某小区挡土墙质量检测及安全性评估

吴庆庆 （舒城县建筑工程质量安全监督站，安徽 六安 231300）

0 引言

挡土墙是指支承路基填土或山坡土体以防止填土或土体变形失稳的构筑物。挡土墙的常用结构型式有重力式、扶壁式、悬臂式、U 型结构、板桩式和空箱式等，其主要使用的材料有砖砌体、毛石、素混凝土、钢筋混凝土等。

目前，对于挡土墙的安全评估还没有正式的国家标准及规范，各个检测机构的检测没有统一的标准，而且对重力式挡土墙的质量检测及安全评估较多，对加固后的扶壁式挡土墙研究颇少。田雁南[1]从重力式挡土墙表观状况、墙身材料及受力状况三大方面综合考虑，评估挡土墙的安全性；杨昊等[2]通过实体检测，并结合墙体稳定性验算对其进行安全评级；祖萍萍等[3]通过对挡土墙外观检测、墙背回填土层性状勘探、墙身材料强度及尺寸检测、墙背泄水孔和滤水层的设置情况、挡土墙稳定性验算等方面进行综合安全评估。

本文结合上述学者总结的安全评估方法和以往工程实践经验，对本工程关于加固后的扶壁式挡土墙重点从以下几个方面进行安全性评估，即挡土墙周边环境调查、挡土墙质量缺陷及损伤情况检测、挡土墙实体质量检测、挡土墙泄水孔设置情况调查、挡土墙安全性验算。

1 工程概况

某小区挡土墙工程（以下简称“挡土墙”）位于某县人民法院对面山沟中，工程于2019 年6 月开工，目前已完工并投入使用。现为了解挡土墙安全现状，委托检测单位进行检测。

委托单位未能提供挡土墙工程原设计图纸资料，根据委托单位提供的挡土墙工程加固设计图纸显示，抗震设防烈度为6 度，结构安全等级为二级；挡土墙底部采用桩基础，混凝土强度等级为C35；挡土墙墙身混凝土强度等级为C30，上部墙身厚度为300mm，下部墙身厚度为500mm。2019 年完成挡土墙包括双排间距1．5m 直径600mm 钻孔灌注桩以及上部设置承台、立板及剪力墙，2021 年对挡土墙工程被动区域进行了增设支撑加固。挡土墙平面位置布置图见图1。

图1 挡土墙平面布置图

2 挡土墙周边环境调查

对挡土墙周边环境调查有利于了解挡土墙所处的地理位置是否有利，有利于了解挡土墙与周边建筑物的附属关系，有利于剖析挡土墙的整体受力体系，这是安全性评估的一大前提。

经现场查勘发现，挡土墙东西两侧嵌入山体，南侧为道路和21 号楼，北侧为综合楼，综合楼离挡土墙距离约1～4m，综合楼纵向范围内挡土墙顶部与建筑物之间采用后浇梁板混凝土结构连接（详见图2）；南侧为小区道路地面，地面标高基本与挡土墙顶部齐平（详见图3）；综合楼西侧范围内挡土墙设有两道支撑，综合楼东侧范围内挡土墙设有三道支撑（详见图4 和图5）。实测挡土墙最大高度约11．5m。

图2 挡土墙综合楼的连接方式

图3 挡土墙南侧小区道路地面

图4 挡土墙东侧支撑现状

图5 挡土墙西侧支撑现状

3 挡土墙裂缝、质量缺陷及损伤情况调查

挡土墙墙体自身的外观调查检测主要为墙身的裂缝情况、墙身质量缺陷及损伤。挡土墙裂缝主要分为水平裂缝、斜裂缝和垂直裂缝三类，其中水平裂缝对挡土墙的安全性影响最大，其次是斜裂缝，影响相对较小的是垂直裂缝，墙体开裂是挡土墙失稳破坏的前兆。因此，挡土墙的裂缝情况检测是外观检查的重点。

经普查，综合楼西侧范围内挡土墙墙体上存在两道斜向裂缝，测得最大裂缝宽度为1．4mm，未发现其余部位挡土墙存在因荷载因素引起的结构性受力裂缝以及因钢筋锈蚀因素引起的顺钢筋方向裂纹、保护层脱落等现象，亦未见露筋、蜂窝、孔洞等明显施工质量缺陷。挡土墙现状基本良好，未见墙体存在因倾覆、滑移等变形造成的墙体开裂、底部及周围土体蠕滑变形等破坏现象。

