重力式挡土墙质量检测与安全评估方法

杨 昊 ，钟志明，冯维忠，阴 可

（1.云南省建设工程质量检测中心，云南 昆 明 6 50032；2.云阳县建设工程质量监督站，重庆 4 04500；3.重庆大学 土 木工程学院，重庆 4 00044）

0 引言

重力式挡土墙作为一种最常用的岩土支挡结构，是一种能抵抗侧向土压力，用来支撑天然边坡或人工边坡，并保持土体稳定的建筑物。目前，对于重力式挡墙的质量和安全性还没有一个通用的检测评估标准，各个检测机构都是各自不一的进行检测，且大多凭借工程技术人员的经验来进行检测，难免产生偏差和误判，造成安全隐患或浪费。现对传统检测方法加以总结的同时结合无损检测法，提出一套可行的合理的综合检测方法，并探索挡土墙安全性评估的评判方法。

1 外观检测

对于挡土墙外观的调查，主要包括：墙身裂缝、墙面外鼓、伸缩缝错动情况、墙顶平台开裂与塌陷等四个方面。

1.1 墙身裂缝的检测

挡土墙裂缝主要分为水平裂缝、斜裂缝、垂直裂缝三类。由G.S.Bjorkman［1］和R.Richards［2］提出的理论，挡土墙的裂缝中，以水平裂缝危害最大。现场检测过程中，分别对各种裂缝的长度、宽度、错缝情况进行检测，其中挡土墙裂缝的宽度和错缝是反映挡土墙危害程度的关键因素，均按照裂缝最大长度、宽度和错缝情况分别进行检测。挡土墙同时出现三种状态的裂缝并不多。对于水平裂缝，平行重叠部分不计，水平裂缝同斜裂缝重叠部分也不计。当出现三种裂缝交叉时，应按墙面外鼓溃裂进行面积测量。

裂缝宽度的测量常以应变计、手提式引伸仪测量。在垂直裂缝走向的位置，黏结固定“∟”型钢制铁块两个，采用游标卡尺准确测两铁块间距变化，可以看出裂缝宽度的变化。对于裂缝长度的变化，可以采用刻度直尺沿其走向测出，并记录裂缝末端位置的变化。

1.2 墙面外鼓的检测

现场检测墙面外鼓情况时，采用对外鼓面积测量的办法进行检测，并按照最大外鼓面积进行记录。对于挡土墙出现较小的弯曲外鼓，但是墙面无裂缝且勾缝无空响脱壳时，应按照勾缝脱壳的情况进行测量记录。

1.3 伸缩缝错动的观测

当伸缩缝出现错动，说明挡土墙已经失稳，伸缩缝的错动对挡土墙的稳定性有较大的影响。伸缩缝错动是否稳定，应按照设置在伸缩缝处的观测块的情况来判断。如果新设置的观测块重新出现错动，说明伸缩缝尚未稳定，挡土墙仍处于危险状态；如果观测块只是开裂，说明挡土墙已经基本稳定，但应加强观测监控［3］。

1.4 墙面潮湿程度的观测

挡土墙排水不畅，在无其它病害特征时，其危害是隐含的；当出现其它病害特征并伴随下雨时，其危害就会大大增加，甚至出现挡土墙的垮塌［4］。现场检测时，观测墙面的潮湿程度，并按照墙面有渗水、墙面潮湿或者墙面有湿影三种情况进行观测并记录。

2 实体检测

挡土墙的实体检测主要指借助各种检测仪器，对挡土墙各部分进行综合检测，是检测过程的核心环节。包括：墙体背后回填土层性状勘探，墙体截面尺寸检测，墙趾的埋深，挡土墙强度综合检测，墙背滤水层和泄水孔的设置情况等。

2.1 回填土层性状勘探

在实体检测过程中，首先应对墙背的回填土层的性状进行勘探，勘测填土层的分布状况，并进行土工试验，测量各土层的厚度、重度γ、内摩擦角φ和粘聚力c［5-7］。其检测数量为每100 m2或每20 m选取1点进行开挖探坑，且检测总点数不少于3点。

2.2 墙身厚度的检测

墙身厚度的检测，通常的做法是采用钻芯法进行断面芯样钻取，然后对钻取的芯样进行测量，最后得到厚度。这种方法既简单又经济，因次对于现场检测挡土墙的厚度具有很强的可操作性［8-9］。需要注意的是，在钻取芯样时，可以先参考设计资料选择合适的钻具，以便能取到整个截面的芯样。

在对墙厚钻取芯样时，每一段变形缝长度内且小于20m范围内，检测2个点。具体测量时，通常选取墙顶和墙身两点进行抽检，墙顶的测点用尺量，墙身中间某点则是用钻芯法量测。挡墙顶面的测点选取，要便于使用钢尺测量；而选择墙身高度范围内的某点为测点时，最好选取如1/3或1/4墙高点进行钻取芯样，这样是为了便于校对设计资料中的厚度设计值。按照最大墙厚偏差进行记录。

