水利工程中軟土地基上高填方剛性地基處理與設計原則分析

沈寧+宗亮

摘 要：隨著社會不斷進步，科技飛速發展，水利工程層出不窮，極大地促進了我國經濟全面發展。本文作者客觀分析了影響軟土地基上高填方剛性地基承載力因素，探討了軟土地基上高填方剛性地基處理以及設計原則。

關鍵詞：軟土地基；高填方；剛性；地基處理；設計原則；分析

中圖分類號：U612 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）03-0074-02

1 影響軟土地基上高填方地基承載力因素

在水利工程項目建設過程中，由于受到各種主客觀因素影響，出現各種問題，地基承載力較低，地基處理不當，大幅度降低了水利工程項目建設整體質量。這是因為填土、地基二者處于統一的網絡結構體系中，必須客觀分析影響軟土地基上高填方地基承載力各要素，堅持相關設計原則，科學、客觀處理該軟土類地基，提高軟土地基整體性能。

1.1 水利工程中軟土地基上高填方剛性基礎埋深影響

在分析水利工程中軟土地基上高填方剛性地基承載力過程中，相關人員必須根據水利工程項目建設地區具體情況，要準確把握軟土地基上高填方剛性地基承載力特征數值與基礎埋深以及基礎寬度之間的關系。在分析過程中，相關人員發現黏土、砂土二者地基承載力特征值和基礎埋深間存在某種關系，隨著基礎埋深不斷增加，這兩類地基承載力特征值也有所增加，處于非線性狀態，但達到一定程度后，增加的幅度會不斷減小，特別是黏土地基。具體來說，如果基礎埋深系數不超過5，地基承載力特征數值類似于線性增加，如果基礎埋深系數超過5，基礎埋深對地基承載力特征數值的影響會不斷減小。在計算中發現，基礎埋深系數為4的時候，黏土與砂土兩類地基承載力特征數值增長各不相同，前者增長了14.3%，后者增長了12.7%，軟土地基上高填方剛性地基受到基礎埋深較大影響。相應地，下面是軟土地基上高填方剛性地基承載力特征數值和基礎埋深關系結構示意圖。

1.2 水利工程中軟土地基上高填方剛性基礎寬度影響

就水利工程中軟土地基上高填方剛性地基來說，還會受到基礎寬度的影響，隨著基礎寬度系數不斷增大，砂土類型的地基承載力特征數值處于非線增加狀態，黏土類型的地基卻有所減小。在基礎寬度系數增加到6過程中，前者地基承載力特征數值明顯增長，增長了20.6%，后者處于“減小-提高-減小的狀態，5.1%是其最大的增長幅度，也就是說，在工程項目建設中，相關人員不需要客觀分析地基承載力寬度修正這一情況。

1.3 水利工程中軟土地基固結影響

水利工程中如果固結壓力相同，軟土地基固結度不斷增大，軟土地基的黏聚力、內摩擦角也會發生相應地變化，會有所提高。如果固結度相同，固結壓力不同，隨著固結壓力不斷增加，軟土黏聚力、內摩擦角都會明顯提高。如果二者受到復合影響，固結度又不大，軟土黏聚力、內摩擦角的變化不會特別明顯。在軟土地基固結壓力達到100kPa后，固結度也有所增長，達到92%后，黏聚力明顯提高了33%，內摩擦角明顯增大了49%，也就是說，軟土地基黏聚力、內摩擦角都受到軟土結度、固結壓力較大影響，隨著軟土地基固結度不斷增大，地基極限承載力也明顯提高，但達到已成程度后，增加的幅度有所減小。相應地，下面是軟土地基極限承載力增量和軟土地基固結度、固結壓力二者關系結構示意圖。

