治河工程钢筋混凝土挡土墙结构安全检测方法与安全性评估研究

李永欢

(灯塔市水利灌溉服务中心，辽宁 辽阳 111300)

由于建设年代久远，城市内许多明渠河道挡土墙多次出现局部坍塌现象，加之缺少工程相关资料留存以及建设主体以个体或乡镇集体为主，经长期运行已无法保证工程质量；此外，随着城市规模的不断扩大，临挡土墙而建的大量构筑物改变了原有运行工况[1]。因此，全面准确地判断挡土墙安全状况难度较高，致使周边居民、市政设施、周围建筑和工程安全存在较大隐患。为保证周边人员和环境安全，及时掌握挡土墙质量状况，有必要检测评估其现状安全性能，从而更好地设计和整治河道挡土墙[2,3]。

目前，我国诸多学者都研究评估了这类项目，并提出了适用于不同领域的评估方法，但大多侧重于重力式浆砌石市政类挡墙，而研究水工钢筋混凝土挡土墙的还鲜有报道。鉴于此，文章结合相关规范和文献资料，针对水工钢筋混凝土挡土墙提出一套科学可行的检测与评估方法。

1 检测方法

一般地，与浆砌石挡土墙相比水工钢筋混凝土挡土墙具有明显差异，必须结合工程特点合理选择相应的检测方法。工程中使用最多的是“L”型悬臂式钢筋混凝土挡土墙，其质量状况主要取决于构造型式、钢筋和混凝土强度等，特别是钢筋直接决定了挡土墙的抗力[4-6]。受碳化、水流冲刷、墙后回填土质量和施工水平等因素影响，钢筋混凝土挡土墙会出现墙基掏空、回填土与墙体间脱空、混凝土强度偏低、墙体尺寸不够等许多隐患。其中，墙体隐患检测主要是勘探回填土层形状、检测回填土与墙体间的脱空、墙基掏空区、墙体空洞、钢筋与保护层厚度、混凝土强度以及查明挡土墙尺寸等。因此，为全面掌握挡土墙质量数据必须有针对性地开展相应的检测工作，重点检测挡墙内的混凝土、钢筋及其整体表观质量。

1)勘探回填土层形状。勘测挡土墙的回填土层性状及其分布状况，通过土工试验测定各层土的黏聚力c、内摩擦角φ、重度γ和厚度d，钻探频率按每隔20m取1点，合理设计测点数量。

2)检测回填土与墙体之间的脱空、墙基掏空区和墙体孔洞。将纵剖面布置于挡土墙顶，利用探地雷达按点距0.3m的点测方式查明墙基掏空区、墙体孔洞；将短的横剖面每隔10m布设于挡土墙迎水面上，采用探地雷达按联测方式检测回填土与墙体间的脱空区，测试方法如图1。根据波形变化数据、振幅频率和接受波的双程走时，准确计算出目标体和内部结构的形状、深度等特征参数[7]。

图1 脱空或空洞检测示意图

3)检测钢筋与保护层厚度。采用探地雷达法和电磁感应阀检测钢筋数量、间距、直径、保护层厚度及其锈蚀程度，挡土墙检测单元按同类型每50m布置一个。其中，探地雷达法属于无损检测，其检测混凝土保护层厚度及其内部钢筋间距的主要依据是目标体所反射回的电磁波(如图2)，必要时也可以凿开验证保护层厚度和钢筋直径，利用钢筋锈蚀仪检测锈蚀程度[8]。电磁感应法也是一种无损检测法，其判定钢筋深度和大小的主要依据是感应出的电磁探头所处发出的磁感应强度。

(a)保护层厚度检测图

(b)反射探测示意图

4)检测混凝土强度。挡土墙强度是整个检测工作的核心，工程中大多选用钻芯取样法。在变形缝长度不超过20m范围内合理选定1-2个点，通过钻取芯样带回实验室，测定水工混凝土无侧限抗压强度值，为最大程度地降低对结构强度的影响，选择的取样位置要尽可能均匀分散。此外，也可利用超声回弹综合法检测挡土墙强度，挡土墙检测单元按同类型连续每隔20m布置1个，结合回弹值和实测声速值计算出墙体强度，该方法不会破坏墙体结构，并逐渐成为工程中最常用的检测方法[9-10]。

5)检测墙体尺寸。检测内容主要有墙趾埋深、墙趾厚度与宽度、墙面坡度、墙身厚度、墙顶宽度和挡墙高度等，裂缝检测原理如图3。

图3 裂缝检测示意图

6)检测挡土墙整体表观质量。检测内容主要有露筋、渗水、排水孔淤塞、局部掉落、裂缝、鼓突、坍塌等情况，一般选用人工定性巡查的方式全面检查挡土墙外观质量缺陷，对其属性和位置中标逐一准确描述和记录。

2 安全性评估

根据《水工挡土墙设计规范》、《堤防工程安全评价导则》等有关要求和实践经验，结合现场检测数据评价分析水工钢筋混凝土挡土墙，安全性评级如表1。

表1 安全性评估分析表

逐项评定表1中的数据指标，最终划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。其中，未发现危机结构稳定的隐患且符合结构安全性有关标准要求的属Ⅰ级，未发现危机结构稳定的隐患且局部不符合结构安全性有关标准要求的属Ⅱ级，已发现危机结构稳定且不符合结构安全性有关要求的属Ⅲ级[11-12]。

依据表1评定结果，挡土墙各项评定结果都达到Ⅰ级时，可以评定为A类(安全)，在设计条件下井日常维修养护即可正常运行；挡土墙有1项及以上达到Ⅱ级且无Ⅲ级时，可以评定为B类(基本安全)，必须加强巡查及时发现隐患部位，并有效治理隐患问题；挡土墙有1项及以上达到Ⅲ级时，可以评定为C类(不安全)，此时必须立即实施有效的整治。

3 实例应用

以辽阳市灯塔市花牛堡河铧子镇段10m长段挡土墙为例，经现场检测属于悬臂式钢筋混凝土挡土墙，墙背坡比1∶0.2，墙顶宽0.5m，墙高4.0m，踵板宽2.0，墙趾埋深1.2m，趾宽0.8m。经检测，该段挡土墙无外鼓、坍塌，墙身设有横、竖间距均为1.5m的直径50mm排水沟，墙面未发现潮湿或渗水现象，但存在一条宽20mm、长4m的水平裂缝；墙体布设@150φ18受力钢筋，混凝土强度24MPa，保护层厚度40mm，未发现锈蚀情况[13]。

根据现场检测数据和各项评级结果，综合评价挡土墙的安全等级如表2。通过分析各项检测成果发现有1项达到Ⅲ级，按前文所述标准最终评定为C类(不安全)，必须立即实施有效的整治。

表2 挡土墙安全评估统计表

4 结 论

文章结合相关规范、导则和工程实践经验，深入探讨了钢筋混凝土挡土墙安全检测与评估方法，结果显示文中所述评估方法具有良好的可行性。针对不同地区、不同时期的挡土墙，其评估分析和要求存在较大差异，未来仍需结合具体情况不断完善评估方法。实际应用时，必须结合实际情况适当调整评估方法， 从而更加真实全面地反映挡土墙质量状况，为治河工程方案设计提供一定支持。