重力式擋土墻檢測系統建立與探討

黃文者 吳志民 戴春政

摘 要：本文通過對既有重力式擋土墻出現的一些問題進行檢測，并建立4套系統，4套系統分別是突出對影響擋土墻破壞的幾個方面，且在系統中增加擋土墻外鼓尺寸的分值，通過一個工程實例分析，得出檢測系統的建立需要綜合考慮各個方面，才能夠更全面的分析擋土墻的安全性。

關鍵詞：擋土墻；破壞；檢測系統

0 引言

重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻平衡穩定的，是我國常用的一種擋土墻形式，在我國既有鐵路擋護工程中占據著重要地位。但隨著時間的推移，在其投入使用后，各地許多重力式擋土墻相繼出現了不同程度的失穩現象。因此，它的安全問題是整個交通運輸系統安全評估的重要組成部分，對既有重力式擋土墻安全評估技術進行探討分析有著重要的意義。

1.重力式擋土墻的破壞形式及穩定性計算

（1）穩定性破壞

設計時要進行計算重力式擋土墻的抗滑穩定性和抗傾覆穩定性。

重力式擋土墻的抗滑穩定性和墻體所承受的抗滑力與滑動力之比有關，二者之比越大，即抗滑穩定安全系數越大。抗滑穩定性越好，抗滑穩定安全系數越大越小，抗滑穩定性越差。

（2）基礎不均勻沉降破壞

既有重力式擋土墻的基礎不均勻沉降對擋土墻本身能夠產生巨大危害。

（3）墻體自身破壞

既有重力式擋土墻發生墻體自身破壞時，發生此種破壞的原因主要是由于墻體所用材料強度不足造成的。

（4）沿軟弱層破裂面滑動破壞

既有重力式擋土墻發生沿軟弱層破裂面滑動破壞時，其主要原因是由于擋土墻基底以下巖體的剪切強度低，或者基底下存在軟弱夾層造成的，

（5）其它形式的破壞

墻面出現滲水、砂獎松動、伸縮縫錯開、強頂面開裂等現象：上述論述的五種破壞形式僅僅是常見的破壞形式。

2.主要的檢測內容

檢測的內容：

首先，對重力式擋土墻外觀調查，主要檢測墻體各部分變形、預開裂，特別是開裂的狀況。主要有：墻面的外鼓情況，墻身的裂縫情況，伸縮縫的錯動情況以及墻頂平臺的開裂與塌陷等幾個方面。

其次，對擋土墻墻身裂縫的檢測，擋土墻裂縫主要分為水平裂縫、斜裂縫、垂直裂縫三類。擋土墻的裂縫中，以水平裂縫危害最大，其次是斜裂縫，危害相對較小的是垂直裂縫。現場檢測過程中，分別對各種裂縫的長度、寬度、錯縫情況進行檢測。

3.評估系統的建立及對比分析

（1）評估原則

既有重力式擋土墻安全評估是按照“安全第一，預防為主”的方針進行。具有：目標導向原則；理論先進原則；體系優化原則；指標可比性原則；實用性原則。

（2）影響擋土墻安全性的要素評分標準

分別對擋土墻的墻體裂縫、墻面外鼓、伸縮縫錯動、砌筑砂漿失效、擋土墻排水不暢、擋土墻頂平臺及邊坡開裂、擋土墻截面厚度減少、墻背回填松散、墻趾埋深不足等要素進行評估。

在評定時將上述評定因素進行根據各個要素對擋土墻危害程度進行不同分值的配分，共設置三種評分表，在綜合考慮各個要素的情況下突出某一部分以此將評分表劃為三類，I類評分為墻后受力分值較高，II類為穩定性評分分值較高，III類為墻體開裂評分分值較高，IV綜合考慮。在每一類評分標準中增加了墻體外鼓的長度測量，而以往的檢測中忽略了這一點，而在綜合評定時將分值上也做了適當的調整。

（3）綜合評估

既有擋土墻安全綜合評估是在對擋土墻質量的外觀調查、內在檢測以及穩定性數值分析、檢算的基礎上，結合擋土墻所處的地質環境、擋土墻實際工作狀態及邊坡體形狀，采用宏觀定性與微觀定量相結合進行的。通過綜合評估，從而界定擋墻的安全度。這種方法能夠綜合考慮造成擋土墻病害的根本原因，在具體實施時應該是抓住影響擋土墻安全的主要方面，主要方面設置分值較高，權重較大，次要方面分值相對較低，權重較小的原則進行分值配比。在等級劃分上分成A級不合格，B級不合格，C級不合格和D級不合格四個等級。評分越高，說明擋土墻的危險性越大，越不安全。

4.工程實例

（1）工程概況

四川某大學校內修建一個重力式擋土墻，采用 MU30 條石和 M10 水泥砂漿砌筑，最大設計高度 5m，擋墻全長70m，墻后填土采用砂性土。由于設計和施工出現問題，修建后不久，擋土墻不同程度地出現裂縫等一系列情況，現需對已建擋墻的施工質量及設計方案的可行性進行評估。

