土木工程設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用研究

聶旭東

（山西路晟交通建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030001）

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的過(guò)程中，很多行業(yè)均取得了前所未有的進(jìn)步，建筑行業(yè)也不例外。在土木工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中，人們更加重視工程的可靠性，而土木工程設(shè)計(jì)及地基加固技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)工程施工的質(zhì)量具有十分顯著的影響，其關(guān)系到工程的可靠性和安全性，因此，該技術(shù)也受到了人們的高度重視。

1 土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固重要性

1.1 延長(zhǎng)土木工程施工壽命

使用壽命是衡量土木工程建設(shè)質(zhì)量的主要指標(biāo)。而土木工程質(zhì)量及使用性能又是影響土木工程的重要因素，如果因這兩項(xiàng)問(wèn)題導(dǎo)致工程使用壽命縮短，則會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)及資源浪費(fèi)。因此必須做好土木工程結(jié)構(gòu)及地基加固設(shè)計(jì)工作，減少不良問(wèn)題對(duì)工程的影響。

1.2 增強(qiáng)工程耐久性

影響土木工程耐久性的因素分為主觀(guān)因素和客觀(guān)因素兩種。主觀(guān)因素指的是人為因素，如施工操作不規(guī)范、人為損壞、維護(hù)工作不合理等；客觀(guān)因素指的是環(huán)境因素，即因環(huán)境侵蝕導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。土木工程耐久性的下降不僅對(duì)工程質(zhì)量有直接影響，也會(huì)給人們生活帶來(lái)制約。基于此，就需要加大土木工程結(jié)構(gòu)及地基加固技術(shù)的應(yīng)用，做好合理的防護(hù)措施，降低不良因素影響。

1.3 優(yōu)化工程抗震性能

抗震性是土木工程建設(shè)中要重點(diǎn)注意的指標(biāo)參數(shù)，抗震性的提升能夠優(yōu)化土木工程抵御地震災(zāi)害的性能，維護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)土木工程結(jié)構(gòu)及地基加固技術(shù)的應(yīng)用，可根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況合理規(guī)劃土木工程的抗震等級(jí)，完善工程的抵抗性能。

2 土木工程設(shè)計(jì)中地基加固技術(shù)的應(yīng)用

2.1 換土墊層

換土墊層是軟土地基處理中最常使用的一種方式，其是利用強(qiáng)度、密度及抗腐蝕能力較強(qiáng)的材料替換原有的軟土土質(zhì)，并通過(guò)機(jī)械振動(dòng)夯實(shí)來(lái)增大地基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、地基承載力和抗剪能力，改進(jìn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量。填充過(guò)程中使用的材料有砂礫碎石灰土和礦渣這兩種，實(shí)際使用中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況采用合理的調(diào)配比例，從而優(yōu)化填充材料性能，增大地基土質(zhì)強(qiáng)度，避免變形、沉降、膨脹固結(jié)等問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.2 排水固結(jié)

排水固結(jié)法大多針對(duì)存在淤泥質(zhì)土的軟土層，用以解決存在的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或沉降問(wèn)題。排水固結(jié)法在實(shí)際應(yīng)用中需要科學(xué)設(shè)置排水和加壓系統(tǒng)，將土層中含有的多余水分有效剔除，增大土層結(jié)構(gòu)凝結(jié)力。在排水系統(tǒng)設(shè)置中，可按照通道類(lèi)型將其劃分為塑料排水和砂井排水。兩種模式是根據(jù)巖土工程地基的類(lèi)型進(jìn)行科學(xué)選擇的。當(dāng)選擇好排水體和排水方式后，通過(guò)地層自身的透水性和加壓系統(tǒng)的輔助，將土層中的游動(dòng)水集中排出，從而增加土層密實(shí)程度，提高其穩(wěn)定性。

2.3 加筋法

目前使用的加筋法有三種，一是土釘墻技術(shù)、二是加筋土技術(shù)、三是土工合成材料技術(shù)。土釘墻技術(shù)的施工流程為：先實(shí)施鉆孔作業(yè)，將制成的土釘在重力作用下打入土中，之后開(kāi)始注漿操作，讓土釘結(jié)構(gòu)與原土層有效銜接，形成一個(gè)新型的復(fù)合土體結(jié)構(gòu)，增大地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。使用的土釘要利用鋼筋型鋼或鋼管材料制成，以提高結(jié)構(gòu)承載力。加筋土技術(shù)是將抗拉能力較強(qiáng)的拉筋埋入軟土中，通過(guò)其與周?chē)令w粒的摩擦力，將軟土層增強(qiáng)為統(tǒng)一的整體，以此減少其變形，增強(qiáng)穩(wěn)定性。土工合成材料技術(shù)是將人工合成的塑料橡膠等聚合物埋入土中，通過(guò)材料自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，來(lái)增強(qiáng)軟土層的穩(wěn)定性。

2.4 化學(xué)加固

在應(yīng)用化學(xué)加固前，需先做好施工現(xiàn)場(chǎng)的清潔工作，將現(xiàn)場(chǎng)存在的石子、砂礫等障礙物清除干凈，并做好整平作業(yè)；之后為保證噴樁施工質(zhì)量，需要先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)行細(xì)致勘查和研究，明確掌握現(xiàn)場(chǎng)水文、溫度等變化特征，優(yōu)化和調(diào)整噴樁施工方案，加強(qiáng)噴基施工的有效性和可靠性，進(jìn)而更好的保證土木工程的結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量。

