水利工程中软土地基上高填方刚性地基处理与设计原则分析

    沈宁+宗亮

    

    

    摘 要：随着社会不断进步，科技飞速发展，水利工程层出不穷，极大地促进了我国经济全面发展。本文作者客观分析了影响软土地基上高填方刚性地基承载力因素，探讨了软土地基上高填方刚性地基处理以及设计原则。

    关键词：软土地基；高填方；刚性；地基处理；设计原则；分析

    中图分类号：U612 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）03-0074-02

    1 影响软土地基上高填方地基承载力因素

    在水利工程项目建设过程中，由于受到各种主客观因素影响，出现各种问题，地基承载力较低，地基处理不当，大幅度降低了水利工程项目建设整体质量。这是因为填土、地基二者处于统一的网络结构体系中，必须客观分析影响软土地基上高填方地基承载力各要素，坚持相关设计原则，科学、客观处理该软土类地基，提高软土地基整体性能。

    1.1 水利工程中软土地基上高填方刚性基础埋深影响

    在分析水利工程中软土地基上高填方刚性地基承载力过程中，相关人员必须根据水利工程项目建设地区具体情况，要准确把握软土地基上高填方剛性地基承载力特征数值与基础埋深以及基础宽度之间的关系。在分析过程中，相关人员发现黏土、砂土二者地基承载力特征值和基础埋深间存在某种关系，随着基础埋深不断增加，这两类地基承载力特征值也有所增加，处于非线性状态，但达到一定程度后，增加的幅度会不断减小，特别是黏土地基。具体来说，如果基础埋深系数不超过5，地基承载力特征数值类似于线性增加，如果基础埋深系数超过5，基础埋深对地基承载力特征数值的影响会不断减小。在计算中发现，基础埋深系数为4的时候，黏土与砂土两类地基承载力特征数值增长各不相同，前者增长了14.3%，后者增长了12.7%，软土地基上高填方刚性地基受到基础埋深较大影响。相应地，下面是软土地基上高填方刚性地基承载力特征数值和基础埋深关系结构示意图。

    1.2 水利工程中软土地基上高填方刚性基础宽度影响

    就水利工程中软土地基上高填方刚性地基来说，还会受到基础宽度的影响，随着基础宽度系数不断增大，砂土类型的地基承载力特征数值处于非线增加状态，黏土类型的地基却有所减小。在基础宽度系数增加到6过程中，前者地基承载力特征数值明显增长，增长了20.6%，后者处于“减小-提高-减小的状态，5.1%是其最大的增长幅度，也就是说，在工程项目建设中，相关人员不需要客观分析地基承载力宽度修正这一情况。

    1.3 水利工程中软土地基固结影响

    水利工程中如果固结压力相同，软土地基固结度不断增大，软土地基的黏聚力、内摩擦角也会发生相应地变化，会有所提高。如果固结度相同，固结压力不同，随着固结压力不断增加，软土黏聚力、内摩擦角都会明显提高。如果二者受到复合影响，固结度又不大，软土黏聚力、内摩擦角的变化不会特别明显。在软土地基固结压力达到100kPa后，固结度也有所增长，达到92%后，黏聚力明显提高了33%，内摩擦角明显增大了49%，也就是说，软土地基黏聚力、内摩擦角都受到软土结度、固结压力较大影响，随着软土地基固结度不断增大，地基极限承载力也明显提高，但达到已成程度后，增加的幅度有所减小。相应地，下面是软土地基极限承载力增量和软土地基固结度、固结压力二者关系结构示意图。