2.3 墙体尺寸的检测

采用全站仪对墙面坡度、墙顶宽度、墙底高程、墙顶高程四个方面进行测量，检测数量为每段变形缝长度内，且不大于20m范围内确定1～2点测量。同时在现场条件允许的情况下，对基础部分进行开挖，用尺量的方法对墙趾的埋深进行量测，检测数量为每段变形缝长度内，且不大于20m范围内确定1～2点测量。

2.4 墙体强度的检测

挡土墙强度的检测是整个检测过程中的控制因素。如果是混凝土挡土墙，则采用钻芯取样为主的检测方法。考虑在一段变形缝长度且不大于20m的范围内，选取1～2点进行钻芯法检测，取芯样的位置应尽量分散，尽量减少对结构强度的影响。

如果是条石砌筑挡土墙，则采用钻芯抽样检测，其方法同混凝土挡土墙强度检测。此外还需要对砌筑砂浆的强度进行检测，目前，回弹法是我们最常用的方法，既方便又简单，对于砂浆强度的确定具有可操作性。

3 挡土墙安全性验算

挡土墙的稳定性和强度验算，主要是根据其滑动稳定性系数KC，倾覆稳定性系数KO，基地应力验算及墙身截面强度验算进行验算。在验算过程中，根据前面检测得到的各项数据并参照设计资料来进行验算，当两者不一致时采用前者进行验算。

4 挡土墙安全性评估

对挡土墙的安全性分级，主要考虑挡土墙各种病害对整体安全的危害程度和治理的紧迫性进行分类。总的说来，对挡土墙安全性分为：合格与不合格。挡土墙无病害特征，检测数据也和设计资料相符，则挡土墙合格；当挡土墙出现病害特征，或检测数据与设计资料有出入，则为不合格［10］。对于不合格的挡墙，根据其危害程度和治理的紧迫性，分A级不合格，B级不合格，C级不合格。

A级不合格——挡土墙随时都有可能坍塌，应立即整治加固。

B级不合格——挡土墙处于极限稳定状态，在外因的影响下，可能出现破坏或坍塌，应近期进行加固处理。

C级不合格——挡土墙处于基本稳定状态，但安全系数较小，存在诸多不利因素。应对不利因素加以处理，加强对挡土墙的监测。

4.1 挡土墙安全性评估要素

根据前面检测得到的各种数据，进行分类和评分，分别按照墙体裂缝、墙面外鼓面积、墙体错动情况、墙体排水通畅与否、墙体强度、墙体厚度、安全性综合验算等八大病害特征要素，对挡土墙检测数据分类，并将各检测数据量化，计算评分。其具体的评分标准见表1。

表1 挡土墙安全性的单项评分标准Table 1 The individual scoring standard of the retaining security

4.2 挡土墙安全性评估标准

在实际检测过程中，挡土墙的安全等级评估按照单项要素评估和多项要素评估进行综合评定，见表2。现场检测时只出现一个病害要素时，则以单项要素评估标准进行安全性评定；当出现多项病害要素时，则先按照单项要素评估标准进行安全等级评定后，再按照多项要素评估标准进行评定，将两个评定结果取最高级别，即为最终的安全性评估等级。

5 工程实例

运用综合检测法和安全性评估标准，结合四个挡土墙的安全性进行综合评估，其检测结果详见表3。

表2 挡土墙安全性评估标准Table 2 The security assessment standard of the retaining wall

工程一：重庆市南岸区辅仁路，有重力式条石挡土墙，设计采用MU30条石和M10水泥砂浆砌筑，最大设计高度20m［11］。需对已建挡墙的施工质量进行评估。

表3 挡土墙检测结果Table 3 The test results of the retaining wall

表4 挡土墙安全性评估结果Table 4 The safety assessment result of the retaining wall

工程二：广东省中山市某小区内，设计为浆砌毛石重力式挡土墙，砌筑用石 MU20，砂浆为M10，每隔15m设置一道沉降缝，泄水孔间距3m×3m。一场暴雨后，部分墙体发生倒塌，因此需要对未倒塌部分进行综合质量检测［12］。

工程三：广州市某砌筑的重力式条石挡土墙，设计采用MU100条石和M10水泥砂浆砌筑，最大高度约为4.03m，长约100m，2003年部分发生坍塌，因此需要对其余部分进行综合质量检测［13］。

工程四：浙江省象山县县城东郊，修建一干铺块石重力式挡土墙工程，墙高7m，墙顶厚0.8m，墙底厚3.2m［14］。由于台风导致该挡土墙出现两处塌方，需要对未塌方挡土墙进行综合质量鉴定。

将上面检测数据按照表1的评分标准和表2的评估标准进行最后的安全性评估。其结果如表4。

6 结语

本文提出的挡土墙安全性评估方法和标准是参照桥隧安全分级，并结合重庆市的挡土墙工程经验分析整理出来的。对于不同时期或不同地区的挡土墙影响挡土墙安全性评估的要素可能不同，各要素的权重也可能不同。因此，在实际应用过程中，应根据具体的情况对安全性评估方法进行修正，从而真正为挡土墙的病害整治提供科学的依据。

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