2.5 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固

在土木工程研究中，研究人員多次提出，在工程建設(shè)和施工期間，結(jié)構(gòu)加固技術(shù)與鋼筋混凝土設(shè)置及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況關(guān)系十分緊密，因此在土木工程建設(shè)和施工中，要合理控制鋼筋混凝土設(shè)置的形式，深度了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)及工程設(shè)計(jì)概況。

土木工程建設(shè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的作用不容忽視，鋼筋混凝土具有十分顯著的特征，其在協(xié)調(diào)性和抗震性等方面均有著較大優(yōu)勢(shì)。鋼筋混凝土壽命較長(zhǎng)，無(wú)需投入過(guò)多的資金成本。但土木工程周期較長(zhǎng)，且影響因素較多，復(fù)雜性較強(qiáng)，無(wú)法掌控工程建設(shè)中可能出現(xiàn)的所有突發(fā)情況，前期預(yù)防難度也相對(duì)較大。對(duì)此，在土木工程建設(shè)初期，務(wù)必嚴(yán)格控制工程施工的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

土木工程建設(shè)和施工的過(guò)程中，鋼筋混凝土差異尤為明顯，而且鋼筋混凝土的力學(xué)性能也有所不同，承載能力差異顯著。若在土木工程前期的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，工作人員并未準(zhǔn)確區(qū)分混凝土的結(jié)構(gòu)差異，無(wú)法結(jié)合混凝土的差異，提高結(jié)構(gòu)規(guī)劃的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，則將直接降低土木工程施工質(zhì)量。為此，在結(jié)構(gòu)加固技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，務(wù)必高度重視鋼筋與混凝土部分，科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)形式，并結(jié)合工程實(shí)際完成結(jié)構(gòu)加固施工。此外，要精確計(jì)算結(jié)構(gòu)的承載力，對(duì)建筑變質(zhì)及變量問(wèn)題予以科學(xué)評(píng)估，以此徹底強(qiáng)化建筑工程建設(shè)和施工的效果。只有嚴(yán)格控制工程結(jié)構(gòu)加固施工的質(zhì)量，才能不斷加強(qiáng)工程的穩(wěn)定性和安全性，為工程后期建設(shè)和施工創(chuàng)造良好的條件。

3 實(shí)際案例

3.1 項(xiàng)目概況

某電廠(chǎng)食堂建筑，其餐廳結(jié)構(gòu)采用單層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，隨著使用時(shí)間的增加，墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的開(kāi)裂現(xiàn)象，需要對(duì)其實(shí)施合理加固處理，以加強(qiáng)食堂餐廳結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2 土木工程中的質(zhì)量問(wèn)題

在對(duì)該建筑土木工程部門(mén)的鑒定中了解到，存在的問(wèn)題可概括為以下幾點(diǎn)：一是該建筑因位于臨海區(qū)域，地基土質(zhì)中含有較厚的淤泥質(zhì)土，含水量較高，且土質(zhì)松軟，粘結(jié)性差，在回填處理過(guò)程中，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)存在較大的沉降現(xiàn)象，穩(wěn)定性堪憂(yōu)；框架梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的開(kāi)裂現(xiàn)象，且部分框架梁梁柱節(jié)點(diǎn)位置都出現(xiàn)了較大的斜裂縫，使得上部墻體結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移、錯(cuò)位，穩(wěn)定性不足；斜梁部分中，一些梁箍筋的加密處理不合理，加密區(qū)間距離較大；基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂、墻體與維護(hù)結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的脫皮開(kāi)裂現(xiàn)象。

3.3 地基基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)本工程情況的具體分析可以看出，該工程地基結(jié)構(gòu)中含有較厚的淤泥質(zhì)土，且不同地區(qū)淤泥質(zhì)土層的含量也存在明顯差別，在加固處理過(guò)程中很容易因水分含量較多，而導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水平向的流動(dòng)現(xiàn)象，基礎(chǔ)剩余沉降的不確定性增加，進(jìn)而降低剩余沉降計(jì)算的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致淤泥軟土地基處理方式無(wú)法發(fā)揮作用。基于此，在地基基礎(chǔ)加固處理中，要有效解決基礎(chǔ)沉降問(wèn)題，增大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛度，以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

3.4 上部結(jié)構(gòu)加固

上部結(jié)構(gòu)中存在的開(kāi)裂問(wèn)題較多，所以在加固設(shè)計(jì)中，要結(jié)合結(jié)構(gòu)部位的實(shí)際情況及性能要求，采取合理的加固措施，增大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力。具體內(nèi)容為：框架梁結(jié)構(gòu)在考慮到不均勻沉降及應(yīng)力情況后，利用改性環(huán)氧樹(shù)脂澆筑并粘貼鋼板或碳纖維布的方式實(shí)施加固處理；開(kāi)裂的墻體結(jié)構(gòu)直接利用灌漿處理，實(shí)現(xiàn)加固效果；變形墻體要將損害較為嚴(yán)重的部位拆除并重新砌筑；箍筋不足的框架梁結(jié)構(gòu)可利用扁鋼箍完成加固處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，土木工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)及地基加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有針對(duì)性的采取合理的施工工藝，注重技術(shù)的管控，以此發(fā)揮出加固技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)，提高土木工程質(zhì)量，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。