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【摘 要】 A区某段防汛墙墙顶高程绝大部分低于设计高程（4.5m），通过现场普查发现防汛墙墙面存在小裂缝，墙面剥落，墙体混凝土局部有胀裂和错缝的现象，部分墙段沉降严重，并与相邻墙段脱开，墙体之间伸缩缝缺损，墙体多处也存在蜂窝和麻面现象以及受水体污染墙体显得较为陈旧。根据本次检测结果，对本段防汛墙进行了复核计算，复核计算结果表明：①本次复核的河道护岸岸段挡墙墙顶高程绝大部分低于规划所需的防汛墙顶高程;②经抗渗复核计算本段防汛墙在反向工况下防渗长度满足相关规范要求，正向工况下在现有排水棱体不失效的前提下，能够满足防渗要求;③经整体稳定复核计算，本段防汛墙整体稳定在现状河床泥面条件下，整体稳定性均满足相关规范的要求;④经桩基础承载力和变形复核计算，本段河道护岸挡墙在正常工况下，桩基竖向承载力与水平变位均满足相关规范的要求。
【关键词】 防汛墙;检测;计算
前言：
为加强A区防汛墙的养护管理，保障防汛安全，依据上海市防汛条例、上海市河道管理条例以及参照《上海市黄浦江防汛墙安全鉴定暂行办法》的有关要求，我于2013年10月对检测范围内的河道护岸进行现场安全检测，并对典型断面进行复核计算，为河道护岸结构的安全鉴定及管理工作提供依据。
1 工程概况
本次进行安全结构检测的河道岸段范围分布在A区，检测长度为196m。
通过对现状河道护岸的资料收集和分析，并结合现场踏勘，需检测的护岸结构均有一定的使用年限，护岸挡墙现状结构主要为L型钢筋砼桩基挡墙结构，所采用的墙体材料主要为钢筋混凝土。由于受墙后超载、地面沉降、水流冲刷、日晒雨淋以及船只撞击，岸墙出现不均匀沉降、伸缩缝处错开、外表凹凸不平，墙段之间参差不齐，表面老化，墙身及底板损坏较多，造成安全隐患和景观障碍。（见图1）。
图1 A区某段防汛墙
2 检测依据
2.1检测依据
（1）《上海市黄浦江防汛墙安全鉴定暂行办法》，沪水[2003]829号
（2）《水利水电工程测量规范》，SL197—97
（3）《水工混凝土试验规程》SL352—2006
（4）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2001
（5）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）
（6）《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）
（7）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）
（8）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）
（9）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
（10）《板桩码头设计与施工规范》（JTJ292-98）
（11）《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）
（12）《水工混凝土设计规范》（SL/T191-96）
（13）《水工混凝土设计规范》（SL203-97）
（14）《城市工程地球物理探测规范》（CJJ7-2007）
（15）其他相关规程规范
3 检测项目及仪器设备
3.1检测项目
依据有关文件、规程规范及相关要求，结合工程实际情况，确定对本段防汛墙进行以下项目的检测：
主要包括防汛墙的外观质量、层面高程、墙前泥面线高程、混凝土强度、混凝土碳化深度、钢筋锈蚀程度、基础缺陷检测等。其中外观质量巡查为该防汛墙全段检测。
3.2检测仪器设备
检测的项目、方法、数量和仪器设备见表1。
表1 检测项目、方法、数量和仪器设备一览表
检测项目 检测方法 检测数量 检测仪器与设备
防汛墙
结构
外观质量 量测法 全程 数码相机、钢直尺
层面高程 水准测量 全程 精密水准仪
防汛墙断面尺寸 量测法 5个断面 钢尺
墙前泥面线 量测法 5个断面 测绳、花杆
钢筋布置 钢筋探测法 5个断面 ZBL-R602型混凝土钢筋检测仪
钢筋保护层厚度
钢筋锈蚀 量测法 2个断面 游标卡尺
混凝土强度 回弹法 5个断面 ZC3-A型混凝土回弹仪
混凝土碳化深度 酚酞试剂法 5个断面 1%酚酞酒精试剂，游标卡尺
基础结构 内部质量、深度及范围 探地雷达法 200m SIR-20型探地雷达
4 检测结果
4.1外观质量检测
防汛墙现场外观检测主要是针对防汛墙缺陷进行检测，包括墙体混凝土剥蚀、缺损、连接缝填料脱落，墙体露筋及钢筋锈蚀，墙身贯穿性裂缝，破墙时造成结构坍塌，墙体止水带拉断、沉降缝充填材料脱落以及基础空洞等等不利状况。对缺陷的调查主要采用现场巡查的方法，通过图片、文字的记录对防汛墙的现状进行详细的记录，分析防汛墙产生损坏的原因。对于基础存在的不利缺陷，可通过物探的方法进行探测，综合分析。通过对上述混凝土防汛墙的现场调查，发现主要完损情况如下：
4.1.1防汛墙墙身
（1）墙体下沉、外移、倾斜、结构失稳情况
本段防汛墙连接处出现明显移位、破损（见图2）;
图2 本段防汛墙连接处出现明显移位、破损
（2）墙体局部胀裂、破损情况
本段防汛墙上部混凝土骨料外露（见图3）;墙身表面的混凝土出现破损，剥蚀（见图4）;下坎严重破损（见图5）。
图3 本段防汛墙上部混凝土骨料外露，局部损坏严重
图4 本段防汛墙墙身表面的混凝土出现破损，剥蚀 图5 本段防汛墙下坎严重破损
（3）墙体存在的贯穿性裂缝
本段局部防汛墙上部出现长裂缝，并向墙身下部延伸（见图6）;
图6 局部防汛墙上部出现长裂缝，并向墙身下部延伸
本段局部防汛墙墙身表面出现长裂缝，延伸至下部（见图7）。
4.1.2墙后地坪概况