4 挡土墙实体质量检测

挡土墙实体质量检测是挡土墙安全性评估中的一大重要环节，其包括墙身混凝土强度检测、墙身钢筋配置检测、挡土墙倾斜率监测和墙身厚度检测四大方面。

4.1 挡土墙墙身混凝土强度

墙身混凝土强度检测一般使用回弹法和取芯法，其中回弹法方便快捷且无损伤，是混凝土强度检测中使用最广泛的方法之一。本工程现场采用回弹法对挡土墙墙身混凝土强度进行检测，结果见表1。抽检挡土墙墙身现龄期混凝土强度推定值达到设计强度等级要求。

表1 挡土墙墙身混凝土强度检测结果汇总表（单位：MPa）

4.2 挡土墙墙身钢筋间距

挡土墙墙身钢筋配置检测包含对钢筋保护层、钢筋直径、钢筋间距等方面的检测，鉴于本工程实际情况，对挡土墙不同位置抽检钢筋间距。

现场采用钢筋定位仪及钢卷尺对挡土墙墙身钢筋间距进行检测，结果见表2。抽检挡土墙墙身钢筋间距满足设计及验收规范要求。

表2 挡土墙墙身钢筋间距检测结果汇总表（单位：mm）

4.3 挡土墙倾斜率

为了评价挡土墙施工过程中的稳定程度并做出相关预报，需为业主、施工方及监理方提供预报数据，并跟踪和控制施工进程，为设计和施工组织的改进提供最直接的依据，对可能出现的险情及时发出警报，合理采用和调整相关施工工艺和步骤，达到信息化施工和取得最佳经济效益的目的。为开挖引起的边坡的蠕动变形提供技术依据，预测今后边坡的位移、变形的发展趋势；监测治理范围内暂时处于稳定状态的潜在滑坡变形体，预测、预报工程施工及其它外界因素对坡体稳定性的影响，以便对防治方案及时做出补充和调整。因此，对挡土墙采取长期动态监测。其中，挡土墙倾斜监测精度不宜低于1．5mm，报警值为30mm，变化速率15mm·d-1，达到监测报警值后应立即采取稳定边坡措施。

根据委托单位提供的监测资料显示，挡土墙在2020 年08 月16 日-2020年12 月10 日期间的倾斜度基本保持稳定状态。现场采用电子全站仪对挡土墙墙身倾斜率进行检测，结果见表3。抽检挡土墙墙身实测倾斜率在0．45%～0．48%。

表3 挡土墙墙身倾斜率检测结果汇总表

4.4 挡土墙墙身厚度

现场采用钢卷尺在泄水孔位置处对挡土墙下部墙身厚度进行检测，结果见表4。抽检挡土墙墙身厚度满足设计及验收规范要求。

表4 挡土墙墙身厚度检测结果汇总表 （单位：mm）

5 泄水孔设置情况调查

边坡支挡结构排水系统包括渗流沟和仰斜式排水孔。仰斜式排水孔是排泄挖方边坡上地下水的有效措施，当坡面上有集中地下水时，采用仰斜式排水孔排泄，且成群布置，能取得较好的效果；当坡面上无集中地下水，但土质潮湿、含水量高，如高液限土、红黏土、膨胀土边坡，设置渗沟能有效排泄坡体中地下水，提高土体强度，增强边坡稳定性。

