重力式挡土墙安全性的评价方法研究

于贵

摘要：本文主要对重力式挡土墙评价标准、评价方法和评价流程进行了分析，根据重力式挡土墙施工质量的综合安全等级，给出了挡土墙施工质量的评价，根据重力式挡土墙运行状况的综合安全等级，给出了挡土墙相应的整治措施。

Abstract： This paper mainly analyzes the evaluation criteria， evaluation methods and evaluation process of gravity retaining wall. According to the comprehensive safety grade of construction quality of gravity retaining wall， the evaluation of the construction quality of retaining wall is given. According to the comprehensive safety level of gravity retaining wall operating conditions， corresponding remedial measures for retaining walls are given.

关键词：挡土墙；评价标准；评价方法；评价流程

Key words： retaining wall；evaluation criteria；evaluation method；evaluation process

中图分类号：TU476+.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0163-02

1 概述

目前，对于挡土墙质量安全评估，还没有统一的标准，各检测单位和人员均根据各自的经验对挡土墙的安全进行评估分级。

万国环（2004）通过对京九线259处挡墙的检侧评估，把挡墙分为合格和不合格两种，挡墙无病变特征，检测数据符合设计值的为合格；对于不合格的挡墙，提出以单项要素评分标准和多项要素评分总和对挡土墙的病害等级进行评定。如果影响挡土墙安全评估的因素只有一个要素时，则以单项要素评分分级标准评定等级。如果多项要素影响挡墙安全评估，则先按单项要素评分分级标准评定等级后，再按多项要素评分分级评定，两者取级别高的为最终评定。评定时考虑的要素包括墙体裂缝、墙面外臌、伸缩缝错动、砌筑砂浆失效、挡土墙排水不畅、挡土墙顶平台及边坡开裂、挡土墙截面厚度减少、墙背回填松散、墙趾埋深不足、稳定性和强度检算共10项。根据相应的评分标准，把不合格的挡墙分为AA级失格、A级失格、B级失格和C级失格4级。

杨昊（2010）也提出了类似的挡墙安全评估方法。主要区别在于评定时考虑的要素为8项，分别为墙体裂缝、墙面外臌、伸缩缝错动、挡土墙排水不畅、砌筑砂浆失效、挡土墙截面厚度减少、墙趾埋深不足、安全检算，没有考虑挡土墙顶平台及边坡开裂、墙背回填松散2项。根据相应的评分标准，把挡土墙分为合格、C级不合格、B级不合格和A级不合格4级。

对比分析上述2种挡土墙安全性的评价方法，2种方法考虑的影响挡土墙安全的要素均比较全面，从墙体、墙后填料以及地基多方面进行了分析，并从挡土墙的病害特征和计算分析综合评价挡土墙的安全等级。但是也存在着一定的问题，存在问题如：①评价要素把挡土墙已表现出来的病害和挡土墙的各项安全检算并列在一起，实际上，二者是有相关性的。②各项要素的评分标准主观性较强，缺少理论依据。③评分标准中把各项指标的得分简单地累加求和是不恰当的。

2 重力式挡土墙评价标准

2.1 重力式挡土墙评价指标

重力式挡土墙施工质量和运行状况的安全性应结合挡土墙可能发生的破坏形式进行综合评价。重力式挡土墙的破坏形式主要包括由于基础滑动而造成的破坏、墙身绕墙趾所引起的倾覆破坏、因基础产生过大的或不均匀的沉陷而引起的墙身倾覆破坏和因墙身材料强度不足而产生的墙体破坏四种形式。因此，对于重力式挡土墙的安全性评价也需要从以下四个方面考虑：

①挡土墙的抗滑稳定性。滑动稳定性由抗滑动稳定系数Kc評价。②挡土墙的倾覆稳定性。倾覆稳定性由抗倾覆系数K0评价。③地基承载力。由基底的最大压应力σ与地基容许承载力[σ]的关系及基底的合力偏心距e0与基底宽度B的关系评价。④墙体的承载力。由检算截面上的轴向力Nj与圬工抗压能力ARa的关系及检算截面合力偏心距e1与宽度B1的关系评价，必要时还需由检算截面上的水平力Vj与圬工抗剪能力ARj的关系评价。

2.2 评价指标的分级标准

本项目首先根据挡土墙在工程使用年限内出现失稳破坏的概率和地质条件是否会恶化把挡土墙的安全状况分为安全、基本安全、欠安全、不安全和很不安全五级；然后考虑挡土墙可能发生的各种破坏模式，根据挡土墙检测出的表征指标计算出相应的评价指标，并通过与规范给出的评价指标容许值的对比，确定出挡土墙安全状况的单项指标分级。

①滑动稳定性分级标准。将计算出的抗滑动稳定系数Kc和规范容许值[Kc]进行比较，根据Kc小于[Kc]的范围进行效果评价。根据《公路路基设计规范》，Kc值取为1.3。

②倾覆稳定性分级标准。将计算出的抗倾覆稳定系数K0和规范容许值[K0]进行比较，根据K0小于[K0]的范围进行效果评价。根据《公路路基设计规范》，[K0]值取为1.5。

③地基安全性分级标准。将计算出的基底压应力σ和地基承载力容许值[σ0]进行比较，根据σ小于[σ0]的范围进行效果评价。

④基底不均匀沉降分级标准。基底合力的偏心距过大，基底会产生较大的不均匀沉陷，进而影响到挡土墙的稳定。将计算出的基底合力的偏心距e0和规范容许的基底合力的偏心距[e0]进行比较，根据e0小于[e0]的范围进行效果评价。