    2 水利工程中软土地基上高填方刚性地基处理以及设计原则

    2.1 水利工程中地基处理宽度

    在水利工程项目建设过程中，如果该建设地区的地基没有得到合理化处理，结构将无法均匀受力，极易出现各种病害，降低地基质量。相关人员必须遵循相关原则，坚持具体问题具体分析的原则，科学设计建设地区地基宽度，准确把握地基含砾粉质黏土厚度，地基处理之后的弹性模量，其他相关参数保持不变。随着地基处理宽度不断增大，顶部土压力、基底压力会不断减小，变化速率也会减小，相关人员必须结合建设地区地基具体情况，适当增加地基处理宽度，避免顶部应力过度集中，确保基础宽度合理化，把握好软土地基剪力、弯矩等，控制好其增幅。在此基础上，相关人员要合理处理建设地区正下方的土体，有效分散顶部的应力，避免地基宽度处理成本的增加，提高地基整体性能的同时，为提高工程项目整体建设质量提供有利的保障。地基宽度处理之后，随着地基宽度不断增加，顶部土压力、基底压力二者处于缓慢变化中，逐渐处于稳定状态，顶部土压力、基底土压力二者的增量必须小于10%。分析中，发现处理之后的地基宽度对弯矩的影响特别大，轴力受其影响最小，在地基宽度增加到一定程度后，建设地区最大轴力、剪力、弯矩等都有所减小，但其增幅不超过5%。

    2.2 水利工程中地基处理深度

    在处理软土地基上高填方刚性基础深度中，相关人员必须客观分析结构受力状态、地基处理深度二者之间的关系，以计算模型为基点，准确设置地基处理深度与宽度、地基弹性模量等，其他参数不变情况下，客观分析顶部土压力、基地压力作用下，地基处理深度具体变化情况，科学处理地基深度，确保在基础深度增加的情况下，结构最大轴力、剪力等增长速率不断减小，基础深度对剪力的影响不能小于轴力，最大弯矩增长速率也要有所增大。需要注意的是：在设计软土地基上高填方刚性地基中，相关人员必须保障建设地区地基处理深度符合地基承载力、沉降控制方面的具体要求，避免出现额外增加地基处理深度的情况，避免工程项目成本的增加，也避免结构存在隐患问题，延长工程项目整体寿命。这是因为地基结构内力受地基处理深度的影响，二者属于正比例关系，地基处理深度增大的基础上，地基结构内力也会有所增大。

    2.3 水利工程中地基处理刚度

    相关人员还要客观分析建设地区刚度、受力状态二者的关系，根据地基弹性模量变化情况，把握好力学、物理等参数以及地基处理宽度与深度，围绕软土地基上高填方刚性地基设计原则，处理好建设地区地基刚度。处理之后，建设地区顶部土压力、基底压力在地基刚度作用下都有所增大，处于非线性增加状态。以地基弹性模量为基点，如果其不超过120MPa，顶部土压力、基底压力在地基弹性模量增加情况下有所增大，如果其大于120MPa，顶部土压力、基地压力二者增加幅度必须小于5%。处理之后，随着地基刚度不断增加，结构内力也要有所增大，结构内力要逐渐处于平稳状态，尤其是地基弹性模量超过120MPa，随着地基弹性模量不断增加，内力增幅要逐渐减小。在处理地基刚度之后，发现其对地基剪力的影响相当大，对地基轴力的影响最小。相应地，下面是结构内力、地基模量二者变化的具体规律。在处理地基刚度中，相关人员要综合分析建设地区各方面情况，最好不要采用刚性桩复合地基，通常情况下，在地基刚度处理之后，其模量大都不会超过120MPa，而结构内力会受到地基模量的影响。针对这一情况，在水利工程项目建设中，相关人员必须准确把握沉降控制具体参数，科学处理建设地区地基刚度，避免地基刚度过大，超过规定的范围，结构出现新的隐患问题。

    3 结语

    总而言之，在水利工程项目建设过程中，相关人员必须意识到的重要性，要以社会市场为导向，准确把握软土地基上高填方刚性地基设计原则，结合建设地区各方面情况，准确把握软土地基上刚性地基承载力影响因素，基础深度、基础宽度等，采用适宜的方法科学处理这类地基宽度、深度、刚度，确保其符合水利工程项目建设具体情况。以此，降低水利工程项目建设成本的基础上，提高软土地基上刚性地基整体性能，避免其存在各种隐患问题，提高水利工程项目建设整体质量，提高其运营效益。

    参考文献：

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