本段防汛墙墙后为2.8m的绿化种植带，绿化种植带后为围墙，局部墙后堆载土石（见图8～图9）。
图7 局部防汛墙墙身表面出现长裂缝，延伸至下部
图8 本段防汛墙墙后地坪（1） 图9 本段防汛墙墙后地坪（2）
（2）防汛墙后地坪沉降、开裂、渗漏等异常情况
本段防汛墙墙后地坪均无沉降、开裂、渗透等异常情况。
4.2层面高程及墙前泥面线检测
防汛墙主体为钢筋混凝土结构，层面高程测量内容包括墙顶（测量结果见表2）、墙前泥面、墙后路面等相对标高。墙前泥面线采用测绳测量，测点布置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图），泥面线检测结果见附图（实测泥面曲线图）
对防汛墙顶面高程，采用精密水准仪进行水准闭合测量，墙顶测量点布置图如附图所示。高程测量基准点为上海市测绘办公室2006年公布的水准点，点号为4-127A，高程分别为3.800m。根据测量的墙顶高程的数据表明，本段防汛墙现在的墙顶高程绝大部分低于设计高程（4.5m），差值在-0.274～0.397m之间。
表2 本段防汛墙墙顶高程列表
点号 高程（m） 点号 高程（m） 点号 高程（m）
S1 4.8729 S15 4.2485 S29 4.2482
S2 4.8787 S16 4.2481 S30 4.2495
S3 4.8971 S17 4.2257 S31 4.2564
S4 4.8847 S18 4.2362 S32 4.2540
S5 4.8624 S19 4.2261 S33 4.2585
S6 4.8764 S20 4.2304 S34 4.2564
S7 4.8580 S21 4.2282 S35 4.2604
S8 4.8627 S22 4.2319 S36 4.2636
S9 4.8579 S23 4.2404 S37 4.2686
S10 4.8637 S24 4.2420 S38 4.2722
S11 4.8307 S25 4.2365 S39 4.2808
S12 4.2640 S26 4.2409 S40 4.2896
S13 4.2507 S27 4.2382
S14 4.2441 S28 4.2522
4.3混凝土强度及碳化深度检测
现场采用回弹法对防汛墙的上部混凝土结构进行强度检测，这样可以避免取芯破损法给原结构带来的不利影响。
采用回弹法检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构的检测面，缓慢施压，避免冲击，准确读数，快速复位。测点宜在测区内均匀分布，相邻的两测点距离不宜小于20mm，测点不应在气孔或外漏的石子上，同一测点只应弹击一次，每一个测区应记取16个回弹值，从16个值中剔除最大的3个值与最小的3个值，剩余的10个按照下式计算：
（1）
式中：——测区平均回弹值，精确至0.1;
——第i个测点的回弹值
防汛墙混凝土强度检测结果见表3。
对于防汛墙，需检测混凝土碳化深度，它是钢筋混凝土结构耐久性检测重要项目之一，本段检测断面位置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图）。
在选定的混凝土检测位置上凿孔，凿孔可用电锤、冲击钻、钢凿等，测孔的直径为12～25mm，视碳化深度的大小而定。再用吹气球将孔内混凝土粉尘和碎屑清扫干净，并不得用清水擦洗;同时，采用浓度为1%的酚酞酒精试剂滴在孔洞内壁的边缘处。滴入酚酞酒精试剂后，未碳化的混凝土变为红色，已碳化的混凝土不变色，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具量测已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。检测结果见表3。
表3 防汛墙混凝土强度检测结果
序号 断面位置 平均回弹值 碳化深度（mm） 换算强度（MPa）
1 本段防汛墙（24+387） 44.6 7.0 31.0
45.7 7.0 32.6
46.6 6.0 33.9
47.5 7.0 35.2
2 本段防汛墙（24+423） 52.6 6.0 43.3
48.6 6.0 36.9
52.4 6.0 43.0
52.3 6.0 42.8
3 本段防汛墙（24+469） 39.8 7.0 24.7
41.0 7.0 26.2
37.6 7.0 22.0
40.0 6.0 25.0
4 本段防汛墙（24+502） 37.0 7.0 21.3
38.5 7.0 23.1
36.8 6.0 21.1
36.7 6.0 21.0
5 本段防汛墙（24+538） 45.6 7.0 32.5
42.5 7.0 28.1
45.4 6.0 32.2
43.0 6.0 28.9
从表3可以看出，抽检断面的混凝土强度推定值介于21.0～43.3之间;混凝土碳化深度的平均值在6mm～7mm之间。 4.4钢筋布置与保护层厚度检测
钢筋保护层厚度检测利用电磁波的原理，采用钢筋测试仪在构件上移动探头探出钢筋分布位置并直接测试出保护层厚度。
本次检测断面的钢筋保护层厚度检测部位、结果及其平均值见表4，钢筋分布（间距）见表5，断面位置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图）
表4 钢筋保护层厚度检测结果
检测部位 最大值（mm） 最小值（mm） 平均值（mm）
本段防汛墙（24+387） 纵向 53 47 52
横向 50 46 48
本段防汛墙（24+423） 纵向 52 48 50
横向 57 49 55
本段防汛墙（24+469） 纵向 41 35 38
横向 43 37 40
本段防汛墙（24+502） 纵向 56 45 48
横向 59 51 55
本段防汛墙（24+538） 纵向 55 49 53
横向 46 42 43