⑤墙体完整性分级标准。根据分项报告二的研究，若墙体砌筑质量能严格按照规范和设计要求进行施工，墙体厚度的减小及土压力的增大对墙体自身的抗剪和抗压承载力影响较小，对挡土墙的抗拉承载力有一定的影响，但是，只要控制截面合力的偏心距不超限，则影响较小。因此，若墙体完整性很好，可不考虑墙体自身的破坏。只有墙体存在质量缺陷时才会对自身的承载力有影响。因重力式墙体的圬工材料及性质、砌筑要求、施工质量等影响因素众多，目前尚没有一种能实现挡墙强度快速检测的技术，实际检测中，一般采用弹性波法，通过弹性波速在挡墙中传播速度的变化来判断墙体的完整性。

⑥墙体外观质量分级标准。墙体开裂、墙面外臌、伸缩缝错动是挡土墙病害的直观体现，一旦出现这现这些病害，说明挡土墙墙体的强度或稳定性不能得到满足，是挡土墙失稳破坏的前兆。

墙顶平台开裂与塌陷主要是由墙后填土引起，墙后填土土料不符合设计要求，填方不密实，或运营中的超载，都会造成填土塌陷，导致土压力加大，严重时会使挡土墙出现明显的变形、开裂。如果挡土墙排水孔堵塞或设置不当、墙背反滤层未做或设计不合理、坡体有地下水或者地表水大量渗入等，都会造成挡土墙排水不畅，在墙背产生的动水和静水压力，另外，墙体和岩土体浸在水中，其强度也会降低，这些都对挡土墙的稳定性产生重要的影响。

因此，墙身裂缝、墙面外臌、伸缩缝错动、墙顶平台开裂与塌陷、墙面潮湿程度是挡土墙外观状况检查的主要内容。

3 重力式挡土墙评价方法

3.1 重力式挡土墙安全性的评价流程

①资料收集和分析。收集与挡土墙相关各种资料，如勘察、设计资料，施工、竣工验收资料，监测、养护资料等，了解施工和运行过程中出现的灾害地质情况和处理方法，并记录其准确位置。②现场踏勘，制定检测方案。检测前进行现场踏勘，了解工作条件，保证检测工作能够顺利进行。根据现场具体情况制定合理的检測方案，包括测线布置、检测指标、检测方法、采用的仪器设备等。③进行现场检测，获得表征指标。④挡土墙安全性的单项指标分级。根据得到的挡土墙施工质量和运行状况的表征指标，采用相应的计算得到反映挡土墙稳定性的各种评价指标，按照单项指标对挡土墙的安全性进行分级。⑤挡土墙安全性的综合分级。根据各单项指标的分级结果，对挡土墙安全性的进行综合分级，并制定相应的处治措施。挡土墙安全性综合分级原则为：1）按照各单项指标划分的挡土墙的最低安全等级为挡土墙的综合安全等级；2）若有两个单项指标划分的挡土墙的最低安全等级相同，则挡土墙的综合安全等级降一级。

3.2 重力式挡土墙施工质量和运行状况的评价方法

①重力式挡土墙施工质量的评价方法。影响重力式挡墙施工质量的因素众多，如墙体圬工材料的性质、砌筑的密实性，墙体截面的形状和几何尺寸（墙顶宽度、面坡坡度、背坡坡度、底坡坡度、墙体高度等），墙体的设置位置，墙后反滤层和回填料的性质，地基土层的性质，基底隔水层和墙面排水孔的设置等。

对于挡土墙施工质量的评价，不可能做到面面俱到，考虑到所有因素。另外，上述对于各项目的检查在挡土墙施工过程已均由监理单位承担。本处的施工质量检查仅是针对施工中主要存在的问题进行抽检。根据分项报告二的研究，对于重力式挡土墙施工质量的检测项目主要包括墙体厚度、墙体完整性和墙后填料质量。一般情况下，新施工完的挡土墙外观质量都会符合要求，因此，不需要做专门做外观质量检测。

②重力式挡土墙运行状况的评价方法。对于重力式挡土墙运行状况的检测项目主要包括墙体外观质量、墙体厚度、墙体完整性和墙后填料质量。

检测出上述指标后，以挡土墙的设计及竣工资料为准，根据实际的检测，调整参数，计算出控制挡土墙发生破坏的各种评价指标，如抗滑动稳定性系数、抗倾覆稳定性系数、墙体完整性系数等，计算时，若墙后填土为黏性土且未设反滤层，填土取饱和状态的物理力学参数；然后按照挡土墙单项安全性分级标准，确定土墙单项安全性分级；最后给出挡土墙的挡土墙的综合安全等级；确定挡土墙的应对措施。

4 小结

①通过对现有的挡土墙安全性评价方法的分析，总结了现有方法存在的问题为：1）评价要素中把挡土墙病害类型和挡土墙的各项安全检算并列考虑不妥；2）各项要素的评分标准主观性较强，缺少理论依据；3）评分标准中把各项指标的得分简单地累加求和不恰当。

②给出了重力式挡土墙安全性的评价流程，根据重力式挡土墙施工质量的综合安全等级，给出了挡土墙施工质量的评价，根据重力式挡土墙运行状况的综合安全等级，给出了挡土墙相应的整治措施。

参考文献：

[1]万国环.既有线挡土墙安全性评估探讨[J].路基工程，2003.

[2]杨昊，钟志明，冯维忠，阴可.重力式挡土墙质量检测与安全评估方法[J].中国地质灾害与防治学报，2011.

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