既有混凝土重力式挡土墙检测技术及安全评估方法研究

田雁南 （马鞍山市建筑管理处，安徽 马鞍山 243061）

1 引言

重力式挡土墙是指依靠自身重量抵抗墙体背后土压力的一种挡土结构形式。重力式挡土墙通常体积和重量较大，选择时往往受限于软弱土质承载力不足的影响。混凝土挡土墙由于施工工艺成熟、取材容易等优点，因而广泛应用于边坡挡土结构工程中。目前，我国关于结构安全评估及安全等级标准方面的相关文献资料虽然较多，但对于既有重力式挡土墙安全评估方面的研究工作相对较少，安全评估体系尚不完善。本文提出了既有重力式挡土墙的检测技术及安全评估指标体系。

2 既有重力式混凝土挡土墙检测项目

2.1 外观检查

2.1.1 墙身尺寸

挡土墙墙身尺寸的检测项目通常包括挡土墙高度、墙顶宽度、墙身厚度、墙面坡度、墙趾宽度、墙趾厚度、墙趾埋深等。通过对比墙身尺寸是否符合图纸设计要求，通过实测结果验算设计工况下的挡土墙结构安全性。检测数量可在一个变形缝长度或20m左右范围内选取1～2点进行检测。在现场情况允许下，可局部挖开挡土墙基础测量墙趾埋深。

2.1.2 基础沉降

软弱地基中地基承载力不足时，会造成挡土结构产生不均匀沉降，从而影响挡土墙的安全性能。挡土墙不均匀沉降过程中，挡土结构边缘的沉降量大于中部的沉降量。当基础发生较小的不均匀沉降后，会引发挡土墙墙身裂缝开展；当基础发生较大的不均匀沉降时，会引起挡土墙局部倾斜或整体破坏，从而发生工程事故。

2.1.3 伸缩缝

挡土墙伸缩缝检测主要通过观察法，伸缩缝两边产生相对错动后会影响其稳定性。在检测伸缩缝的错动情况是否已经稳定，可在伸缩缝处设置石膏片进行判断。如果石膏片发生开裂或错动，可判断伸缩缝错动仍在进展；如果石膏片未产生开裂或错动，可判断伸缩缝已基本稳定，但仍需定期监测。

2.1.4 排水设施

挡土墙排水设施主要包括：墙身泄水孔与反滤层、墙底和墙顶的排水沟等。挡土墙墙顶排水沟主要防止地表水渗入墙后土体当中，墙身泄水孔主要将墙后土体中的水从泄水孔中排出。墙后土体会因其含水率增加而造成土压力增大，基础长期被水浸泡而造成地基承载力降低，从而影响挡土墙安全性能。挡土墙排水设施主要通过检测排水是否通畅及完整来对挡土墙排水设施进行评价。

2.2 挡土墙材质状况

2.2.1 混凝土强度

挡土墙的混凝土强度检测方法常使用钻芯法进行检测，通过芯样抗压强度试验测定混凝土强度指标，也可通过超声回弹法检测其强度。采用钻芯法检测时，可在一个变形缝长度或20m左右范围内选取1～2点进行检测，芯样选取位置尽量减少集中而造成对强度检测的不利影响。

2.2.2 钢筋布置

混凝土挡土墙中的钢筋检测一般包括间距、直径、保护层厚度及数量等，常用电磁感应法和探地雷达法进行检测。目前常用的检测方法对钢筋直径的检测存在误差，常需要对混凝土进行凿开验证钢筋直径及保护层厚度。在使用以上无损检测方法时，可将每50m相同类型的挡土墙作为一个检测单元。

2.3 挡土墙受力状况

2.3.1 墙体裂缝

混凝土挡土墙在使用过程中，墙身通常都会产生裂缝。裂缝根据其开展形态主要包括水平向裂缝、斜向裂缝及垂直向裂缝。挡土墙在使用过程中主要承受墙后土体传递的土压力，因此裂缝形态中水平向裂缝产生的危害最大，斜向裂缝次之，垂直裂缝产生的危害最小。挡土墙在使用过程中产生的裂缝存在多种原因，主要包括设计与施工原因、材料不合格、墙后水文变化及荷载增加等情况。

2.3.2 墙顶位移

挡土墙在墙后土压力与墙顶荷载共同作用下会产生背离墙后土体的相对位移，因而影响挡土墙及墙后土体的安全性及稳定性。位移的产生同时加速了墙体裂缝的发展，从而降低挡土墙的刚度，继而又加速挡土墙位移。在对挡土墙安全评估时，通常选墙顶位移作为其位移代表值。

2.3.3 墙体稳定性

重力式挡土墙稳定性通常需要考虑抗滑移稳定性和抗倾覆稳定，《建筑边坡工程技术规范》中给出了相关计算方法，抗滑移稳定性系数如式（1）和抗倾覆稳定系数如式（2）。

其中式（1）与式（2）中 Ea为挡土墙后每沿米岩土主动土压力合力，G为挡土墙每沿米自重，μ为挡墙底与地基土体的摩擦系数。规范中规定重力式挡土墙抗滑移稳定性系数和抗倾覆稳定系数应分别大于等于1.3和1.6。

3 既有挡土墙安全评估体系

3.1 安全评估体系指标的建立

在以往对重力式挡土墙进行的安全评估中发现，参考挡土墙设计参数进行安全评估时，虽设计参数检测结果满足规范偏差要求，由于挡土墙产生较多的病害，安全状况已无法满足要求。或在检测过程中因挡土墙产生病害，导致检测其验收指标已不满足要求。因此，进行挡土墙安全状况评估时，指标的选择应充分考虑挡土墙安全性的影响因素，将实际使用过程中评价指标的可测性作为重点考虑对象。既有线重力式挡土墙的安全状况评估是一个多指标、多层次的问题，应用层次分析法进行分析时十分有效，既有重力式挡土墙安全评估指标体系见下图。

3.2 检测单元单项评分标准及安全评级

既有重力式挡土墙安全评估指标体系

在对既有重力式挡土墙结构进行安全性能评估时，结合相关研究文献将安全评估单元分为挡土墙表观现象、挡土墙材质状况及挡土墙受力状况3大部分。同时参考文献[5]、[6]中相关要求，将裂缝、变形缝相对位移、排水设施完整性、混凝土强度、墙体厚度、挡土墙稳定性等情况指标检测数据量化。

根据实际检测结果量化后将挡土墙安全分级为合格、不合格两种评级。当挡土墙无明显病害时，且检测数据与设计参数资料偏差满足偏差要求时，可判定为合格；当挡土墙存在明显病害，且检测数据与设计参数资料偏差不满足偏差要求时，可判定为不合格。其中，根据挡土墙病害的严重程度及需治理的紧迫程度，挡土墙安全评级中不合格又可分为：A级、B级和C级。

当挡土墙被评为A级不合格时，此时挡土墙随时会发生破坏，应当立即加固处理；当挡土墙被评为B级不合格时，挡土墙正处于极限平衡状态，挡土墙会受外部不利因素的影响而出现破坏，需及时加固处理；当挡土墙被评为C级不合格时，挡土墙此时虽基本稳定，但由于安全系数偏小，需对不利影响因素进行处理并加强监测。

4 结语

影响既有重力式挡土墙安全评估的因素较多，现行规范中暂未对此有明确规定，安全评估体系尚不完善。本文提出挡土墙安全性评估检测过程中需进行检测的内容及方法，同时提出既有重力式挡土墙安全评估指标体系。依据实测结果对指标量化处理，然后对重力式挡土墙进行安全评级，以此指导重力式挡土墙养护维修及病害处理方案的制定。