表5 钢筋分布（间距）检测结果
检测部位 最大值（mm） 最小值（mm） 平均值（mm）
本段防汛墙（24+387） 纵向 270 230 250
横向 230 180 200
本段防汛墙（24+423） 纵向 280 210 250
横向 260 200 230
本段防汛墙（24+469） 纵向 210 170 180
横向 230 180 200
本段防汛墙（24+502） 纵向 290 220 260
横向 260 240 250
本段防汛墙（24+538） 纵向 280 230 250
横向 290 240 250
检测结果表明，所检测部位的纵向钢筋保护层厚度平均值在38～53mm之间，横向钢筋保护层厚度平均值在43～55mm之间。纵向钢筋间距平均值在180～260mm之间，横向钢筋间距平均值在200～250mm之间。
4.5钢筋锈蚀检测
对防汛墙钢筋的锈蚀程度采用全数普查和重点抽查，对有损坏、锈蚀严重的结构构件进行全面细致的检查，详细记录构件损坏程度，主要抽查的构件位置及钢筋锈蚀程度如表6所示：
表6 钢筋锈蚀检测成果表
序号 位置 原有钢筋直径（mm） 钢筋锈蚀深度（mm）
1 本段防汛墙（24+423） 16 约2.0
2 本段防汛墙（24+502） 16 约1.5
钢筋具体锈蚀程度如下：
本段防汛墙（24+423），钢筋锈蚀程度约为2.0mm（见图10）;本段防汛墙（24+502），钢筋锈蚀程度约为1.5mm（见图11）。
图10 本段防汛墙（24+423），钢筋锈蚀程度约为2.0mm
图11 本段防汛墙（24+502），钢筋锈蚀程度约为1.5mm
5 安全复核计算
根据以上的防汛墙现状和检测结果，对本段防汛墙进行了复核计算。
5.1基本资料
（1）复核建筑物级别：上游工程等别为三等，护岸工程等级为3级水工建筑物。
（2）除涝标准：二十年一遇24小时降雨不受涝，与城市雨水排水“一年一遇”排水标准相适应。
（3）抗震标准：7度。
（4）通航标准：苏州河上游通航标准为Ⅵ级航道。
（5）设计水位：本段防汛墙设计高水位为4.1m，相应地下水位为现状地坪以下0.5m;常水位为2.0～2.5m;设计低水位（预降水位）为2.0m;校核低水位为1.28m，最低通航水位为1.88m。
（6）建筑物设计墙顶高程：本段防汛墙设计墙顶高程4.1m+0.4m（安全加高）=4.5m。
（7）设计墙后地面超载5kN/m2（墙后为城市道路按20kN/m2）;
（8）本段防汛墙地质资料参考相对应地质资料。
5.2复核计算条件
本段河道护岸断面为L型钢筋砼桩基挡墙结构，设计墙顶高程4.5m，底板厚450mm，面高程为2.0m，底板下设两排方桩。墙身采用“L”型钢筋砼，墙后为防汛通道。具体结构断面见图12。
图12 本段防汛墙断面图
5.3复核计算结果及分析
根据复核计算内容要求，选取本段防汛墙的典型断面进行安全复核计算。
5.3.1墙顶高程复核
根据上海市防汛墙加高加固工程的有关规定，防汛墙墙顶高程按设计高水位安全超高（包括波浪高）确定。即：
墙顶高程=设计高水位+安全超高。
本段防汛墙设计高水位为4.11m，加上安全超高0.4m，则墙顶高程需达到4.5m。设计墙顶高程为4.5m，由于沉降等因素，实际墙顶高程为4.237m，不满足防汛要求。
5.3.2防渗复核
防渗计算的水位组合见表7，渗径系数根据《水闸设计规范》的规定，②层土为砂质粉土，取勃莱系数C=9.0。渗透压力计算采用规范推荐的改进阻力系数法。
表7 防渗计算水位组合
工况 墙后地下水位（m） 墙前设计水位（m）
正向工况 墙后地坪下0.5m 2.0
反向工况 墙后地坪 4.11
渗流稳定针对高水位和低水位两种工况进行防渗计算，墙后填土高程取现状实测高程。计算结果见表8。
表8 防渗计算成果表
断面 设计工况 防渗设计 渗流计算 底部防渗 断面防渗长度Ls（m） J出口 J水平
本段防汛墙 正向 18 6 0.499 0.136
反向 2.7 6 0.040 0.021
*表中J出口<[J出口]=0.3和J水平<[J水平]=0.06，则满足抗渗要求，其中[J出口]和[J水平]由《水闸设计规范》表6.0.4确定。
由上述计算结果可见，本段防汛墙在反向工况下能满足渗径要求，正向工况下不能满足渗径要求，但本段防汛墙通长布置300×300排水棱体，碎石外包250g/m2土工布，Φ60@2500硬塑管流，因此在实际正常运行过程中，在不考虑排水棱体失效的前提下，上述防汛墙在正向工况下能满足防渗要求。
5.3.3整体稳定复核
整体圆弧滑动稳定计算采用理正边坡模块进行计算，挡墙采用理正挡墙模块进行计算。
（1）计算水位组合
计算的水位组合如表9所示。
表9 整体稳定计算水位组合
工况 水位（m）
墙后 墙前
设计低水位 4.0 1.28
地震工况 3.5 2.0
（2）主要参数
墙后回填土：干密度γd=14.5kN/m3;
水上土体自然容重γ=19.0kN/m3（饱和容重γsat=20.0kN/m3），等代内摩擦角φ=25°;
水下土体浮容重γ浮=8kN/m3，等代内摩擦角φ=20°。
（3）计算原理
①边坡稳定复核计算
根据《堤防工程设计规范》（GB5028-98），采用土力学中的瑞典条分法，即假定滑动为圆弧进行计算。
（a）施工期（总应力法）
（2）
（b）水位降落期（总应力法）
（3）
（c）稳定渗流期（有效应力法）
（4）
式（2）、（3）和（4）中：
l──单个土条的滑动面长度（m）;
W──条块重力，（kN）;
W1──在堤坡外水位以上的条块重力（kN）;
W2──在堤坡外水位以下的条块重力（kN）;
Z──堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）;
μ──稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙水压力（kPa）;