2 水利工程中軟土地基上高填方剛性地基處理以及設計原則

2.1 水利工程中地基處理寬度

在水利工程項目建設過程中，如果該建設地區的地基沒有得到合理化處理，結構將無法均勻受力，極易出現各種病害，降低地基質量。相關人員必須遵循相關原則，堅持具體問題具體分析的原則，科學設計建設地區地基寬度，準確把握地基含礫粉質黏土厚度，地基處理之后的彈性模量，其他相關參數保持不變。隨著地基處理寬度不斷增大，頂部土壓力、基底壓力會不斷減小，變化速率也會減小，相關人員必須結合建設地區地基具體情況，適當增加地基處理寬度，避免頂部應力過度集中，確保基礎寬度合理化，把握好軟土地基剪力、彎矩等，控制好其增幅。在此基礎上，相關人員要合理處理建設地區正下方的土體，有效分散頂部的應力，避免地基寬度處理成本的增加，提高地基整體性能的同時，為提高工程項目整體建設質量提供有利的保障。地基寬度處理之后，隨著地基寬度不斷增加，頂部土壓力、基底壓力二者處于緩慢變化中，逐漸處于穩定狀態，頂部土壓力、基底土壓力二者的增量必須小于10%。分析中，發現處理之后的地基寬度對彎矩的影響特別大，軸力受其影響最小，在地基寬度增加到一定程度后，建設地區最大軸力、剪力、彎矩等都有所減小，但其增幅不超過5%。

2.2 水利工程中地基處理深度

在處理軟土地基上高填方剛性基礎深度中，相關人員必須客觀分析結構受力狀態、地基處理深度二者之間的關系，以計算模型為基點，準確設置地基處理深度與寬度、地基彈性模量等，其他參數不變情況下，客觀分析頂部土壓力、基地壓力作用下，地基處理深度具體變化情況，科學處理地基深度，確保在基礎深度增加的情況下，結構最大軸力、剪力等增長速率不斷減小，基礎深度對剪力的影響不能小于軸力，最大彎矩增長速率也要有所增大。需要注意的是：在設計軟土地基上高填方剛性地基中，相關人員必須保障建設地區地基處理深度符合地基承載力、沉降控制方面的具體要求，避免出現額外增加地基處理深度的情況，避免工程項目成本的增加，也避免結構存在隱患問題，延長工程項目整體壽命。這是因為地基結構內力受地基處理深度的影響，二者屬于正比例關系，地基處理深度增大的基礎上，地基結構內力也會有所增大。

2.3 水利工程中地基處理剛度

相關人員還要客觀分析建設地區剛度、受力狀態二者的關系，根據地基彈性模量變化情況，把握好力學、物理等參數以及地基處理寬度與深度，圍繞軟土地基上高填方剛性地基設計原則，處理好建設地區地基剛度。處理之后，建設地區頂部土壓力、基底壓力在地基剛度作用下都有所增大，處于非線性增加狀態。以地基彈性模量為基點，如果其不超過120MPa，頂部土壓力、基底壓力在地基彈性模量增加情況下有所增大，如果其大于120MPa，頂部土壓力、基地壓力二者增加幅度必須小于5%。處理之后，隨著地基剛度不斷增加，結構內力也要有所增大，結構內力要逐漸處于平穩狀態，尤其是地基彈性模量超過120MPa，隨著地基彈性模量不斷增加，內力增幅要逐漸減小。在處理地基剛度之后，發現其對地基剪力的影響相當大，對地基軸力的影響最小。相應地，下面是結構內力、地基模量二者變化的具體規律。在處理地基剛度中，相關人員要綜合分析建設地區各方面情況，最好不要采用剛性樁復合地基，通常情況下，在地基剛度處理之后，其模量大都不會超過120MPa，而結構內力會受到地基模量的影響。針對這一情況，在水利工程項目建設中，相關人員必須準確把握沉降控制具體參數，科學處理建設地區地基剛度，避免地基剛度過大，超過規定的范圍，結構出現新的隱患問題。

3 結語

總而言之，在水利工程項目建設過程中，相關人員必須意識到的重要性，要以社會市場為導向，準確把握軟土地基上高填方剛性地基設計原則，結合建設地區各方面情況，準確把握軟土地基上剛性地基承載力影響因素，基礎深度、基礎寬度等，采用適宜的方法科學處理這類地基寬度、深度、剛度，確保其符合水利工程項目建設具體情況。以此，降低水利工程項目建設成本的基礎上，提高軟土地基上剛性地基整體性能，避免其存在各種隱患問題，提高水利工程項目建設整體質量，提高其運營效益。

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