重力式擋土墻檢測方法及破壞模式研究*

劉 瑛 ，方龍建 ，姜 嘯

（1.鎮(zhèn)江市自然資源和規(guī)劃局京口分局，江蘇 鎮(zhèn)江 212001；2.江蘇省地質礦產局第三地質大隊，江蘇 鎮(zhèn)江 212021）

1 概述

近年來，隨著我國社會經濟的發(fā)展與人民生活水平的提高，大家對基礎設施的重視程度越來越大，尤其是山區(qū)的公路及鐵路建設方面[1，2]。在我國，70%的區(qū)域是在山地，這也就意味著有很大一部分的公路或者鐵路是修建在山區(qū)的。為了保證在山區(qū)修建公路、鐵路的長期運營，往往要在路邊修建一定高度的邊坡支護工程，防止山體中的碎石滾落到路面上，這將極大的增加公路、鐵路修建的工程量。重力式擋土墻是一種利用支護墻體自重承受土體側向壓力的支護結構，具有施工工藝便捷、原材料來源廣泛、截面形式簡單等優(yōu)勢，被廣泛的應用于公路或鐵路的邊坡支護工程中。雖然重力式擋墻具有良好的施工效益及較高的支護強度，但運營一段時間后在雨水、擾動等因素的影響下，往往會產生很多病害，會產生局部滑坡、崩塌等危險，這將嚴重的危害公路、鐵路安全。因此，我們需要對重力式擋土墻支護結構的支護可靠性進行評定，以判斷該支護結構是否仍然可以滿足支護結構的要求。對于一些不能滿足支護強度的重力式擋土墻，需要對其進行維修或重建[3]。

重力式擋土墻的工作情況受到多種因素的影響[4]。對于擋土墻自身而言，墻體材料質量、幾何尺寸及構造情況，都將對擋土墻的使用壽命產生影響；對于外部因素而言，車輛或地震等動力荷載、地下水侵蝕及雨水沖刷等因素都將縮短重力式擋土墻的使用壽命。因此，如何準確的、便捷的、無損的對重力式擋土墻支護可靠性進行評估是眾多設計人員研究的重點，直至目前尚未形成具體的檢測標準以指導工程實踐。傳統(tǒng)的檢測方法是通過鉆孔取樣的方式來研究重力式擋墻的結構質量。當采用這種方法時，鉆孔內土體是否受到擾動、鉆孔位置是否具有代表性等因素會對鉆孔取樣的質量產生影響；另一方面，鉆孔取樣過程中或多或少都將對重力式擋墻的原始結構造成擾動，這可能削弱擋墻的支護效果。除此之外，鉆孔取樣對施工現(xiàn)場的環(huán)境和天氣情況有要求，并不適合大規(guī)模的檢測和評估。因此，有必要針對重力式擋墻檢測方法進行研究，提出一種無損的、便捷的重力式擋墻檢測方法[5]。

當重力式擋土墻發(fā)生破壞時，將對被支護的道路、鐵路及周邊環(huán)境[2，6]將造成影響。2008年，四川康定某重力式擋土墻支護工程，在強降雨的作用下，擋土墻局部產生開裂破壞；2000年廣東中山，漿砌毛石重力式擋土墻因為地基軟化導致墻體整體失穩(wěn)坍塌；2003年重慶，毛石重力式擋土墻，受到強降雨的影響，重力式擋土墻發(fā)生局部外傾斜坍塌；2008年安徽合肥，受設計及施工的影響，毛石重力式擋土墻發(fā)生了10m的局部整體坍塌；重力式擋土墻坍塌的例子屢見不鮮，坍塌的方式也各不相同。有局部破壞、整體破壞、地基失穩(wěn)等多種破壞形式。對于重力式擋土墻破壞形式的充分認識，是重力式擋土墻設計的前提和基礎，因此，有必要針對重力式擋土墻的破壞特點進行研究，以便對擋墻支護結構進行安全設計。

圖1 重力式擋土墻破壞模式

綜上所述，本文針對鎮(zhèn)江市重力式擋土墻的質量進行檢測和評估，同時對擋土墻的破壞模式進行深入研究，以便為鎮(zhèn)江市重力式擋土墻的設計與維護提供參考。

2 重力式擋土墻檢測方法

重力式擋土墻檢測方法主要分為兩類，分別為外觀檢測和墻體實體檢測。對于前者，檢測速度快，適合大面積的墻體質量檢測；對于后者，檢測質量高，適合一些局部重點位置的檢測。

2.1 重力式擋土墻外觀檢測

（1）墻體開裂。依據(jù)擋土墻裂縫的方向角，裂縫可以分為三類，分別為：水平裂縫、豎直裂縫及傾斜裂縫。其中，出現(xiàn)水平裂縫的擋土墻安全系數(shù)是最低的，這意味著擋土墻結構的已經處于過載階段；然后是出現(xiàn)傾斜裂縫的擋土墻；最后是出現(xiàn)豎直裂縫的擋土墻，這往往是由地基不均勻沉降引起的。在墻體開裂檢查過程中，主要的檢查指標包括：裂縫的位置、方向角、長度以及寬度。一般情況下，當擋土墻的裂縫寬度大于5mm時，說明擋土墻已經接近失效狀態(tài)了。

（2）墻體外鼓。擋土墻墻面發(fā)生鼓包是擋土墻即將破壞的前兆，發(fā)生的主要原因包括：墻體碎漲及勾縫開裂。在結構設計中，擋土墻主要用來承受墻后土體產生的推力，但當墻后土體產生的推力大于墻體材料的極限承載力的時候，墻體會發(fā)生破碎，這種破碎會產生膨脹，使得墻體發(fā)生外鼓現(xiàn)象。對于堆石擋墻，勾縫的強度一般低于堆石的強度，因此，勾縫容易出現(xiàn)破壞，這將破壞擋土墻的基本結構，使得擋土墻出現(xiàn)外鼓現(xiàn)象。