μi──水位降落前堤身中的孔隙水压力（kPa）;
β──条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间夹角（度）;
γw──水的重度;
Cμ，φμ（快剪或不排水剪指标），Ccμ，φcμ（固结快剪或固结不排水剪指标），C?，φ?（慢剪或固结排水剪指标）──土的抗剪强度指标（kN/m3，度）。
②防汛墙稳定复核计算
防汛墙计算原理如下：
（a）抗滑稳定系数：
（5）
式（5）中：
——挡土墙及上部覆土的总重（kN）;
——墙后主动土压力的水平向分量（kN）;
——墙后主动土压力的竖直向分力（kN）;
——墙底与地基土之间的摩擦系数;
——基础的重量（kN）。
（b）抗倾覆稳定系数：
（6）
式（6）中：
——墙后主动土压力的水平向分力对墙趾的力臂;
——墙后主动土压力的竖直向分力对墙趾的力臂;
——挡土墙及上部覆土的总重对墙趾的力臂。其余符号意义同前。
（c）地基承载力
（7）
式（7）中：
、、——承载力系数，按内摩擦角设计值查表确定;
——地基土的粘聚力设计值（kPa）;
——基础宽度（m）;
——基础埋置深度（m）;
——基础地面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度;
——基础地面以上土的加权平均重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度;
——基础形状系数：
——矩形基础的长度（m）;
——矩形基础的宽度（m），对于圆形基础，取，D为圆形基础直径。
③桩基承载力计算原理
根据《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999），当没有进行桩的静载荷试验，按地基土对桩的支承能力确定单桩的竖向承载力设计值时，可根据土层条件由下式估算：
（8）
（9）
式（8）、（9）中：
Up——桩身截面周长（m）;
fsi——桩侧第i层土的极限摩阻力标准值（kPa）;
fp——桩端处土的极限端阻力标准值（kPa）;
li——第i层土的厚度（m）;
Ap——桩端横截面面积（m2）;
γs——总侧摩阻力的分项系数;
γp——桩端阻力的分项系数;
Rpk——桩端极限阻力标准值（kN）;
Rsk——桩侧总极限阻力标准值（kN）。
根据式（9）计算的，查的分项系数、，从而计算桩基承载力。
④桩基结构计算
参照《公路桥涵地基与基础设计规范》、《港口工程桩基规范》和《板桩码头设计与施工规范》的桩基内力和位移计算的相关内容，本工程防汛墙高桩承台桩基计算方法采用“m”法，将地基土视为弹性变形介质，其地基系数在地面（或最大冲刷线）处为零，并随深度成比例增长，基础与土之间的粘着力和摩阻力均不考虑，计算方法图示见图13。根据近年来对上海地区防汛墙桩基计算的经验，m值取2500～3500kN/m4，计算泥面线考虑到河床冲刷和疏浚超挖的因素。 图13 “m”法计算示意图
5.3.4计算结果及分析
经过分析现状断面资料，结合地质条件，选取本段防汛墙一个典型断面进行计算，计算结果如表10、表11所示。
由计算结果可知，在设计低水位工况和地震工况下，防汛墙的整体稳定安全系数满足规范要求。
表10 边坡整体稳定复核计算
断面编号 边坡稳定安全系数K（括号内为规范允许值）
设计低水位工况 地震工况
本段防汛墙
1.486（1.30） 1.371（1.20）
表11 防汛墙桩基复核计算结果
断面型式 桩基竖向承载力（kN） 桩顶水平位移（mm）
计算值 允许值 计算值 允许值
本段防汛墙 前方桩 112.05 120 6.84 10
后方桩 27.08 120 6.84 10
由计算结果可知，防汛墙的桩基竖向承载力和桩顶水平位移满足要求。
5.4复核计算结论
（1）本段防汛墙的墙顶设计高程绝大部分不满足相应岸段设计标准防汛安全的需要，具体情况见表2。考虑到防汛墙使用多年，地基固结沉降已基本完成，在短期内没有改造计划安排的前提下，建议采取临时加高措施，保证局部岸段的防汛安全。
（2）经抗渗复核计算，本段防汛墙在反向工况下防渗长度满足相关规范要求，正向工况下在现有排水棱体不失效的前提下，能够满足防渗要求。
（3）经整体稳定复核计算，本段防汛墙的整体稳定在现状河床泥面条件下，整体稳定性均满足相关规范的要求。若进行防汛墙改造，河道宽度按规划实施，将需对现状防汛墙按照规划要求重新复核。
（4）经桩基础承载力和变形复核计算，本段防汛墙在正常工况下，桩基竖向承载力与水平变位均满足相关规范的要求。
6 结论与建议
6.1现场检测及复核计算结论
（1）根据测量结果表明，本段防汛墙现在的墙顶高程绝大部分低于设计高程（4.5m）。
（2）通过现场普查发现防汛墙墙面存在小裂缝，墙面剥落，墙体混凝土局部有胀裂和错缝的现象，部分墙段沉降严重，并与相邻墙段脱开，墙体之间伸缩缝缺损，墙体多处也存在蜂窝和麻面现象以及受水体污染墙体显得较为陈旧。
（3）根据本次检测结果，对本段防汛墙进行了复核计算，由于现状防汛墙的桩基和墙身内部结构无法检测，因此防汛墙断面结构由现场测量及对照收集的资料进行确定，复核计算结果表明：①本次复核的河道护岸岸段挡墙墙顶高程绝大部分低于规划所需的防汛墙顶高程;②经抗渗复核计算本段防汛墙在反向工况下防渗长度满足相关规范要求，正向工况下在现有排水棱体不失效的前提下，能够满足防渗要求;③经整体稳定复核计算，本段防汛墙整体稳定在现状河床泥面条件下，整体稳定性均满足相关规范的要求;④经桩基础承载力和变形复核计算，本段河道护岸挡墙在正常工况下，桩基竖向承载力与水平变位均满足相关规范的要求。
6.2建议
经现场踏勘和检测，本段防汛墙墙身局部存在裂缝、墙面剥落、防汛墙分段衔接处伸缩缝局部胀裂、伸缩缝填充材料老化、部分压顶和墙身存在裂缝现象。
