淺談土木工程結構設計與地基加固技術

水淼 湯海燕

摘 要 隨著城市的規模的不斷擴大，建筑行業也進入到了高速發展的階段。為了保障建筑工程的建設質量，確保整體結構的安全性和穩定性，必須重視地基加固技術的應用，加強土木工程的結構設計。本文將簡單闡述建筑工程土木工程結構設計的要點，深入分析了地基加固技術的應用，為相關工作者提供參考借鑒。

關鍵詞 土木工程;結構設計;地基加固技術

引言

為了滿足人們對建筑結構安全穩定的高要求，建筑工程在施工設計過程中，必須重視土工工程的結構設計，提高結構設計的合理性，并結合工程實際情況采取有效的地基加固技術解決不良地基問題。因此，研究分析土木工程結構設計與地基加固技術認識具有重要的現實意義。

1土木工程結構設計要點

在土木工程結構設計過程中，只有重視各結構之間的設計要點，才能有效控制整體結構的設計質量，提高建筑本身的穩定性。具體體現在以下幾個方面：

1.1 重視基礎選型設計

作為土木工程結構設計的基礎，基礎選型設計的合理性，決定了建筑物本身的基礎是否具有足夠的承載力，確保建筑物的安全和穩定性。因此，為了提高土木工程基礎選型設計的質量，需要注意以下要點：

（1）對目標施工區域進行全面、細致的地質勘查，結合建筑物的外形情況，詳細的了解施工區域的實際地質情況。

（2）進行基礎選型設計過程中，還需要了解建筑物本身的空間設計要求以及建設功能，在保障建筑物本身穩定性的基礎上，盡可能的采取有效的基礎設計提高建筑的抗震能力和抗自然災害能力。

（3）設計人員應當與建筑工程的其他專業人員密切溝通，進一步提高土木工程基礎選型設計工作的科學性、合理性。

1.2 明確各項建筑參數的含義

為了確保在土木工程結構建設階段，施工人員可以更加清晰的理解土木工程設計相關參數的含義，在設計過程中，還需要對建筑的相關參數含義進行詳細的注解，明確施工過程中重要參數的界線，提高土木工程結構的施工質量，避免設計變更等問題的發生。

1.3 重視建筑物承重柱截面高度設計

對于土木工程結構而言，承重柱截面高度設計的合理性決定了建筑物本身的抗震性能。一般在實際建設階段，首先需要結合建筑物本身的實際情況，在確保承重柱截面面積滿足工程穩定性要求的基礎上，合理的確定承重柱的截面高度，以降低地震作用力等外力對梁柱之間彎矩約束的影響，避免結構出現裂縫、斷裂等問題，保障建筑結構的穩定性[1]。

2土木工程關鍵結構設計要點

2.1 鋼筋混凝土結構設計要點

作為土木工程鋼結構中常見的受力結構系統之一，在鋼筋混凝土結構設計過程中，必須重視混凝土性能因素對結構本身的影響，包括混凝土的強度、承載力以及抗滲性能等。所以，鋼筋混凝土結構設計過程中，不僅需要詳細的計算包括正截面承載力、扭曲承載力等參數的計算，還需要嚴格控制鋼筋混凝土澆筑施工的質量，避免裂縫的產生影響混凝土的耐久性，保障鋼筋混凝土結構的抗震性能。

2.2 剪力墻結構設計要點

（1）在進行剪力墻設計過程中，應遵循對稱性、均勻性的原則，以確保建筑物整體結構的剛度和平衡性，有效提高建筑物的抗震性能。

（2）建筑工程施工過程中，邊緣構件可以劃分為兩種，相比較約束邊緣構件，無約束邊緣構件的矩形截面積承載力要下降40%左右，極限位移角度也相對較低，一定程度上不利于剪力墻結構的穩定性。所以為了確保土木工程結構本身的設計質量，需要結合實際的結構類型，合理的確定剪力墻的尺寸比例，選擇相匹配的無約束或者約束邊緣構件。

（3）不同抗震等級的建筑物對剪力墻本身的鋼筋要求也不盡相同。例如對于一、二級抗震建筑物，要求剪力墻的鋼筋應當不低于0.25%，而對于四級抗震建筑或者無抗震建筑，要求剪力墻的鋼筋應當不低于0.20%。

2.3 承重結構設計

目前，大多數建筑物的平面結構形狀都是矩形，相比較而言，其縱向剛度遠高于建筑物的橫向剛度，必須通過合理進行橫墻設計，來保障建筑物的抗震性能。而在承重結構設計過程中，如果截面面積過小，將導致建筑結構的承載力難以達到承重要求，久而久之，就很容易出現不均勻沉降或開裂甚至倒塌等問題。因此，在土木工程承重結構設計時，一方面加強結構的抗震能力，另外一方面選取高強度的建筑材料，使得承重結構充分發揮其作用，確保整個建筑物的安全穩定[2]。

