河岸重力式挡土墙质量检测与安全评估分析

温世聪，吕文龙，沈仁良，范 昊

（1、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500；2、广州大学土木工程学院 广州 510006）

0 引言

随着经济的不断发展，重力式挡土墙在我国的各项工程中已经占据了重要地位［2-5］，重力式挡土墙是一种依靠自身重量抵抗墙体背后土压力的挡土结构形式，被大量使用在边坡支护工程。随着挡土墙使用年限的增长，加之周围环境的变化、外力等因素作用，有的已陆续出现墙身开裂、不均匀沉降和承载力降低等一系列不同程度的问题与病害，危害挡土墙的安全，影响正常使用。而对于目前旧城改造中的大部分既有挡土墙，其表面看不出任何问题，但随着周边环境的变化，其后续使用状态也将发生变化，如果面临新的使用状态，能否在不破坏原有状态的基础上承受新使用环境下的荷载却是个未知数。因此，如何对既有挡土墙的现状以及新的使用状态下进行安全评估，是目前挡土墙工程亟需解决的一大难题。

本文以广州某旧城改造项目河岸挡土墙工程为依托，对既有挡土墙质量检测和安全性进行具体评估分析，掌握较为可行的评估技术，为今后的相关工程提供经验与参考依据。

1 评估方式概述

现阶段对于重力式挡土墙的检测一般包括外观检测与实体检测，外观检测主要包括：墙身尺寸、墙身裂缝与变形、基础沉降、墙顶平台开裂与塌陷等四个方面，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；实体检测包括：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［6］，均基于对工程现场的情况加上技术人员的经验来进行，而且目前对于重力式挡土墙的质量与安全性没有一个较为通用的检测评估标准，故有诸多学者对其进行了研究与探讨，为工程情况提供了宝贵经验。

田雁南等人［7］从重力式挡土墙表观状况、墙身材料及受力状况综合考虑，阐述其具体检测技术及安全评估指标体系，如图1所示，通过将具体的检测结果进行量化处理，评估混凝土重力式挡土墙的安全分级。

图1 既有重力式挡土墙安全评估指标体系Fig.1 Existing Gravity Retaining Wall Safety Assessment Index System

张翔宇等人［8］建立包括总体评估与细部评估两部分的既有重力式挡土墙安全评估体系，并针对该评估体系提出确定挡土墙安全等级和安全状态的具体评估方法；陈跃起［9］通过具体项目与统计分析，对近年来重力式挡土墙频频发生事故总结了设计、施工和不利的外界条件3 个方面的原因，并对这些方面存在的问题提出了一些控制措施和建议。张金安等人［10］通过将地基承载力与抗倾覆计算相结合，从力矩平衡的基本原理出发判断出规范公式有误，并得出正确的抗倾覆计算方法和公式。

同时随着科技的进步，许多工程情况可以通过软件［11-12］对实际情况进行模拟分析，解决了工程中因现场调查麻烦不便而导致的评估不准确。通过现场检测与模拟分析共同对重力式挡土墙的安全进行评估，成为了目前工程中的主流方式。

2 工程概况

2.1 场地概况

工程位于黄埔区南岗街沙步村沙步四横路。部分地形如图2 所示，本次工程范围为DK0+350～DK0+650 段，长度约300 m。挡土墙位于河岸边上，设置有防护栏杆，另一侧为道路，挡土墙形式为浆砌毛石重力式挡土墙，毛石为中微风化花岗岩，图3为沙布四横路的平面图。

图2 沙布村旧村改造项目部分地形Fig.2 Partial Topographic of the Old Village Reconstruction Project of Shaabu Village

图3 沙布四横路平面Fig.3 Plan of Shabu Four Road

如图4 所示，沙步四横路K0+350～K0+540 道路高程及设计高程基本相等，K0+540～K0+650段高程相差较大，且实际道路高程起伏明显。

图4 沙布四横路平纵缩图Fig.4 Shabu Four Horizontal Road Flat and Vertical Shrinkage Diagram （m）

2.2 墙身断面尺寸情况

由于该挡土墙位于河岸边，且年代久远，无相关勘察设计资料，为了确定挡土墙尺寸以及持力层，需要采用多种方法对挡土墙进行全面检查。本工程经过现场踏勘，根据挡土墙周边情况及实际状况，结合后续使用情况，综合采用了部分断面开挖、钻探、水下勘察等多种型式结合的方式，从而摸清了挡土墙尺寸以及持力层情况，对后续计算分析提供了重要的依据。

根据现场检测，挡土墙确定为重力式挡土墙，尺寸分为3 种：K0+350～K0+450 段、K0+500～K0+580 段和K0+580～K0+650 段。K0+350～K0+450 段挡土墙长100 m，高2.8 m，墙顶宽0.6 m，墙底宽1.6 m，挡土墙正面面向池塘为直立面，背面为斜面。挡土墙背面土层为杂填土，基础持力层为中粗砂；K0+500～K0+580 段挡土墙长80 m，高2.4 m，墙顶宽0.8 m，K0+580～K0+650 段挡土墙长70 m，高2.6 m，墙顶宽0.7 m，基础持力层均为砂质粘性土，挡土墙示意图如图5所示。

图5 挡土墙示意图Fig.5 Schematic Diagram of Retaining Wall （mm）

2.3 砌筑砂浆抗压强度检测

为了检测混凝土强度情况，通过现场取样，采用贯入法进行检测，根据《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程：JGJ/T 136—2007》，每段随机各检查3 处挡墙砌筑砂浆的抗压强度，检验结果如表1所示。