（1）建议对以上部位进行适当的修补，如：形成孔洞的部位应采用高标号素砼（不低于C30）予以填充，防汛墙产生的裂缝采用化学灌浆修补等，具体处理方案应根据现场的实际情况结合检测结果和复核计算结果综合考虑而定。
（2）严禁河道两侧防汛墙内侧大量的堆载，河道岸线内侧6m范围内超载小于5kN/m2。
（3）伸缩缝脱落部位采用低发泡聚乙烯泡沫板填充，表面用单组份聚胺密封膏封嵌。
（4）若本段防汛墙改造，河道宽度及河床过水断面按规划实施，将需对现状防汛墙按照规划要求重新复核计算。
【关键词】 防汛墙;检测;计算
前言：
为加强A区防汛墙的养护管理，保障防汛安全，依据上海市防汛条例、上海市河道管理条例以及参照《上海市黄浦江防汛墙安全鉴定暂行办法》的有关要求，我于2013年10月对检测范围内的河道护岸进行现场安全检测，并对典型断面进行复核计算，为河道护岸结构的安全鉴定及管理工作提供依据。
1 工程概况
本次进行安全结构检测的河道岸段范围分布在A区，检测长度为196m。
通过对现状河道护岸的资料收集和分析，并结合现场踏勘，需检测的护岸结构均有一定的使用年限，护岸挡墙现状结构主要为L型钢筋砼桩基挡墙结构，所采用的墙体材料主要为钢筋混凝土。由于受墙后超载、地面沉降、水流冲刷、日晒雨淋以及船只撞击，岸墙出现不均匀沉降、伸缩缝处错开、外表凹凸不平，墙段之间参差不齐，表面老化，墙身及底板损坏较多，造成安全隐患和景观障碍。（见图1）。
图1 A区某段防汛墙
2 检测依据
2.1检测依据
（1）《上海市黄浦江防汛墙安全鉴定暂行办法》，沪水[2003]829号
（2）《水利水电工程测量规范》，SL197—97
（3）《水工混凝土试验规程》SL352—2006
（4）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2001
（5）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）
（6）《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）
（7）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）
（8）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）
（9）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
（10）《板桩码头设计与施工规范》（JTJ292-98）
（11）《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）
（12）《水工混凝土设计规范》（SL/T191-96）
（13）《水工混凝土设计规范》（SL203-97）
（14）《城市工程地球物理探测规范》（CJJ7-2007）
（15）其他相关规程规范
3 检测项目及仪器设备
3.1检测项目
依据有关文件、规程规范及相关要求，结合工程实际情况，确定对本段防汛墙进行以下项目的检测：
主要包括防汛墙的外观质量、层面高程、墙前泥面线高程、混凝土强度、混凝土碳化深度、钢筋锈蚀程度、基础缺陷检测等。其中外观质量巡查为该防汛墙全段检测。
3.2检测仪器设备
检测的项目、方法、数量和仪器设备见表1。
表1 检测项目、方法、数量和仪器设备一览表
检测项目 检测方法 检测数量 检测仪器与设备
防汛墙
结构
外观质量 量测法 全程 数码相机、钢直尺
层面高程 水准测量 全程 精密水准仪
防汛墙断面尺寸 量测法 5个断面 钢尺
墙前泥面线 量测法 5个断面 测绳、花杆
钢筋布置 钢筋探测法 5个断面 ZBL-R602型混凝土钢筋检测仪
钢筋保护层厚度
钢筋锈蚀 量测法 2个断面 游标卡尺
混凝土强度 回弹法 5个断面 ZC3-A型混凝土回弹仪
混凝土碳化深度 酚酞试剂法 5个断面 1%酚酞酒精试剂，游标卡尺
基础结构 内部质量、深度及范围 探地雷达法 200m SIR-20型探地雷达
4 检测结果
4.1外观质量检测
防汛墙现场外观检测主要是针对防汛墙缺陷进行检测，包括墙体混凝土剥蚀、缺损、连接缝填料脱落，墙体露筋及钢筋锈蚀，墙身贯穿性裂缝，破墙时造成结构坍塌，墙体止水带拉断、沉降缝充填材料脱落以及基础空洞等等不利状况。对缺陷的调查主要采用现场巡查的方法，通过图片、文字的记录对防汛墙的现状进行详细的记录，分析防汛墙产生损坏的原因。对于基础存在的不利缺陷，可通过物探的方法进行探测，综合分析。通过对上述混凝土防汛墙的现场调查，发现主要完损情况如下：
4.1.1防汛墙墙身
（1）墙体下沉、外移、倾斜、结构失稳情况
本段防汛墙连接处出现明显移位、破损（见图2）;
图2 本段防汛墙连接处出现明显移位、破损
（2）墙体局部胀裂、破损情况
本段防汛墙上部混凝土骨料外露（见图3）;墙身表面的混凝土出现破损，剥蚀（见图4）;下坎严重破损（见图5）。
图3 本段防汛墙上部混凝土骨料外露，局部损坏严重
图4 本段防汛墙墙身表面的混凝土出现破损，剥蚀 图5 本段防汛墙下坎严重破损
（3）墙体存在的贯穿性裂缝
本段局部防汛墙上部出现长裂缝，并向墙身下部延伸（见图6）;
图6 局部防汛墙上部出现长裂缝，并向墙身下部延伸
本段局部防汛墙墙身表面出现长裂缝，延伸至下部（见图7）。
4.1.2墙后地坪概况
本段防汛墙墙后为2.8m的绿化种植带，绿化种植带后为围墙，局部墙后堆载土石（见图8～图9）。
图7 局部防汛墙墙身表面出现长裂缝，延伸至下部
图8 本段防汛墙墙后地坪（1） 图9 本段防汛墙墙后地坪（2）
（2）防汛墙后地坪沉降、开裂、渗漏等异常情况
本段防汛墙墙后地坪均无沉降、开裂、渗透等异常情况。
4.2层面高程及墙前泥面线检测
