治河工程鋼筋混凝土擋土墻結構安全檢測方法與安全性評估研究

李永歡

(燈塔市水利灌溉服務中心，遼寧 遼陽 111300)

由于建設年代久遠，城市內許多明渠河道擋土墻多次出現局部坍塌現象，加之缺少工程相關資料留存以及建設主體以個體或鄉鎮集體為主，經長期運行已無法保證工程質量；此外，隨著城市規模的不斷擴大，臨擋土墻而建的大量構筑物改變了原有運行工況[1]。因此，全面準確地判斷擋土墻安全狀況難度較高，致使周邊居民、市政設施、周圍建筑和工程安全存在較大隱患。為保證周邊人員和環境安全，及時掌握擋土墻質量狀況，有必要檢測評估其現狀安全性能，從而更好地設計和整治河道擋土墻[2,3]。

目前，我國諸多學者都研究評估了這類項目，并提出了適用于不同領域的評估方法，但大多側重于重力式漿砌石市政類擋墻，而研究水工鋼筋混凝土擋土墻的還鮮有報道。鑒于此，文章結合相關規范和文獻資料，針對水工鋼筋混凝土擋土墻提出一套科學可行的檢測與評估方法。

1 檢測方法

一般地，與漿砌石擋土墻相比水工鋼筋混凝土擋土墻具有明顯差異，必須結合工程特點合理選擇相應的檢測方法。工程中使用最多的是“L”型懸臂式鋼筋混凝土擋土墻，其質量狀況主要取決于構造型式、鋼筋和混凝土強度等，特別是鋼筋直接決定了擋土墻的抗力[4-6]。受碳化、水流沖刷、墻后回填土質量和施工水平等因素影響，鋼筋混凝土擋土墻會出現墻基掏空、回填土與墻體間脫空、混凝土強度偏低、墻體尺寸不夠等許多隱患。其中，墻體隱患檢測主要是勘探回填土層形狀、檢測回填土與墻體間的脫空、墻基掏空區、墻體空洞、鋼筋與保護層厚度、混凝土強度以及查明擋土墻尺寸等。因此，為全面掌握擋土墻質量數據必須有針對性地開展相應的檢測工作，重點檢測擋墻內的混凝土、鋼筋及其整體表觀質量。

1)勘探回填土層形狀。勘測擋土墻的回填土層性狀及其分布狀況，通過土工試驗測定各層土的黏聚力c、內摩擦角φ、重度γ和厚度d，鉆探頻率按每隔20m取1點，合理設計測點數量。

2)檢測回填土與墻體之間的脫空、墻基掏空區和墻體孔洞。將縱剖面布置于擋土墻頂，利用探地雷達按點距0.3m的點測方式查明墻基掏空區、墻體孔洞；將短的橫剖面每隔10m布設于擋土墻迎水面上，采用探地雷達按聯測方式檢測回填土與墻體間的脫空區，測試方法如圖1。根據波形變化數據、振幅頻率和接受波的雙程走時，準確計算出目標體和內部結構的形狀、深度等特征參數[7]。

圖1 脫空或空洞檢測示意圖

3)檢測鋼筋與保護層厚度。采用探地雷達法和電磁感應閥檢測鋼筋數量、間距、直徑、保護層厚度及其銹蝕程度，擋土墻檢測單元按同類型每50m布置一個。其中，探地雷達法屬于無損檢測，其檢測混凝土保護層厚度及其內部鋼筋間距的主要依據是目標體所反射回的電磁波(如圖2)，必要時也可以鑿開驗證保護層厚度和鋼筋直徑，利用鋼筋銹蝕儀檢測銹蝕程度[8]。電磁感應法也是一種無損檢測法，其判定鋼筋深度和大小的主要依據是感應出的電磁探頭所處發出的磁感應強度。

(a)保護層厚度檢測圖

(b)反射探測示意圖

4)檢測混凝土強度。擋土墻強度是整個檢測工作的核心，工程中大多選用鉆芯取樣法。在變形縫長度不超過20m范圍內合理選定1-2個點，通過鉆取芯樣帶回實驗室，測定水工混凝土無側限抗壓強度值，為最大程度地降低對結構強度的影響，選擇的取樣位置要盡可能均勻分散。此外，也可利用超聲回彈綜合法檢測擋土墻強度，擋土墻檢測單元按同類型連續每隔20m布置1個，結合回彈值和實測聲速值計算出墻體強度，該方法不會破壞墻體結構，并逐漸成為工程中最常用的檢測方法[9-10]。

5)檢測墻體尺寸。檢測內容主要有墻趾埋深、墻趾厚度與寬度、墻面坡度、墻身厚度、墻頂寬度和擋墻高度等，裂縫檢測原理如圖3。

圖3 裂縫檢測示意圖

6)檢測擋土墻整體表觀質量。檢測內容主要有露筋、滲水、排水孔淤塞、局部掉落、裂縫、鼓突、坍塌等情況，一般選用人工定性巡查的方式全面檢查擋土墻外觀質量缺陷，對其屬性和位置中標逐一準確描述和記錄。

2 安全性評估

根據《水工擋土墻設計規范》、《堤防工程安全評價導則》等有關要求和實踐經驗，結合現場檢測數據評價分析水工鋼筋混凝土擋土墻，安全性評級如表1。

表1 安全性評估分析表

逐項評定表1中的數據指標，最終劃分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級。其中，未發現危機結構穩定的隱患且符合結構安全性有關標準要求的屬Ⅰ級，未發現危機結構穩定的隱患且局部不符合結構安全性有關標準要求的屬Ⅱ級，已發現危機結構穩定且不符合結構安全性有關要求的屬Ⅲ級[11-12]。

依據表1評定結果，擋土墻各項評定結果都達到Ⅰ級時，可以評定為A類(安全)，在設計條件下井日常維修養護即可正常運行；擋土墻有1項及以上達到Ⅱ級且無Ⅲ級時，可以評定為B類(基本安全)，必須加強巡查及時發現隱患部位，并有效治理隱患問題；擋土墻有1項及以上達到Ⅲ級時，可以評定為C類(不安全)，此時必須立即實施有效的整治。

3 實例應用

以遼陽市燈塔市花牛堡河鏵子鎮段10m長段擋土墻為例，經現場檢測屬于懸臂式鋼筋混凝土擋土墻，墻背坡比1∶0.2，墻頂寬0.5m，墻高4.0m，踵板寬2.0，墻趾埋深1.2m，趾寬0.8m。經檢測，該段擋土墻無外鼓、坍塌，墻身設有橫、豎間距均為1.5m的直徑50mm排水溝，墻面未發現潮濕或滲水現象，但存在一條寬20mm、長4m的水平裂縫；墻體布設@150φ18受力鋼筋，混凝土強度24MPa，保護層厚度40mm，未發現銹蝕情況[13]。

根據現場檢測數據和各項評級結果，綜合評價擋土墻的安全等級如表2。通過分析各項檢測成果發現有1項達到Ⅲ級，按前文所述標準最終評定為C類(不安全)，必須立即實施有效的整治。

表2 擋土墻安全評估統計表

4 結 論

文章結合相關規范、導則和工程實踐經驗，深入探討了鋼筋混凝土擋土墻安全檢測與評估方法，結果顯示文中所述評估方法具有良好的可行性。針對不同地區、不同時期的擋土墻，其評估分析和要求存在較大差異，未來仍需結合具體情況不斷完善評估方法。實際應用時，必須結合實際情況適當調整評估方法， 從而更加真實全面地反映擋土墻質量狀況，為治河工程方案設計提供一定支持。