（3）伸縮縫錯位。伸縮縫是擋土墻施工過程中預留的，削弱溫度變化對結構影響的一種施工技術。當擋土墻伸縮縫出現(xiàn)明顯相對移動時，說明相鄰擋土墻之間存在相對位移。當這種位移出現(xiàn)一段時間后保持靜止，說明擋土墻仍處于穩(wěn)定狀態(tài)；當擋土墻位移一直處于相對移動狀態(tài)時，說明擋土墻處于危險狀態(tài)，應對其進行處理，以保證擋土墻的支護效果。

（4）墻體平整度檢測。擋土墻除了要滿足設計的功能要求外，還需要與周邊環(huán)境相適應。擋土墻幾何形狀的平整與否不僅會對人們的主觀認識造成影響，同時也能在一定程度上反應擋土墻的施工質量。對于外觀粗糙的擋土墻工程，其內部結果往往也是存在缺陷的。直尺是一種良好的平整度測試方法，具有攜帶方便，測量效率高等優(yōu)勢，工程中常用來對擋土墻平整度進行檢測。

（5）墻頂開裂檢測。在擋土墻支護工程中，墻后土體容易在雨水侵蝕的作用下產生裂隙，這將使得雨水滲入墻后土體。雨水滲入一方面降低了墻后土體的強度，間接增加了擋土墻分擔的抗滑力；另一方面增加墻后土體的自重，直接增加了擋土墻承受的土體推力。因此，需要對墻頂與土體之間的裂隙寬度和深度進行檢測，以判斷擋土墻是否能夠滿足支護強度。

2.2 重力式擋土墻實體檢測

（1）墻后土體檢測。在重力式擋土墻支護結構中，擋土墻與墻后土體共同承擔邊坡坡體的下滑力。因此，需要對墻后土體的強度指標進行測量，包括：粘聚力、內摩擦角及重度，以便分析擋土墻承擔的抗滑力大小。

（2）截面尺寸檢測。重力式擋土墻通過自重的方式來分擔邊坡產生的下滑力，而擋土墻的幾何形狀對重力式擋土墻的支護效果影響較大。因此，需要對重力式擋土墻的幾何形狀進行測量，具體內容包括：墻體厚度、墻趾入土深度及墻體坡面傾角。

（3）墻體強度檢測。為承受墻后土體的推力，重力式擋土墻需要滿足一定的強度要求。對于堆石擋土墻，堆石的強度不應低于30MPa；對于混凝土擋土墻，混凝土的強度等級不應低于C15。

（4）墻體勾縫質量檢測。堆石擋土墻是一種常見的擋土墻結構，該類型擋土墻的強度由堆石和勾縫砂漿控制。對于勾縫砂漿，其強度應滿足設計強度，否則容易引起擋土墻的外鼓破壞。在工程中可以通過回彈儀對其進行無損檢測。

3 重力式擋土墻的破壞模式

（1）基礎滑動破壞。如圖1a所示，基礎滑動破壞是一種由于坡腳抗滑力不足引起的擋土墻破壞模式，當坡腳土體強度較低，無法支撐整個擋土墻時，將會發(fā)生基礎滑動破壞。

（2）墻身繞墻趾傾覆。如圖1b所示，當墻趾土體強度較高，而墻厚土體的傾覆力較大時，就會產生繞墻趾的傾覆破壞。發(fā)生這種破壞的主要原因是重力式擋墻的抗傾覆穩(wěn)定性不足。

（3）墻身傾覆。如圖1c所示，當墻趾土體及墻后土體強度較低時，重力式擋土墻容易產生墻身傾覆。這種破壞模式常見于重力式擋墻散水能力不足的情況。

（4）墻身剪切破壞。如圖1d所示，當重力式擋墻的墻身質量不能滿足墻后土體抗剪承載力要求時，就會出現(xiàn)該類破壞模式。這種破壞模式可能的原因包括：a.設計缺陷，對擋土墻抗剪承載力考慮不充分；b.施工質量，施工質量低，使得擋土墻中層存在薄弱的截面。

（5）淺層剪切破壞。如圖1e所示，重力式擋土墻沿通過墻踵的某一滑動圓弧的淺層剪切破壞。產生這種破壞模式可能的原因包括：a.設計缺陷，對擋土墻破壞模式的認識不足；b.重力式擋土墻的排水能力不足，使得墻后土體在降雨過程中強度降低，重度增加，下滑力增大。

4 結束語

本文針對鎮(zhèn)江市重力擋墻的質量進行檢測和評估，同時對擋墻的破壞模式進行深入研究，具體研究結論如下：

（1）重力式擋土墻的檢測方法可以分為外觀檢測和墻身實體檢測兩大類。外觀檢測內容包括：墻體開裂、墻體外鼓、伸縮縫錯位、墻體平整度及墻頂開裂檢測；墻身實體檢測包括：墻后土體、截面尺寸、墻體強度和墻體勾縫質量檢測。

（2）重力式擋土墻的破壞模式主要包括：基礎滑動破壞、墻身繞墻趾轉動破壞、墻身傾覆、剪切破壞及淺層剪切破壞。

（3）對于大面積的重力式擋墻質量檢測建議采用外觀檢測方法；對于某些特殊位置的檢測建議采用地質雷達或鉆孔取芯的檢測方式。