防汛墙主体为钢筋混凝土结构，层面高程测量内容包括墙顶（测量结果见表2）、墙前泥面、墙后路面等相对标高。墙前泥面线采用测绳测量，测点布置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图），泥面线检测结果见附图（实测泥面曲线图）
对防汛墙顶面高程，采用精密水准仪进行水准闭合测量，墙顶测量点布置图如附图所示。高程测量基准点为上海市测绘办公室2006年公布的水准点，点号为4-127A，高程分别为3.800m。根据测量的墙顶高程的数据表明，本段防汛墙现在的墙顶高程绝大部分低于设计高程（4.5m），差值在-0.274～0.397m之间。
表2 本段防汛墙墙顶高程列表
点号 高程（m） 点号 高程（m） 点号 高程（m）
S1 4.8729 S15 4.2485 S29 4.2482
S2 4.8787 S16 4.2481 S30 4.2495
S3 4.8971 S17 4.2257 S31 4.2564
S4 4.8847 S18 4.2362 S32 4.2540
S5 4.8624 S19 4.2261 S33 4.2585
S6 4.8764 S20 4.2304 S34 4.2564
S7 4.8580 S21 4.2282 S35 4.2604
S8 4.8627 S22 4.2319 S36 4.2636
S9 4.8579 S23 4.2404 S37 4.2686
S10 4.8637 S24 4.2420 S38 4.2722
S11 4.8307 S25 4.2365 S39 4.2808
S12 4.2640 S26 4.2409 S40 4.2896
S13 4.2507 S27 4.2382
S14 4.2441 S28 4.2522
4.3混凝土强度及碳化深度检测
现场采用回弹法对防汛墙的上部混凝土结构进行强度检测，这样可以避免取芯破损法给原结构带来的不利影响。
采用回弹法检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构的检测面，缓慢施压，避免冲击，准确读数，快速复位。测点宜在测区内均匀分布，相邻的两测点距离不宜小于20mm，测点不应在气孔或外漏的石子上，同一测点只应弹击一次，每一个测区应记取16个回弹值，从16个值中剔除最大的3个值与最小的3个值，剩余的10个按照下式计算：
（1）
式中：——测区平均回弹值，精确至0.1;
——第i个测点的回弹值
防汛墙混凝土强度检测结果见表3。
对于防汛墙，需检测混凝土碳化深度，它是钢筋混凝土结构耐久性检测重要项目之一，本段检测断面位置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图）。
在选定的混凝土检测位置上凿孔，凿孔可用电锤、冲击钻、钢凿等，测孔的直径为12～25mm，视碳化深度的大小而定。再用吹气球将孔内混凝土粉尘和碎屑清扫干净，并不得用清水擦洗;同时，采用浓度为1%的酚酞酒精试剂滴在孔洞内壁的边缘处。滴入酚酞酒精试剂后，未碳化的混凝土变为红色，已碳化的混凝土不变色，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具量测已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。检测结果见表3。
表3 防汛墙混凝土强度检测结果
序号 断面位置 平均回弹值 碳化深度（mm） 换算强度（MPa）
1 本段防汛墙（24+387） 44.6 7.0 31.0
45.7 7.0 32.6
46.6 6.0 33.9
47.5 7.0 35.2
2 本段防汛墙（24+423） 52.6 6.0 43.3
48.6 6.0 36.9
52.4 6.0 43.0
52.3 6.0 42.8
3 本段防汛墙（24+469） 39.8 7.0 24.7
41.0 7.0 26.2
37.6 7.0 22.0
40.0 6.0 25.0
4 本段防汛墙（24+502） 37.0 7.0 21.3
38.5 7.0 23.1
36.8 6.0 21.1
36.7 6.0 21.0
5 本段防汛墙（24+538） 45.6 7.0 32.5
42.5 7.0 28.1
45.4 6.0 32.2
43.0 6.0 28.9
从表3可以看出，抽检断面的混凝土强度推定值介于21.0～43.3之间;混凝土碳化深度的平均值在6mm～7mm之间。 4.4钢筋布置与保护层厚度检测
钢筋保护层厚度检测利用电磁波的原理，采用钢筋测试仪在构件上移动探头探出钢筋分布位置并直接测试出保护层厚度。
本次检测断面的钢筋保护层厚度检测部位、结果及其平均值见表4，钢筋分布（间距）见表5，断面位置见附图（测点、测线及检测断面平面布置图）
表4 钢筋保护层厚度检测结果
检测部位 最大值（mm） 最小值（mm） 平均值（mm）
本段防汛墙（24+387） 纵向 53 47 52
横向 50 46 48
本段防汛墙（24+423） 纵向 52 48 50
横向 57 49 55
本段防汛墙（24+469） 纵向 41 35 38
横向 43 37 40
本段防汛墙（24+502） 纵向 56 45 48
横向 59 51 55
本段防汛墙（24+538） 纵向 55 49 53
横向 46 42 43
表5 钢筋分布（间距）检测结果
检测部位 最大值（mm） 最小值（mm） 平均值（mm）
本段防汛墙（24+387） 纵向 270 230 250
横向 230 180 200
本段防汛墙（24+423） 纵向 280 210 250
横向 260 200 230
本段防汛墙（24+469） 纵向 210 170 180
横向 230 180 200
本段防汛墙（24+502） 纵向 290 220 260
横向 260 240 250