3常見的地基加固技術

隨著科學技術的發展，改變了人們的日常生活和工作。在建筑工程領域，利用新技術手段，不良地基土的改造技術越來越多，有效保障了建筑工程建設的質量，提高了土木工程結構的安全穩定性。在針對不良地基進行加固過程中，應結合建筑環境的實際情況，深入調查分析地質結構，確定地基土的成分組成和變化，選擇適宜的地基加固技術，確保地基加固方案查無遺漏后，再進行不良地基土的實際改造施工。常見的地基加固技術如下所示：

3.1 換土填充法

所謂換土填充法，就是更換掉土木工程的所有地基土，并非更換不良地基土，而且將建筑工程施工范圍內，所有需要承受建筑物的地基土全部進行更換為可以承載建筑物重量的地基土。在此過程中首先確定地基土的范圍，且要遠超過建筑物本身的地基范圍，然后將圈定范圍內的所有地基土進行提出，將已經準備妥當的地基土填充到此區域內，最后利用機械設備，對地基土進行加固處理，以提高新填充的地基土的承載。這種地基加固技術相對施工簡單，且成本較低，具有較高的經濟效益，備受建筑工程項目的青睞。

3.2 材料加固法

材料加固技術就是利用各種合成材料，植入到地基當中，以降低地基土的流動性，達到加固地基的目的，確保其能夠承受建筑物本身的重要。常見的合成材料包括有土釘、土錨、碎石樁、砂石樁等。不同的地基土性質，所選用的合成材料也有所不同。采用材料加固法，可以有效提高地基土本身的承載力，避免建筑物出現不均勻沉降、傾斜甚至倒塌等問題。相比較而言，該種地基加固技術施工簡便，但缺點是需要使用較多的填充材料，成本相對較高，適用于一些大型建筑工程項目。

例如：采用碳纖維布對地基進行加固，該種技術利用了非金屬纖維類材質進行土木工程的結構加固處理，優點是施工簡單、耐久性強、美觀度高，缺點是在施工過程中，所采用的材料大多為非金屬纖維類的材料，本身只能適用于混凝土結構的抗震和抗剪性能、抗彎加固，其他的部分不宜選擇此類加工方式，實用性較弱。

3.3 地基土灌注法

類似于材料加固技術，灌注法利用高壓設備，將合成材料壓入到地基當中，加強地基土之間的緊密型，進而提高地基本身的穩定性。灌注法的加固原理是利用了合成材料的加入，增大了地基土內部顆粒之間的摩擦性，避免了地基土出現流動，減少了地基變形的情況，提高了地基土的整體承載力。因此，在進行灌注材料選擇時，一般采用摩擦系數大，抗壓能力強的金屬材質材料。

3.4 地基土壓實法

所謂地基土壓實加固法，就是通過對地基土進行抽真空、降排水以及堆載等技術手段，來減少土層顆粒之間的空氣、水分，使其形成類似于真空或者高度擠壓的狀態，進一步提高地基土之間的分子結構的緊密性，最終達成提高地基穩定性的目的。

此外，在實際地基加固技術應用過程中，首先對現場的地質情況做深入了解，掌握地基土的結構和性質特點，選擇適宜的壓實手段。例如對于軟性黏土性質的地基土，可以利用真空的方式，來減少土層顆粒之間的空氣，實現降壓加固的效果。其施工工藝如下：首先在軟性黏土土層表面完全覆蓋一層砂石，然后再使用真空設備將空氣抽空，利用大氣壓將地基土上下進行積壓，從而達到提升黏性，達到加固和穩定改造的目的。

3.5 排水法

部分土木工程建設的地基很容易受到水因素的影響，導致地基承載力較低。為了降低水對地基的影響，可以采取有效的措施將地基內水分排出，以降低水對地基的影響，達到地基加固的目的。因此排水法地基加固技術的核心不是針對地基土本身，而是對地基內的水分進行抽排，包括土木工程結構周圍的河流、湖泊、地下水等。

此外，在排水地基加固施工過程中，應首先對周邊的地理環境充分研究和了解，掌握土木工程周圍地表水、地下水的結構和流動方向，調研其是否對建筑物本身產生影響。然后再采取有效的措施，對地下水、河流等進行改造，減少其與地基土之間的聯系，從而提升地基土正常承載能力。

4結束語

綜上所述，作為建筑工程的重要組成部分，土木工程設計的質量關系著整個建筑的穩定性和安全性，加強土木工程結構設計不僅是建筑施工質量的保障，而且有利于民生工程的建設。因此，相關工作者必須結合工程的實際情況，采取有效的地基加固措施，提高地基的承載力，完善土木工程結構設計，提高建筑工程的設計質量，推動建筑行業的可持續發展。

參考文獻

[1] 吳寒，張楚.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，（18）：129.

[2] 馬飛飛，呂海波.土木工程結構設計與地基加固技術探究[J].數碼設計，2017，6（11）：113-114.