（2）擋土墻的檢測

按照前述要求對該擋土墻進行檢測，分別進行列表中的10項規定進行，只是在進行評價時分別按照I類、II類、III類、IV類等四級進行打分。

對于擋土墻外觀的調查，主要包括：墻身的裂縫，墻面的外鼓，伸縮縫的錯動情況，以及墻面潮濕程度等四個方面。其檢測結果為：

1）墻面條石錯縫搭接、勾縫整齊，有少量垂直裂縫，最大裂縫寬度為 4mm，最大長度為 0.7m，未見明顯沉降、外傾等不良現象。而沉降縫較規則、垂直、內無填充物，沉降縫寬約 35mm；

2）墻面可見外鼓現象。墻身泄水孔設置規整一般，泄水孔寬約 40mm，水平間距約為 2.3m，豎向間距約為 2.2m，墻身可見滲水或濕影。

擋土墻墻體檢測包括：墻體背后回填土層性狀勘探，墻趾的埋深，擋土墻強度綜合檢測，墻背濾水層和泄水孔的設置情況等。

① 采用挖探坑的方法對該條石擋土墻的墻后填土及反濾層情況進行檢測，一共布置了2個探坑。檢測結果為：墻后填料為碎石土；而反濾層的設置滿足設計要求。同時測得填土層重度γ=18.5kN/m3、內摩擦角=30°和粘聚力c=5，填土層厚度為 1.5m。

② 對水平鉆孔取出的條石芯樣進行了抽樣檢測。檢測結果表明，條石飽和單軸抗壓強度標準值為 30MPa，滿足設計要求。

③ 分析驗算 根據《規范》和檢測所得的結果，對條石擋墻進行安全性復核驗算，土壓力采用庫倫理論，擋土墻的穩定性驗算和墻身截面強度驗算采用總安全系數的容許應力法。驗算結果表明：該擋土墻的滑動穩定性、傾覆穩定性、基底應力及墻身剪應力強度均滿足要求。

3）、安全性單項評分

運用本項目的關于重力式擋土墻的安全性評估方法，對該條石擋土墻進行安全性評估。

采用I擋土墻安全性影響因素評分表（突出墻后受力）進行評估得到總分為S為260分為B類， 按II類擋土墻安全性影響因素評分表（突出穩定性）總分為S為250分為B類， 按III類擋土墻安全性影響因素評分表（突出墻體開裂）總分為S為310分為A類。按照IV類擋土墻安全性影響因素評分表（綜合考慮各個因素）總分為280分為B類。

通過I、II、III、IV類進行擋土墻的打分估算，在四類評分中，在一個擋土墻，用同樣的手段和儀器進行檢測，只是在評估中針對擋土墻病害的某些項目配分上稍微有所傾斜，最終導致一個擋土墻的評價結果上有較大誤差，因此，在進行擋土墻的評估系統上應該合理配分，應綜合考慮導致擋土墻安全的各個方面的因素。在上述的評價中，從表面現象看，墻體的開裂是導致擋土墻危險的主要因素，比如墻體裂縫較寬、較長，變形過大，墻面外鼓嚴重都是擋土墻安全的主要因素。而I類得分較少，表面看似乎這種方法是是比較安全的，但是，擋土墻受力方面是導致破壞的內因，而墻體破壞是結果和表象，因此，在檢測時要綜合分析，不能只看表象而忽略內在的因素。IV類能夠較合理的綜合考慮各個方面影響擋土墻安全要素。

5.結論

本項目通過對重力式擋土墻檢測以及幾類安全系統評價標準的對比分析，得出以下結論：

（1）本項目針在前人采用儀器檢測的基礎上，通過現有儀器設備進行實地檢測某擋土墻，總結出檢測擋土墻處于不安全狀態要素的儀器特點和各自的缺點，為檢測工作展開提出一點建議。

（2）通過四類評分標準的評定，即I類突出墻體受力，II類突出穩定性，III類突出墻體破壞，IV類綜合分析各個要素，再通過工程驗證，發現綜合分析比較合理。當然，由于檢測工作比較有限，綜合分析也不是非常完善，還需要大量工程驗證。

參考文獻

[1] 許松燕，葛如冰.物探技術在擋土墻檢測中的應用[J].華南地震，2009，29（S）：103～107

[2] 潘吉祥.重力式擋土墻的坍塌原因分析與加固措施[J].巖土工程界， 2006， 9（8）：69～70.

[3] 陳湘儒.某重力式擋土墻事故原因分析和處理[J].廣東土木與建筑， 2005（1）：22～24.

[4] 劉安平.重力式擋土墻工程檢測實踐[J].赤峰學院學報， 2008， 24（3）： 108～110.

[5] 中華人民共和國行業標準.公路工程質量檢驗評定標準（JTG G80/1-2004） [S].北京：人民交通出版社，2005