本段防汛墙（24+538） 纵向 280 230 250
横向 290 240 250
检测结果表明，所检测部位的纵向钢筋保护层厚度平均值在38～53mm之间，横向钢筋保护层厚度平均值在43～55mm之间。纵向钢筋间距平均值在180～260mm之间，横向钢筋间距平均值在200～250mm之间。
4.5钢筋锈蚀检测
对防汛墙钢筋的锈蚀程度采用全数普查和重点抽查，对有损坏、锈蚀严重的结构构件进行全面细致的检查，详细记录构件损坏程度，主要抽查的构件位置及钢筋锈蚀程度如表6所示：
表6 钢筋锈蚀检测成果表
序号 位置 原有钢筋直径（mm） 钢筋锈蚀深度（mm）
1 本段防汛墙（24+423） 16 约2.0
2 本段防汛墙（24+502） 16 约1.5
钢筋具体锈蚀程度如下：
本段防汛墙（24+423），钢筋锈蚀程度约为2.0mm（见图10）;本段防汛墙（24+502），钢筋锈蚀程度约为1.5mm（见图11）。
图10 本段防汛墙（24+423），钢筋锈蚀程度约为2.0mm
图11 本段防汛墙（24+502），钢筋锈蚀程度约为1.5mm
5 安全复核计算
根据以上的防汛墙现状和检测结果，对本段防汛墙进行了复核计算。
5.1基本资料
（1）复核建筑物级别：上游工程等别为三等，护岸工程等级为3级水工建筑物。
（2）除涝标准：二十年一遇24小时降雨不受涝，与城市雨水排水“一年一遇”排水标准相适应。
（3）抗震标准：7度。
（4）通航标准：苏州河上游通航标准为Ⅵ级航道。
（5）设计水位：本段防汛墙设计高水位为4.1m，相应地下水位为现状地坪以下0.5m;常水位为2.0～2.5m;设计低水位（预降水位）为2.0m;校核低水位为1.28m，最低通航水位为1.88m。
（6）建筑物设计墙顶高程：本段防汛墙设计墙顶高程4.1m+0.4m（安全加高）=4.5m。
（7）设计墙后地面超载5kN/m2（墙后为城市道路按20kN/m2）;
（8）本段防汛墙地质资料参考相对应地质资料。
5.2复核计算条件
本段河道护岸断面为L型钢筋砼桩基挡墙结构，设计墙顶高程4.5m，底板厚450mm，面高程为2.0m，底板下设两排方桩。墙身采用“L”型钢筋砼，墙后为防汛通道。具体结构断面见图12。
图12 本段防汛墙断面图
5.3复核计算结果及分析
根据复核计算内容要求，选取本段防汛墙的典型断面进行安全复核计算。
5.3.1墙顶高程复核
根据上海市防汛墙加高加固工程的有关规定，防汛墙墙顶高程按设计高水位安全超高（包括波浪高）确定。即：
墙顶高程=设计高水位+安全超高。
本段防汛墙设计高水位为4.11m，加上安全超高0.4m，则墙顶高程需达到4.5m。设计墙顶高程为4.5m，由于沉降等因素，实际墙顶高程为4.237m，不满足防汛要求。
5.3.2防渗复核
防渗计算的水位组合见表7，渗径系数根据《水闸设计规范》的规定，②层土为砂质粉土，取勃莱系数C=9.0。渗透压力计算采用规范推荐的改进阻力系数法。
表7 防渗计算水位组合
工况 墙后地下水位（m） 墙前设计水位（m）
正向工况 墙后地坪下0.5m 2.0
反向工况 墙后地坪 4.11
渗流稳定针对高水位和低水位两种工况进行防渗计算，墙后填土高程取现状实测高程。计算结果见表8。
表8 防渗计算成果表
断面 设计工况 防渗设计 渗流计算 底部防渗 断面防渗长度Ls（m） J出口 J水平
本段防汛墙 正向 18 6 0.499 0.136
反向 2.7 6 0.040 0.021
*表中J出口<[J出口]=0.3和J水平<[J水平]=0.06，则满足抗渗要求，其中[J出口]和[J水平]由《水闸设计规范》表6.0.4确定。
由上述计算结果可见，本段防汛墙在反向工况下能满足渗径要求，正向工况下不能满足渗径要求，但本段防汛墙通长布置300×300排水棱体，碎石外包250g/m2土工布，Φ60@2500硬塑管流，因此在实际正常运行过程中，在不考虑排水棱体失效的前提下，上述防汛墙在正向工况下能满足防渗要求。
5.3.3整体稳定复核
整体圆弧滑动稳定计算采用理正边坡模块进行计算，挡墙采用理正挡墙模块进行计算。
（1）计算水位组合
计算的水位组合如表9所示。
表9 整体稳定计算水位组合
工况 水位（m）
墙后 墙前
设计低水位 4.0 1.28
地震工况 3.5 2.0
（2）主要参数
墙后回填土：干密度γd=14.5kN/m3;
水上土体自然容重γ=19.0kN/m3（饱和容重γsat=20.0kN/m3），等代内摩擦角φ=25°;
水下土体浮容重γ浮=8kN/m3，等代内摩擦角φ=20°。
（3）计算原理
①边坡稳定复核计算
根据《堤防工程设计规范》（GB5028-98），采用土力学中的瑞典条分法，即假定滑动为圆弧进行计算。
（a）施工期（总应力法）
（2）
（b）水位降落期（总应力法）
（3）
（c）稳定渗流期（有效应力法）
（4）
式（2）、（3）和（4）中：
l──单个土条的滑动面长度（m）;
W──条块重力，（kN）;
W1──在堤坡外水位以上的条块重力（kN）;
W2──在堤坡外水位以下的条块重力（kN）;
Z──堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）;
μ──稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙水压力（kPa）;
μi──水位降落前堤身中的孔隙水压力（kPa）;
β──条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间夹角（度）;
γw──水的重度;
Cμ，φμ（快剪或不排水剪指标），Ccμ，φcμ（固结快剪或固结不排水剪指标），C?，φ?（慢剪或固结排水剪指标）──土的抗剪强度指标（kN/m3，度）。
②防汛墙稳定复核计算
防汛墙计算原理如下：
（a）抗滑稳定系数：
（5）
