等四级进行打分。

对于挡土墙外观的调查，主要包括：墙身的裂缝，墙面的外鼓，伸缩缝的错动情况，以及墙面潮湿程度等四个方面。其检测结果为：

1）墙面条石错缝搭接、勾缝整齐，有少量垂直裂缝，最大裂缝宽度为 4mm，最大长度为 0.7m，未见明显沉降、外倾等不良现象。而沉降缝较规则、垂直、内无填充物，沉降缝宽约 35mm；

2）墙面可见外鼓现象。墙身泄水孔设置规整一般，泄水孔宽约 40mm，水平间距约为 2.3m，竖向间距约为 2.2m，墙身可见渗水或湿影。

挡土墙墙体检测包括：墙体背后回填土层性状勘探，墙趾的埋深，挡土墙强度综合检测，墙背滤水层和泄水孔的设置情况等。

① 采用挖探坑的方法对该条石挡土墙的墙后填土及反滤层情况进行检测，一共布置了2个探坑。检测结果为：墙后填料为碎石土；而反滤层的设置满足设计要求。同时测得填土层重度γ=18.5kN/m3、内摩擦角=30°和粘聚力c=5，填土层厚度为 1.5m。

② 对水平钻孔取出的条石芯样进行了抽样检测。检测结果表明，条石饱和单轴抗压强度标准值为 30MPa，满足设计要求。

③ 分析验算 根据《规范》和检测所得的结果，对条石挡墙进行安全性复核验算，土压力采用库伦理论，挡土墙的稳定性验算和墙身截面强度验算采用总安全系数的容许应力法。验算结果表明：该挡土墙的滑动稳定性、倾覆稳定性、基底应力及墙身剪应力强度均满足要求。

3）、安全性单项评分

运用本项目的关于重力式挡土墙的安全性评估方法，对该条石挡土墙进行安全性评估。

采用I挡土墙安全性影响因素评分表（突出墙后受力）进行评估得到总分为S为260分为B类， 按II类挡土墙安全性影响因素评分表（突出稳定性）总分为S为250分为B类， 按III类挡土墙安全性影响因素评分表（突出墙体开裂）总分为S为310分为A类。按照IV类挡土墙安全性影响因素评分表（综合考虑各个因素）总分为280分为B类。

通过I、II、III、IV类进行挡土墙的打分估算，在四类评分中，在一个挡土墙，用同样的手段和仪器进行检测，只是在评估中针对挡土墙病害的某些项目配分上稍微有所倾斜，最终导致一个挡土墙的评价结果上有较大误差，因此，在进行挡土墙的评估系统上应该合理配分，应综合考虑导致挡土墙安全的各个方面的因素。在上述的评价中，从表面现象看，墙体的开裂是导致挡土墙危险的主要因素，比如墙体裂缝较宽、较长，变形过大，墙面外鼓严重都是挡土墙安全的主要因素。而I类得分较少，表面看似乎这种方法是是比较安全的，但是，挡土墙受力方面是导致破坏的内因，而墙体破坏是结果和表象，因此，在检测时要综合分析，不能只看表象而忽略内在的因素。IV类能够较合理的综合考虑各个方面影响挡土墙安全要素。

5.结论

本项目通过对重力式挡土墙检测以及几类安全系统评价标准的对比分析，得出以下结论：

（1）本项目针在前人采用仪器检测的基础上，通过现有仪器设备进行实地检测某挡土墙，总结出检测挡土墙处于不安全状态要素的仪器特点和各自的缺点，为检测工作展开提出一点建议。

（2）通过四类评分标准的评定，即I类突出墙体受力，II类突出稳定性，III类突出墙体破坏，IV类综合分析各个要素，再通过工程验证，发现综合分析比较合理。当然，由于检测工作比较有限，综合分析也不是非常完善，还需要大量工程验证。

参考文献

[1] 许松燕，葛如冰.物探技术在挡土墙检测中的应用[J].华南地震，2009，29（S）：103～107

[2] 潘吉祥.重力式挡土墙的坍塌原因分析与加固措施[J].岩土工程界， 2006， 9（8）：69～70.

[3] 陈湘儒.某重力式挡土墙事故原因分析和处理[J].广东土木与建筑， 2005（1）：22～24.

[4] 刘安平.重力式挡土墙工程检测实践[J].赤峰学院学报， 2008， 24（3）： 108～110.

[5] 中华人民共和国行业标准.公路工程质量检验评定标准（JTG G80/1-2004） [S].北京：人民交通出版社，2005