泄水孔是否设置或者设置是否合理，是日常挡土墙检测环节中最容易忽视的一点。挡土墙的设计是依据天然地基的容许承载力和自然状态下的墙背土体的土压力。如果排水设施设置不当，容易增加地基和墙背土体的含水率，从而导致地基承载力降低和土压力增加。同时，土体内含水过多会产生一定的静水压力，对挡土墙的稳定性和强度都产生一定的影响[3]。挡土墙排水设施设置不当是导致其倒塌的一大原因，据不完全统计，由于排水不善而导致挡土墙倒塌的事故占80%以上。张燕[4]在文中叙述南京某学校边坡处重力式挡土墙结构在施工过程中墙顶部出现变形，向外凸出，且墙身已出现多处裂缝，经调查及分析，挡土墙部分泄水孔布置及间距不符合规范要求是主要原因之一，之后对其采取了相应的加固处理措施。卢文浩等[5]对某一扶壁式挡土墙倒塌调查分析中表明，由于排水系统未按设计施工，在连续降雨后因排水不善造成主动土压力增大，从而引发挡土墙失稳倒塌。夏秀武[6]在对某一五层砖混住宅旁的毛石挡土墙倒塌鉴定分析中，指出泄水孔孔径不满足规范要求是导致挡土墙失稳倒塌的一大重要原因。因此，挡土墙排水系统的设置是整个挡土墙设计中的不可忽视的一环，设置有效的排水设施是保证挡土墙安全性的措施。

经现场调查，挡土墙底部设有泄水孔，且墙背均设有滤水层，泄水孔间距不等，离地面高度约0．5～1．0m，且泄水孔直径及间距均符合规范要求[7]，泄水孔基本通畅，未见明显堵塞现象。

6 挡土墙安全性验算

挡土墙的安全性验算包括挡土墙自身稳定性验算和墙身截面强度验算两个方面。挡土墙的稳定性验算和强度验算，主要是根据其滑移稳定性系数Kc、倾覆稳定性系数K0、基底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。

挡土墙稳定性通常需要考虑抗滑移稳定性和抗倾覆稳定，《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）[8]中给出了相关计算方法，如式（1）、式（2）所示。规范中规定挡土墙抗滑移稳定性系数应大于等于1．3，抗倾覆稳定系数应大于等于1．6。

式中：G 为挡土墙每延米自重；α 为挡土墙墙背的倾角；α0为挡土墙基底的倾角；δ 为土对挡土墙墙背的摩擦角（根据挡土墙墙背粗糙情况以及排水性能从规范查表可得）；μ 为土对挡土墙基底的摩擦系数（由试验确定或者根据土的类别从规范中查表可得）。

式中：z为土压力作用点至墙踵的高度；x0为挡土墙中心至墙趾的水平距离；b为基底的水平投影宽度。

经验算，挡土墙抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性均满足规范要求，截面强度也满足承载力要求。

7 检测结论

7.1 挡土墙实体质量及安全性验算

抽检挡土墙墙身现龄期混凝土强度推定值达到设计强度等级要求；抽检挡土墙墙身钢筋间距满足设计及验收规范要求；抽检挡土墙墙身倾斜率在0．45%～0．48%；抽检挡土墙墙身厚度满足设计及验收规范要求。

经现场调查，挡土墙底部设有泄水孔，且墙背均设有滤水层，泄水孔间距不等，离地面高度约0．5～1．0m，泄水孔基本通畅，未见明显堵塞现象。经结构复核验算，挡土墙安全性满足规范要求。

7.2 挡土墙安全性评估和建议

挡土墙未发现因承载力和稳定性不足引起的挡土墙变形、开裂、滑移等现象，使用正常。但挡土墙通过钢筋混凝土构件支撑在建筑物上，自身未形成独立完整体系，传力路径不明确，若长期使用应整改挡土墙受力缺陷使其形成独立完整受力体系。

8 结语

本文提出的挡土墙安全性评估方法是在总结前人检测方法的基础上，并结合以往的挡土墙工程检测经验分析整理出来且对本工程加固后的扶壁式挡土墙安全评估行之有效的方法。类似本工程挡土墙的安全评估，首先就要调查挡土墙与周边环境的情况，而且不仅要细致观察墙身是否存在明显的裂缝情况，还要查看泄水孔是否设置合理、有没有堵塞，这是第一时间上判断挡土墙有无问题的最有效、最快捷的方法；其次是通过无损检测的方法，必要时需破损检测，收集现场实际情况的真实数据，一方面对比判断是否满足设计图纸和规范要求，另一方面为挡土墙安全性验算提供依据；最后通过实测数据进行墙身承载力验算和稳定性验算，最终综合分析原因，进行安全评估。

对于不同地理环境或不同地区的挡土墙影响其安全性评估的要素可能不同，各要素的权重利害也可能有所不同。因此，在实际应用过程中，应根据具体的情况对其合理地安全性评估，从而真正为挡土墙的病害治理提供科学可靠的依据。