重力式挡土墙检测方法及破坏模式研究*

刘 瑛 ，方龙建 ，姜 啸

（1.镇江市自然资源和规划局京口分局，江苏 镇江 212001；2.江苏省地质矿产局第三地质大队，江苏 镇江 212021）

1 概述

近年来，随着我国社会经济的发展与人民生活水平的提高，大家对基础设施的重视程度越来越大，尤其是山区的公路及铁路建设方面[1，2]。在我国，70%的区域是在山地，这也就意味着有很大一部分的公路或者铁路是修建在山区的。为了保证在山区修建公路、铁路的长期运营，往往要在路边修建一定高度的边坡支护工程，防止山体中的碎石滚落到路面上，这将极大的增加公路、铁路修建的工程量。重力式挡土墙是一种利用支护墙体自重承受土体侧向压力的支护结构，具有施工工艺便捷、原材料来源广泛、截面形式简单等优势，被广泛的应用于公路或铁路的边坡支护工程中。虽然重力式挡墙具有良好的施工效益及较高的支护强度，但运营一段时间后在雨水、扰动等因素的影响下，往往会产生很多病害，会产生局部滑坡、崩塌等危险，这将严重的危害公路、铁路安全。因此，我们需要对重力式挡土墙支护结构的支护可靠性进行评定，以判断该支护结构是否仍然可以满足支护结构的要求。对于一些不能满足支护强度的重力式挡土墙，需要对其进行维修或重建[3]。

重力式挡土墙的工作情况受到多种因素的影响[4]。对于挡土墙自身而言，墙体材料质量、几何尺寸及构造情况，都将对挡土墙的使用寿命产生影响；对于外部因素而言，车辆或地震等动力荷载、地下水侵蚀及雨水冲刷等因素都将缩短重力式挡土墙的使用寿命。因此，如何准确的、便捷的、无损的对重力式挡土墙支护可靠性进行评估是众多设计人员研究的重点，直至目前尚未形成具体的检测标准以指导工程实践。传统的检测方法是通过钻孔取样的方式来研究重力式挡墙的结构质量。当采用这种方法时，钻孔内土体是否受到扰动、钻孔位置是否具有代表性等因素会对钻孔取样的质量产生影响；另一方面，钻孔取样过程中或多或少都将对重力式挡墙的原始结构造成扰动，这可能削弱挡墙的支护效果。除此之外，钻孔取样对施工现场的环境和天气情况有要求，并不适合大规模的检测和评估。因此，有必要针对重力式挡墙检测方法进行研究，提出一种无损的、便捷的重力式挡墙检测方法[5]。

当重力式挡土墙发生破坏时，将对被支护的道路、铁路及周边环境[2，6]将造成影响。2008年，四川康定某重力式挡土墙支护工程，在强降雨的作用下，挡土墙局部产生开裂破坏；2000年广东中山，浆砌毛石重力式挡土墙因为地基软化导致墙体整体失稳坍塌；2003年重庆，毛石重力式挡土墙，受到强降雨的影响，重力式挡土墙发生局部外倾斜坍塌；2008年安徽合肥，受设计及施工的影响，毛石重力式挡土墙发生了10m的局部整体坍塌；重力式挡土墙坍塌的例子屡见不鲜，坍塌的方式也各不相同。有局部破坏、整体破坏、地基失稳等多种破坏形式。对于重力式挡土墙破坏形式的充分认识，是重力式挡土墙设计的前提和基础，因此，有必要针对重力式挡土墙的破坏特点进行研究，以便对挡墙支护结构进行安全设计。

图1 重力式挡土墙破坏模式

综上所述，本文针对镇江市重力式挡土墙的质量进行检测和评估，同时对挡土墙的破坏模式进行深入研究，以便为镇江市重力式挡土墙的设计与维护提供参考。

2 重力式挡土墙检测方法

重力式挡土墙检测方法主要分为两类，分别为外观检测和墙体实体检测。对于前者，检测速度快，适合大面积的墙体质量检测；对于后者，检测质量高，适合一些局部重点位置的检测。

2.1 重力式挡土墙外观检测

（1）墙体开裂。依据挡土墙裂缝的方向角，裂缝可以分为三类，分别为：水平裂缝、竖直裂缝及倾斜裂缝。其中，出现水平裂缝的挡土墙安全系数是最低的，这意味着挡土墙结构的已经处于过载阶段；然后是出现倾斜裂缝的挡土墙；最后是出现竖直裂缝的挡土墙，这往往是由地基不均匀沉降引起的。在墙体开裂检查过程中，主要的检查指标包括：裂缝的位置、方向角、长度以及宽度。一般情况下，当挡土墙的裂缝宽度大于5mm时，说明挡土墙已经接近失效状态了。

（2）墙体外鼓。挡土墙墙面发生鼓包是挡土墙即将破坏的前兆，发生的主要原因包括：墙体碎涨及勾缝开裂。在结构设计中，挡土墙主要用来承受墙后土体产生的推力，但当墙后土体产生的推力大于墙体材料的极限承载力的时候，墙体会发生破碎，这种破碎会产生膨胀，使得墙体发生外鼓现象。对于堆石挡墙，勾缝的强度一般低于堆石的强度，因此，勾缝容易出现破坏，这将破坏挡土墙的基本结构，使得挡土墙出现外鼓现象。

