城市水工鋼筋混凝土擋土墻結構安全檢測與評估方法研究

羅偉爭

(深圳市水務科技發展有限公司，廣東 深圳 518000)

隨著經濟社會城市化進程的發展，城鎮化進程及人口規模日益劇增，然而城市內許多明渠河道現狀擋土墻建設年代久遠，建設主體多為村鎮集體或者個體自建，無相關工程資料留存，工程質量體系成疑，部分地段多次出現局部坍塌現象；另一方面，隨著區域經濟發展，周邊大量建(構)筑物臨擋土墻而建，改變了原有的運行情況。綜上所述，擋土墻的結構安全性難于判別，存在自身和周邊建筑、市政設施、居民的較大安全隱患。為查清現狀擋土墻的質量狀況，保障周邊環境、人員的安全，對現狀擋土墻安全性進行檢測評估，理性認知擋土墻現狀質量情況，有針對性地開展河道擋土墻的整治工作，為河道擋土墻的整治設計提供依據。

目前，國內已進行了較多此類項目檢測與評估，并探索出了一套可行方法，但此類檢測評估主要為市政類重力式漿砌石擋土墻，并未涉及到水利類的鋼筋混凝土擋土墻。因此，本文參照前人的研究，結合相關規范，提出一套合理可行的針對水工鋼筋混凝土擋土墻的檢測方法，并探索水工鋼筋混凝土擋土墻安全性評估的評判方法。

1 檢測方法研究

水工鋼筋混凝土擋土墻檢測方法的選擇與其結構特點有密切的關系，且水工鋼筋混凝土擋土墻結構與漿砌石擋土墻具有多方面的不同。鋼筋混凝土擋土墻型式多為“L”型的懸臂式翼墻，自身擋土墻結構質量取決于混凝土強度、鋼筋強度以及構造等的好壞，尤其是擋土墻鋼筋是擋土墻提供抗力的最重要組成部分。鋼筋混凝土擋土墻受施工水平、墻后回填土質量、水流沖刷、空氣碳化等因素影響，通常會出現墻體尺寸不夠、混凝土強度達不到設計要求、墻體與回填土之間出現脫空、墻基掏空等隱患。墻體隱患檢測主要是查明擋土墻尺寸、混凝土強度檢測、鋼筋及保護層厚度檢測、墻體空洞、墻基掏空區、檢測墻體與回填土之間的脫空和回填土層性狀勘探。

因此，必須對其進行有針對性的檢測工作方能準確把握擋土墻質量數據。因此我們不但提出鋼筋混凝土擋土墻表觀檢測并且重點對墻體內混凝土、鋼筋進行檢測。

(1)墻體尺寸檢測。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、墻趾埋深檢測。裂縫深度檢測原理如圖1所示。

圖1 裂縫深度檢測原理圖

(2)混凝土強度檢測。墻體強度的檢測是整個檢測過程中的控制因素，可采用鉆芯取樣的檢測方法。考慮在一段變形縫長度且不大于20m的范圍內，選取1～2點進行鉆芯法檢測，并通過芯樣室內無側限抗壓強度測定混凝土強度指標，取芯樣的位置應盡量分散，盡量減少對結構強度的影響。墻體強度的檢測亦可采用超聲回彈綜合的檢測方法，其檢測頻率為連續同類型擋土墻每20m布置一個檢測單元，根據實測聲速值和回彈值綜合推定混凝土強度，不會對墻體結構造成影響，是目前較為先進及常用的強度檢測方法。

(3)鋼筋及保護層厚度檢測。鋼筋間距、鋼筋直徑、鋼筋銹蝕程度、保護層厚度、鋼筋數量檢測采用電磁感應法和探地雷達法，每50m同類型擋土墻布置一個檢測單元。電磁感應法是根據鋼筋對電磁探頭發出電磁場的磁感應強度來判定鋼筋的大小和深度的無損檢測方法。探地雷達法是通過接收從目標體反射回的電磁波來檢測混凝土結構及構件中鋼筋間距、混凝土保護層厚度，屬無損檢測方法，必要時可鑿開混凝土進行鋼筋直徑和保護層厚度的驗證，如圖2—3所示。對于鋼筋銹蝕可采用R61鋼筋銹蝕儀進行檢測。

