水利工程中軟土地基上高填方剛性地基處理與設(shè)計(jì)原則分析

沈?qū)?宗亮

摘 要：隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，科技飛速發(fā)展，水利工程層出不窮，極大地促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)全面發(fā)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(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵詞：軟土地基；高填方；剛性；地基處理；設(shè)計(jì)原則；分析

中圖分類號(hào)：U612 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(xiàng)目建設(shè)過程中，由于受到各種主客觀因素影響，出現(xiàn)各種問題，地基承載力較低，地基處理不當(dāng)，大幅度降低了水利工程項(xiàng)目建設(shè)整體質(zhì)量。這是因?yàn)樘钔?、地基二者處于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(jiān)持相關(guān)設(shè)計(jì)原則，科學(xué)、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(chǔ)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(guān)人員必須根據(jù)水利工程項(xiàng)目建設(shè)地區(qū)具體情況，要準(zhǔn)確把握軟土地基上高填方剛性地基承載力特征數(shù)值與基礎(chǔ)埋深以及基礎(chǔ)寬度之間的關(guān)系。在分析過程中，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)黏土、砂土二者地基承載力特征值和基礎(chǔ)埋深間存在某種關(guān)系，隨著基礎(chǔ)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(tài)，但達(dá)到一定程度后，增加的幅度會(huì)不斷減小，特別是黏土地基。具體來說，如果基礎(chǔ)埋深系數(shù)不超過5，地基承載力特征數(shù)值類似于線性增加，如果基礎(chǔ)埋深系數(shù)超過5，基礎(chǔ)埋深對(duì)地基承載力特征數(shù)值的影響會(huì)不斷減小。在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)埋深系數(shù)為4的時(shí)候，黏土與砂土兩類地基承載力特征數(shù)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(chǔ)埋深較大影響。相應(yīng)地，下面是軟土地基上高填方剛性地基承載力特征數(shù)值和基礎(chǔ)埋深關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2 水利工程中軟土地基上高填方剛性基礎(chǔ)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(huì)受到基礎(chǔ)寬度的影響，隨著基礎(chǔ)寬度系數(shù)不斷增大，砂土類型的地基承載力特征數(shù)值處于非線增加狀態(tài)，黏土類型的地基卻有所減小。在基礎(chǔ)寬度系數(shù)增加到6過程中，前者地基承載力特征數(shù)值明顯增長，增長了20.6%，后者處于“減小-提高-減小的狀態(tài)，5.1%是其最大的增長幅度，也就是說，在工程項(xiàng)目建設(shè)中，相關(guān)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(jié)影響

水利工程中如果固結(jié)壓力相同，軟土地基固結(jié)度不斷增大，軟土地基的黏聚力、內(nèi)摩擦角也會(huì)發(fā)生相應(yīng)地變化，會(huì)有所提高。如果固結(jié)度相同，固結(jié)壓力不同，隨著固結(jié)壓力不斷增加，軟土黏聚力、內(nèi)摩擦角都會(huì)明顯提高。如果二者受到復(fù)合影響，固結(jié)度又不大，軟土黏聚力、內(nèi)摩擦角的變化不會(huì)特別明顯。在軟土地基固結(jié)壓力達(dá)到100kPa后，固結(jié)度也有所增長，達(dá)到92%后，黏聚力明顯提高了33%，內(nèi)摩擦角明顯增大了49%，也就是說，軟土地基黏聚力、內(nèi)摩擦角都受到軟土結(jié)度、固結(jié)壓力較大影響，隨著軟土地基固結(jié)度不斷增大，地基極限承載力也明顯提高，但達(dá)到已成程度后，增加的幅度有所減小。相應(yīng)地，下面是軟土地基極限承載力增量和軟土地基固結(jié)度、固結(jié)壓力二者關(guān)系結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)原則