（3）伸缩缝错位。伸缩缝是挡土墙施工过程中预留的，削弱温度变化对结构影响的一种施工技术。当挡土墙伸缩缝出现明显相对移动时，说明相邻挡土墙之间存在相对位移。当这种位移出现一段时间后保持静止，说明挡土墙仍处于稳定状态；当挡土墙位移一直处于相对移动状态时，说明挡土墙处于危险状态，应对其进行处理，以保证挡土墙的支护效果。

（4）墙体平整度检测。挡土墙除了要满足设计的功能要求外，还需要与周边环境相适应。挡土墙几何形状的平整与否不仅会对人们的主观认识造成影响，同时也能在一定程度上反应挡土墙的施工质量。对于外观粗糙的挡土墙工程，其内部结果往往也是存在缺陷的。直尺是一种良好的平整度测试方法，具有携带方便，测量效率高等优势，工程中常用来对挡土墙平整度进行检测。

（5）墙顶开裂检测。在挡土墙支护工程中，墙后土体容易在雨水侵蚀的作用下产生裂隙，这将使得雨水渗入墙后土体。雨水渗入一方面降低了墙后土体的强度，间接增加了挡土墙分担的抗滑力；另一方面增加墙后土体的自重，直接增加了挡土墙承受的土体推力。因此，需要对墙顶与土体之间的裂隙宽度和深度进行检测，以判断挡土墙是否能够满足支护强度。

2.2 重力式挡土墙实体检测

（1）墙后土体检测。在重力式挡土墙支护结构中，挡土墙与墙后土体共同承担边坡坡体的下滑力。因此，需要对墙后土体的强度指标进行测量，包括：粘聚力、内摩擦角及重度，以便分析挡土墙承担的抗滑力大小。

（2）截面尺寸检测。重力式挡土墙通过自重的方式来分担边坡产生的下滑力，而挡土墙的几何形状对重力式挡土墙的支护效果影响较大。因此，需要对重力式挡土墙的几何形状进行测量，具体内容包括：墙体厚度、墙趾入土深度及墙体坡面倾角。

（3）墙体强度检测。为承受墙后土体的推力，重力式挡土墙需要满足一定的强度要求。对于堆石挡土墙，堆石的强度不应低于30MPa；对于混凝土挡土墙，混凝土的强度等级不应低于C15。

（4）墙体勾缝质量检测。堆石挡土墙是一种常见的挡土墙结构，该类型挡土墙的强度由堆石和勾缝砂浆控制。对于勾缝砂浆，其强度应满足设计强度，否则容易引起挡土墙的外鼓破坏。在工程中可以通过回弹仪对其进行无损检测。

3 重力式挡土墙的破坏模式

（1）基础滑动破坏。如图1a所示，基础滑动破坏是一种由于坡脚抗滑力不足引起的挡土墙破坏模式，当坡脚土体强度较低，无法支撑整个挡土墙时，将会发生基础滑动破坏。

（2）墙身绕墙趾倾覆。如图1b所示，当墙趾土体强度较高，而墙厚土体的倾覆力较大时，就会产生绕墙趾的倾覆破坏。发生这种破坏的主要原因是重力式挡墙的抗倾覆稳定性不足。

（3）墙身倾覆。如图1c所示，当墙趾土体及墙后土体强度较低时，重力式挡土墙容易产生墙身倾覆。这种破坏模式常见于重力式挡墙散水能力不足的情况。

（4）墙身剪切破坏。如图1d所示，当重力式挡墙的墙身质量不能满足墙后土体抗剪承载力要求时，就会出现该类破坏模式。这种破坏模式可能的原因包括：a.设计缺陷，对挡土墙抗剪承载力考虑不充分；b.施工质量，施工质量低，使得挡土墙中层存在薄弱的截面。

（5）浅层剪切破坏。如图1e所示，重力式挡土墙沿通过墙踵的某一滑动圆弧的浅层剪切破坏。产生这种破坏模式可能的原因包括：a.设计缺陷，对挡土墙破坏模式的认识不足；b.重力式挡土墙的排水能力不足，使得墙后土体在降雨过程中强度降低，重度增加，下滑力增大。

4 结束语

本文针对镇江市重力挡墙的质量进行检测和评估，同时对挡墙的破坏模式进行深入研究，具体研究结论如下：

（1）重力式挡土墙的检测方法可以分为外观检测和墙身实体检测两大类。外观检测内容包括：墙体开裂、墙体外鼓、伸缩缝错位、墙体平整度及墙顶开裂检测；墙身实体检测包括：墙后土体、截面尺寸、墙体强度和墙体勾缝质量检测。

（2）重力式挡土墙的破坏模式主要包括：基础滑动破坏、墙身绕墙趾转动破坏、墙身倾覆、剪切破坏及浅层剪切破坏。

（3）对于大面积的重力式挡墙质量检测建议采用外观检测方法；对于某些特殊位置的检测建议采用地质雷达或钻孔取芯的检测方式。