圖2 探地雷達檢測鋼筋間距、鋼筋直徑、保護層厚度成果圖

圖3 反射探測原理圖

(4)墻體空洞、墻基掏空區、墻體與回填土之間的脫空檢測。采用探地雷達，沿擋土墻頂布置縱剖面(采用點測方式，點距為0.3m)，查明擋土墻墻體空洞、墻基掏空區；沿擋土墻迎水面布置短的橫剖面(采用連測方式，每隔10m布置一條橫剖面)可以檢測墻體與回填土之間的脫空區，如圖4所示。根據接收波的旅行時間(雙程走時)、幅度頻率與波形變化資料，推斷測區內部結構以及目標體的深度、形狀等特征參數。

圖4 探地雷達檢測墻體空洞、墻體與回填土之間的脫空成果圖

(5)回填土層性狀勘探。對墻背的回填土層的性狀進行勘探，勘測填土層的分布狀況，并進行土工試驗，測量各土層的厚度、重度(γ)、內摩擦角(φ)和粘聚力(c)。其檢測數量為每20m選取1點進行鉆探。

(6)鋼筋混凝土擋土墻表觀檢測。鋼筋混凝土擋土墻的檢測，主要包括坍塌、鼓突、裂縫、局部掉落、排水孔淤塞、滲水、露筋等方面，檢測方法主要通過人工巡查定性查找的方式，對擋土墻外觀質量缺陷進行全面巡查，逐一描述和記錄其位置坐標和屬性。

2 安全性評估

本文提出的水工鋼筋混凝土擋土墻結構依據現場檢測數據，遵照SL 2679—2015《堤防工程安全評價導則》、SL 191—2008《水工混凝土結構設計規范》、SL 379—2007《水工擋土墻設計規范》相關要求及相關工程技術的經驗進行評價，詳見表1。

對照表1各項數據進行逐項評級，共分A、B、C 3級，其中結構安全性滿足有關標準要求，且未發現危及結構穩定的隱患，為A級；結構安全性局部不滿足有關標準要求，且未發現危及結構穩定的隱患，為B級；結構安全性不滿足有關標準要求或已發現危及結構穩定的隱患，為C級。

綜合表1各項評級結果，當各項結果均為A級時，擋土墻綜合評價為一類(安全)，經日常養護修理即可在設計條件下正常運行；當有一項以上(含一項)為B級且無C級時，綜合評價為二類(基本安全)，應加強日常巡查，并對出現安全隱患的部位進行治理；當有一項以上(含一項)為C級時，綜合評價為三類(不安全)，應立刻進行治理。

3 工程實例

以深圳市某河道10m長河段擋土墻作為實例，經過現場檢測，該段擋土墻現狀為鋼筋混凝土懸臂式擋土墻，墻高約3.5m，墻頂寬0.5m，墻背坡比約1∶0.15，墻趾寬0.8m，深1.2m，墻踵板寬2.5m。墻體無坍塌、外鼓；墻身設有直徑50mm排水孔，水平間距1.5m，豎向間距1.5m，墻面無滲水、潮濕現象；墻身有一條長5m、寬25mm的水平裂縫；混凝土強度23MPa；墻體受力鋼筋為Φ16@150，無銹蝕情況。鋼筋保護層厚度為40mm。

運用現場檢測數據，對各項檢測成果進行安全評級，綜合各項評級結果進行最終安全評價，其結果見表2。表2各項評級結果里評級有一項為C級。因此，綜合評價為三類(不安全)，應立刻進行治理。

4 結論

本文在實際評估工作中得到了進一步分析研究，認為本評估方法具有較大的可行性，但仍存在研究廣度和深度不夠的問題，有待進一步完善。對于不同時期或不同地區的鋼筋混凝土擋土墻，其評估要求可能不同。因此，在實際應用過程中，應根據具體的情況對評估方法進行修正，切實評判擋土墻質量情況，從而真正為擋土墻的整治工作提供科學的依據。

表1 水工鋼筋混凝土擋土墻結構安全性評級表

表2 擋土墻評估成果表