2.1 水利工程中地基處理寬度

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，如果該建設(shè)地區(qū)的地基沒有得到合理化處理，結(jié)構(gòu)將無法均勻受力，極易出現(xiàn)各種病害，降低地基質(zhì)量。相關(guān)人員必須遵循相關(guān)原則，堅(jiān)持具體問題具體分析的原則，科學(xué)設(shè)計(jì)建設(shè)地區(qū)地基寬度，準(zhǔn)確把握地基含礫粉質(zhì)黏土厚度，地基處理之后的彈性模量，其他相關(guān)參數(shù)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(huì)不斷減小，變化速率也會(huì)減小，相關(guān)人員必須結(jié)合建設(shè)地區(qū)地基具體情況，適當(dāng)增加地基處理寬度，避免頂部應(yīng)力過度集中，確?；A(chǔ)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(chǔ)上，相關(guān)人員要合理處理建設(shè)地區(qū)正下方的土體，有效分散頂部的應(yīng)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(shí)，為提高工程項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)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(wěn)定狀態(tài)，頂部土壓力、基底土壓力二者的增量必須小于10%。分析中，發(fā)現(xiàn)處理之后的地基寬度對(duì)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(shè)地區(qū)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(chǔ)深度中，相關(guān)人員必須客觀分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)、地基處理深度二者之間的關(guān)系，以計(jì)算模型為基點(diǎn)，準(zhǔn)確設(shè)置地基處理深度與寬度、地基彈性模量等，其他參數(shù)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(xué)處理地基深度，確保在基礎(chǔ)深度增加的情況下，結(jié)構(gòu)最大軸力、剪力等增長速率不斷減小，基礎(chǔ)深度對(duì)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(shè)計(jì)軟土地基上高填方剛性地基中，相關(guān)人員必須保障建設(shè)地區(qū)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(xiàn)額外增加地基處理深度的情況，避免工程項(xiàng)目成本的增加，也避免結(jié)構(gòu)存在隱患問題，延長工程項(xiàng)目整體壽命。這是因?yàn)榈鼗Y(jié)構(gòu)內(nèi)力受地基處理深度的影響，二者屬于正比例關(guān)系，地基處理深度增大的基礎(chǔ)上，地基結(jié)構(gòu)內(nèi)力也會(huì)有所增大。

2.3 水利工程中地基處理剛度

相關(guān)人員還要客觀分析建設(shè)地區(qū)剛度、受力狀態(tài)二者的關(guān)系，根據(jù)地基彈性模量變化情況，把握好力學(xué)、物理等參數(shù)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(shè)計(jì)原則，處理好建設(shè)地區(qū)地基剛度。處理之后，建設(shè)地區(qū)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(tài)。以地基彈性模量為基點(diǎn)，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(jié)構(gòu)內(nèi)力也要有所增大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力要逐漸處于平穩(wěn)狀態(tài)，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(nèi)力增幅要逐漸減小。在處理地基剛度之后，發(fā)現(xiàn)其對(duì)地基剪力的影響相當(dāng)大，對(duì)地基軸力的影響最小。相應(yīng)地，下面是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、地基模量二者變化的具體規(guī)律。在處理地基剛度中，相關(guān)人員要綜合分析建設(shè)地區(qū)各方面情況，最好不要采用剛性樁復(fù)合地基，通常情況下，在地基剛度處理之后，其模量大都不會(huì)超過120MPa，而結(jié)構(gòu)內(nèi)力會(huì)受到地基模量的影響。針對(duì)這一情況，在水利工程項(xiàng)目建設(shè)中，相關(guān)人員必須準(zhǔn)確把握沉降控制具體參數(shù)，科學(xué)處理建設(shè)地區(qū)地基剛度，避免地基剛度過大，超過規(guī)定的范圍，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)新的隱患問題。

3 結(jié)語

總而言之，在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，相關(guān)人員必須意識(shí)到的重要性，要以社會(huì)市場為導(dǎo)向，準(zhǔn)確把握軟土地基上高填方剛性地基設(shè)計(jì)原則，結(jié)合建設(shè)地區(qū)各方面情況，準(zhǔn)確把握軟土地基上剛性地基承載力影響因素，基礎(chǔ)深度、基礎(chǔ)寬度等，采用適宜的方法科學(xué)處理這類地基寬度、深度、剛度，確保其符合水利工程項(xiàng)目建設(shè)具體情況。以此，降低水利工程項(xiàng)目建設(shè)成本的基礎(chǔ)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(xiàng)目建設(shè)整體質(zhì)量，提高其運(yùn)營效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉漢龍. 地基處理研究進(jìn)展[A]. 中國土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì).中國土木工程學(xué)會(huì)第十二屆全國土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C].中國土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì)：，2015：18.

[2]劉姍. 高填方路堤病害調(diào)查與模型試驗(yàn)研究[D].重慶交通大學(xué)，2011.

[3]王智超. 高填方路堤流變沉降本構(gòu)模型及其計(jì)算方法研究[D].湘潭大學(xué)，2011.

[4]靳軍偉. 高填方路基變剛度處理技術(shù)及設(shè)計(jì)方法研究[D].鄭州大學(xué)，2010.

[5]周俊磊. 軟土地基上高路堤拓寬工程的變形研究[D].華東交通大學(xué)，2009.