關于土木工程結構設計與地基加固技術認識

夏曉迪 樊蓓

摘要： 土木工程結構設計與地基加固技術是建筑工程項目中十分重要的組成部分，對最終的施工質量影響較大，因此需要對當前土木工程結構設計與地基加固技術有較為深刻的認識。 本文對此對其應用情況展開具體的探討。

關鍵詞：土木工程；結構設計；地基加固技術

一、土木工程結構設計

對于土木工程結構而言其設計目標首先就是對建筑的安全負責，即保證建筑的主體可以滿足使用要求，并符合安全性需求。一般房屋結構是由板、梁、墻、柱、基礎或直線形構件和桿、拱、殼等直線桿件或曲線、曲面形構件組成。梁是工程結構中的受彎構件，它承受板傳來的壓力及梁的自重，通常水平放置。梁按截面形式分為：矩形梁、T形梁、倒T形梁、Z 形梁、空腹梁等。柱的概述：柱在工程結構中主要承受壓力，主要承受梁傳來的壓力以及柱的自重。墻的長、寬兩方向尺寸遠大于其厚度，荷載作用方向與墻面平行，其作用效應為軸壓力，有時還可能有彎矩。這樣就要求做到以這些小點來注重土木工程結構設計中的細節問題。

在土木工程結構設計中，我們應該著重注意以下幾個方面：（1）結構計算，在這里我們講的是，設計的基礎形式是條形基礎，在確定基礎底面寬度時，依據的是地基承載力的設計值（新規范稱之為特征值），即b≥N/（f-rh）。h對于內墻、外墻取值不一樣，不少計算書中誤認為是一樣的。r應是基礎底面以上土的“平均重度”，r=20kN/m3，而學生常誤取為基礎底面以上“土的重度”。我們要嚴格分清其中的概念。（2）土建施工圖的重要性，平面圖與立面圖、剖面圖的配合建筑施工圖關鍵是平面圖、立面圖和剖面圖之間圖示內容一致，且相互補充。有的時候可能是因為初次繪制內容復雜的建筑施工圖，我們的設計者由于疏忽，沒有全局觀察，造成平立剖面圖的表達不一致。所以我們要做到各圖所注的標高、尺寸、定位軸線等在每張圖紙上都要認真核對無誤，這個作為一項基本要求，要求在工程結構設計中務必落實做好。（3）結構截面設計中我們要注意場地類別對抗震等級的影響，抗震等級對于框架截面設計的影響很大。一般情況下根據房屋高度和設防裂度從抗震規范中直接查出抗震等級，但對于“場地類別為Ⅰ類時，除6度外，可按表內降低1度所對應的抗震等級采取抗震構造措施，但相應的計算要求不應降低”。當采用Ⅰ類場地時，抗震計算的抗震等級與采取抗震構造措施的抗震等級不一樣。我們做到結構計算清楚明白，施工圖紙的清楚明確，同時我們也要注意場地類別對抗震等級的影響。

二、 地基加固的原理

當工程結構的荷載較大，地基土質又較軟弱（強度不足或壓縮性大），不能作為天然地基時，可針對不同情況，采取各種人工加固處理的方法，以改善地基性質、提高承載力、增加穩定性、減小地基變形和基礎埋置深度。地基加固的原理是：“將土質由松變實，將土的含水量由高變低”，即可達到地基加固的目的。

在擬定地基加固處理方案時，應充分考慮地基與上部結構共同工作的原則，從地基處理、建筑、結構設計和施工方面都應采取相應的措施進行綜合治理，其具體的措施有：改變建筑形體，簡化建筑平面；調整荷載差異；合理設置沉降縫；采用輕型結構、柔性結構；加強的整體剛度，如采用橫墻承重方案或增加橫墻，增設圈梁，減小的長高比，采用筏式基礎、筏片基礎、箱形基礎等；對基礎進行移軸處理，當偏心荷載較大時，可使基礎軸線偏離柱的軸線；施工中正確安排施工順序和施工進度；對軟土地基則應放慢施工速度，以便使地基能排水固結，提高承載力。否則，施工速度過快，將造成較大的孔隙水壓力，甚至使地基發生剪切破壞。

三、土木工程結構地基加固技術探討

（一）換土加固技術

首先，需要將軟弱土層徹底挖出，然后再填入結構相對較好的土壤或者其他材料，例如石屑、煤渣、工業廢物等，將其制作成素土地基等，最后再采用相關機械設備或者人工的方式將其夯實，提高其密實度。

這種方法在基坑面積較大的工程中非常適用，在處理軟弱土層方面具有非常好的效果。換土加固方法的處理深度一般在2～3米左右，對于軟弱土層、濕陷性黃土、季節性凍土等都有非常好的施工效果。

（二）振密加固技術

所謂振密加固技術也就是施工人員采取有效的措施來減小地基土體的孔隙比，盡量提高其密實度與強度，從而達到設計的要求。該施工技術主要有壓實法、夯實法等各種施工方法，其中強夯法師最振密加固技術中最為常見的一種。強夯法主要是對軟土地基的深層土壤進行加固，隨著機械夯實能量的不斷增大，地基加固的深度也不斷加深。也就是說，該方法采用的是大重量的重錘，從不同的高度自由落下，因產生過大的沖擊力來壓實地基，從而提高地基的強度與密實度，降低其本身的壓縮性。

（三）注漿加固法

注漿加固法是通過鉆孔向含有裂縫、孔隙、空洞、溶洞、不穩定的底層灌注水泥漿或者硅酸鈉等其他有穩固作用的漿液，使得灌注漿液與建筑土壤結合在一起形成穩定土石結構從而改善地基物理性質，提高地基承載能力。這種加固方法使用廣泛，使用與砂土、粉土、粘性土、人工填土，可以改善土地的力學性能。這種方法在地基建設中常用，而且價格經濟，形式多變。不過加固灌漿材料需要可灌、可粘性好、收縮性小、無毒無污染、耐老化性能好。這樣才能增加地基的穩固和使用年限。

（四）砌體結構的加固

砌體結構在土木工程當中占據著十分關鍵的地位，大部分的砌體都具有超高的使用價值。另外一些特殊要求的不斷出現，比如不斷的提升抗震標準以及對結構設計的標準，減少施工以及設計方面的隱患等，對土木工程自身的實用性以及耐久性提出了更高的需求。通過維修并加固FRP材料來進行砌體結構的加固，比較適合在墻體沒有完善的承重能力或者是出現墻體開裂的情況下，可以杜絕傳統的砌體結構加固施工中存在的缺陷。FRP材料有很高的空間利用率、不會對砌體結構的自重及體積進行增加，并且加固的效果十分明顯、施工比較方便，上述的各項優勢都是FRP在對砌體結構加固的基礎上，更好的完善了建筑物抗震方面的性能。

參考文獻：

[1]張懷升.關于土木工程結構設計與地基加固技術認識[J].建材與裝飾，2018（03）：73.＼