表1 砌筑砂浆抗压强度检测Tab.1 Testing of the Compressive Strength of Masonry Mortar

2.4 挡土墙裂缝及变形情况

如图6 所示，通过现场走访，发现在K0+350～K0+450、K0+500～K0+580、K0+580～K0+650三段挡土墙在接缝处均存在塌落和裂缝，除此之外，其余部位没有发现裂缝。三段挡土墙均没有明显水平及竖向位移，从顶部俯视，贴墙面侧视，均未发现墙体有倾斜，墙体顶部除接缝处有塌落外，其余地方均匀平整，无明显沉降，挡土墙基本没有发生变形。

图6 挡土墙现状Fig.6 Status of Retaining Wall

3 计算分析

3.1 计算参数

根据相关调查、设计资料和现场勘探情况，采用理正岩土挡土墙设计软件进行复核计算，对现状挡墙的抗倾覆、抗滑移、基础承载力、墙身强度以及后续需要加高、加设护栏的可行性进行分析。

挡土墙顶部荷载按人行道和车行道分别取5 kN/m2和10 kN/m2荷载，按18 kN/m3的重度换算成土柱分别为0.278 m和0.556 m，实取0.3 m和0.6 m，再加上设计高程和道路高程计算出最大高差（见表2），即为计算施加土柱高度（安全起见当高差为负数时取高差为0）。计算相关参数如表2～表3所示。

表2 道路、土层及挡土墙等相关参数Tab.2 Related Parameters Such As Road，Soil Layer and Retaining Wall

表3 岩土计算参数Tab.3 Geotechnical Calculation Parameters

3.2 计算结果

考虑挡土墙正面为池塘，分别取池塘水深0 m、1 m、2 m 进行复核计算分析，挡土墙后填土标高为道路的设计标高，计算结果如表4～表6所示。

表4 K0+350～K0+450段挡土墙复核计算结果Tab.4 Calculation Results of K0+350～K0+450

3.2.1 K0+350～K0+450段挡土墙

K0+350～K0+450段挡土墙计算结果如表4所示。

由计算结果可知，道路改造完工后，K0+350～K0+450 段挡土墙前水深分别为0 m、1 m、2 m 时，挡土墙的抗滑移安全系数、抗倾覆安全系数、地基承载力均不满足文献［1］要求。

3.2.2 K0+500～K0+580段挡土墙

K0+500～K0+580段挡土墙计算结果如表5所示。

表5 K0+500～K0+580段挡土墙计算结果Tab.5 Calculation Results of K0+500～K0+580

由计算结果可知，道路改造完工后，K0+500～K0+580 段挡土墙前水深为0 m、1 m 时，挡土墙的抗滑移安全系数不满足文献［1］要求；K0+500～K0+580 段挡土墙前水深为2 m时，挡土墙的安全系数满足文献［1］要求。

3.2.3 K0+580～K0+650段挡土墙

K0+580～K0+650段挡土墙计算结果如表6所示。

表6 K0+580～K0+650段计算结果Tab.6 Calculation Results of K0+580～K0+650

由计算结果可知，道路改造完工后，K0+580～K0+650 段挡土墙墙前水深为0 m、1 m、2 m 时，挡土墙的抗滑移安全系数、抗倾覆安全系数、地基承载力及墙体承载力均不满足文献［1］要求。

4 结语

本文基于前人重力式挡土墙的安全评估分析的研究经验，对广州黄埔沙步四横路既有挡土墙的安全性进行评估，主要包括场地调查、墙身断面尺寸检查、砌筑砂浆抗压强度检测、挡土墙变形及裂缝检查、挡墙结构强度检测，现结合现场勘察、抽样检测及结构复核分析结果，对该挡土墙的安全评估结论综述如下：

⑴三段挡土墙在接缝处均存在塌落和裂缝，但无明显变形。

⑵道路改造完工后，K0+350～K0+450 段挡土墙前水深为0 m、1 m、2 m时，挡土墙的抗滑移安全系数、抗倾覆安全系数、地基承载力均不满足文献［1］要求。

⑶K0+500～K0+580 段挡土墙前水深为0 m、1 m时，挡土墙的抗滑移安全系数不满足文献［1］要求；K0+500～K0+580 段挡土墙前水深为2 m 时，挡土墙的安全系数满足文献［1］要求。

⑷道路改造完工后，K0+580～K0+650 段挡土墙墙前水深为0 m、1 m、2 m 时，挡土墙的抗滑移安全系数、抗倾覆安全系数、地基承载力及墙体承载力均不满足文献［1］要求。

基于现场的工程实际情况与分析对沙步四横路既有挡土墙提出处理建议如下：

⑴道路改造施工前，建议对K0+350～K0+450 及K0+500～K0+650段挡土墙进行加固，如加固实施难度较大，也可考虑拆除重建。

⑵加固方法可采用增大挡土墙截面、增设锚杆等。

⑶加固或拆除重建应由有相应资质的单位进行设计和施工。

通过具体案例的分析与对前人经验的学习，运用现场检测与软件分析的方法对既有河岸重力式挡土墙的安全进行评估，以此形成行之有效的河岸重力式挡土墙检测与评估技术，为今后相关工程提供经验与参考依据。