式（5）中：
——挡土墙及上部覆土的总重（kN）;
——墙后主动土压力的水平向分量（kN）;
——墙后主动土压力的竖直向分力（kN）;
——墙底与地基土之间的摩擦系数;
——基础的重量（kN）。
（b）抗倾覆稳定系数：
（6）
式（6）中：
——墙后主动土压力的水平向分力对墙趾的力臂;
——墙后主动土压力的竖直向分力对墙趾的力臂;
——挡土墙及上部覆土的总重对墙趾的力臂。其余符号意义同前。
（c）地基承载力
（7）
式（7）中：
、、——承载力系数，按内摩擦角设计值查表确定;
——地基土的粘聚力设计值（kPa）;
——基础宽度（m）;
——基础埋置深度（m）;
——基础地面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度;
——基础地面以上土的加权平均重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度;
——基础形状系数：
——矩形基础的长度（m）;
——矩形基础的宽度（m），对于圆形基础，取，D为圆形基础直径。
③桩基承载力计算原理
根据《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999），当没有进行桩的静载荷试验，按地基土对桩的支承能力确定单桩的竖向承载力设计值时，可根据土层条件由下式估算：
（8）
（9）
式（8）、（9）中：
Up——桩身截面周长（m）;
fsi——桩侧第i层土的极限摩阻力标准值（kPa）;
fp——桩端处土的极限端阻力标准值（kPa）;
li——第i层土的厚度（m）;
Ap——桩端横截面面积（m2）;
γs——总侧摩阻力的分项系数;
γp——桩端阻力的分项系数;
Rpk——桩端极限阻力标准值（kN）;
Rsk——桩侧总极限阻力标准值（kN）。
根据式（9）计算的，查的分项系数、，从而计算桩基承载力。
④桩基结构计算
参照《公路桥涵地基与基础设计规范》、《港口工程桩基规范》和《板桩码头设计与施工规范》的桩基内力和位移计算的相关内容，本工程防汛墙高桩承台桩基计算方法采用“m”法，将地基土视为弹性变形介质，其地基系数在地面（或最大冲刷线）处为零，并随深度成比例增长，基础与土之间的粘着力和摩阻力均不考虑，计算方法图示见图13。根据近年来对上海地区防汛墙桩基计算的经验，m值取2500～3500kN/m4，计算泥面线考虑到河床冲刷和疏浚超挖的因素。 图13 “m”法计算示意图
5.3.4计算结果及分析
经过分析现状断面资料，结合地质条件，选取本段防汛墙一个典型断面进行计算，计算结果如表10、表11所示。
由计算结果可知，在设计低水位工况和地震工况下，防汛墙的整体稳定安全系数满足规范要求。
表10 边坡整体稳定复核计算
断面编号 边坡稳定安全系数K（括号内为规范允许值）
设计低水位工况 地震工况
本段防汛墙
1.486（1.30） 1.371（1.20）
表11 防汛墙桩基复核计算结果
断面型式 桩基竖向承载力（kN） 桩顶水平位移（mm）
计算值 允许值 计算值 允许值
本段防汛墙 前方桩 112.05 120 6.84 10
后方桩 27.08 120 6.84 10
由计算结果可知，防汛墙的桩基竖向承载力和桩顶水平位移满足要求。
5.4复核计算结论
（1）本段防汛墙的墙顶设计高程绝大部分不满足相应岸段设计标准防汛安全的需要，具体情况见表2。考虑到防汛墙使用多年，地基固结沉降已基本完成，在短期内没有改造计划安排的前提下，建议采取临时加高措施，保证局部岸段的防汛安全。
（2）经抗渗复核计算，本段防汛墙在反向工况下防渗长度满足相关规范要求，正向工况下在现有排水棱体不失效的前提下，能够满足防渗要求。
（3）经整体稳定复核计算，本段防汛墙的整体稳定在现状河床泥面条件下，整体稳定性均满足相关规范的要求。若进行防汛墙改造，河道宽度按规划实施，将需对现状防汛墙按照规划要求重新复核。
（4）经桩基础承载力和变形复核计算，本段防汛墙在正常工况下，桩基竖向承载力与水平变位均满足相关规范的要求。
6 结论与建议
6.1现场检测及复核计算结论
（1）根据测量结果表明，本段防汛墙现在的墙顶高程绝大部分低于设计高程（4.5m）。
（2）通过现场普查发现防汛墙墙面存在小裂缝，墙面剥落，墙体混凝土局部有胀裂和错缝的现象，部分墙段沉降严重，并与相邻墙段脱开，墙体之间伸缩缝缺损，墙体多处也存在蜂窝和麻面现象以及受水体污染墙体显得较为陈旧。
（3）根据本次检测结果，对本段防汛墙进行了复核计算，由于现状防汛墙的桩基和墙身内部结构无法检测，因此防汛墙断面结构由现场测量及对照收集的资料进行确定，复核计算结果表明：①本次复核的河道护岸岸段挡墙墙顶高程绝大部分低于规划所需的防汛墙顶高程;②经抗渗复核计算本段防汛墙在反向工况下防渗长度满足相关规范要求，正向工况下在现有排水棱体不失效的前提下，能够满足防渗要求;③经整体稳定复核计算，本段防汛墙整体稳定在现状河床泥面条件下，整体稳定性均满足相关规范的要求;④经桩基础承载力和变形复核计算，本段河道护岸挡墙在正常工况下，桩基竖向承载力与水平变位均满足相关规范的要求。
6.2建议
经现场踏勘和检测，本段防汛墙墙身局部存在裂缝、墙面剥落、防汛墙分段衔接处伸缩缝局部胀裂、伸缩缝填充材料老化、部分压顶和墙身存在裂缝现象。
（1）建议对以上部位进行适当的修补，如：形成孔洞的部位应采用高标号素砼（不低于C30）予以填充，防汛墙产生的裂缝采用化学灌浆修补等，具体处理方案应根据现场的实际情况结合检测结果和复核计算结果综合考虑而定。
（2）严禁河道两侧防汛墙内侧大量的堆载，河道岸线内侧6m范围内超载小于5kN/m2。
（3）伸缩缝脱落部位采用低发泡聚乙烯泡沫板填充，表面用单组份聚胺密封膏封嵌。
（4）若本段防汛墙改造，河道宽度及河床过水断面按规划实施，将需对现状防汛墙按照规划要求重新复核计算。