土木工程結構設計與地基加固施工技術研究

張峰

（太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002）

0 引言

在建筑行業的快速發展中，我國的建筑企業以提高經濟效益為最終的目標，加強了實踐探索，為了提高市場的占比份額，土木工程建造活動中要將施工的質量作為關鍵的要點，提高土木工程結構設計的效果。合理利用地基加固技術應用，為土木工程的整體施工質量奠定基礎，將土木工程的結構設計和地基加固技術的應用銜接起來，形成協調一致的關系，提高土木工程的建造質量，優化設計效果。

1 土木工程結構設計與地基加固技術的重要意義

1.1 增強了土木工程的抗震性

在土木工程的結構設計環節和地基加固的技術應用環節，把握關鍵的設計要點、技術要點，有助于增強土木工程的抗震性能，土木結構是否具有良好的抗震能力，是對土木工程項目安全性進行衡量時的關鍵指標。特別是我國幅員遼闊，在地震高發區內，如果土木工程的結構設計和地基加固技術的應用落實不到位，規范性不足，很有可能導致土木結構出現抗震性缺陷問題，威脅到人民群眾的生命安全和財產安全，破壞社會的和諧、穩定和社會經濟的發展環境。加強對土木工程的結構設計和優化，提高地基加固技術的應用水平，可以增強土木工程的抗震性能，提高土木工程的抗震能力，確保土木工程項目具有穩定性、堅實性，取得理想的地基加固效果，增強抗震能力，延長建筑物的使用壽命，保證人民群眾的生命財產安全不受侵害，建筑結構抗震設計理論如圖1所示[1]。

圖1 建筑結構抗震設計理論

1.2 提高了土木工程的耐久性

土木工程項目是否具有良好的耐久性，是決定土木工程整體施工建造質量和綜合效益的關鍵因素。加強對土木工程結構的優化設計，提高地基加固技術的應用水平，可以有效增強土木工程的耐久性，延長土木工程的使用周期。在建筑工程項目中，出現人為破壞的問題，或是施工方法不合理、材料質量不穩定、針對土木工程的維護工作落實不到位等情況，對土木工程的耐久性會造成直接的影響，與施工設計的標準之間形成了一定差距，對最終的土木工程施工質量產生影響，增加了質量風險與安全風險。加強科學合理的設計，優化土木工程的結構，發揮地基加工技術的應用功能，可以對照有關的施工技術標準要求，加強對土木工程的施工質量的把控，延長土木工程的耐久性效果，針對安全風險質量風險進行了防范，增強了土木工程建造的質量可靠性、堅固性。

1.3 延長了土木工程項目的使用周期

土木工程項目的使用年限作為一項關鍵性的指標，是土木工程的施工質量中的評估關鍵指標之一，土木工程的結構設計和地基加固技術的合理運用，可以延長土木工程的使用年限。土木工程的結構對土木工程的使用年限會產生直接的影響，在合理設計土木工程的結構過程中，設計人員將會對質量問題的發生風險進行早期的預測、分析、治理，防范安全風險，提高土木工程的安全性，優化其功能性，進一步延長土木工程建筑物的使用年限。在地基加固技術的應用過程中，土木工程的地基穩固性得到了保障，優化了土木工程地基施工環節的施工建造效益，強化了地基加固的技術應用效能，延長了土木工程的使用年限。

2 土木工程結構設計的要點

在土木工程的建造活動中，結構設計是前期環節準備工作中的關鍵，設計人員根據土木工程的具體建造要求、土木工程的用途，設計結構方案，為后續的土木工程施工質量奠定基礎。設計土木工程結構的階段，是否能夠制定合理的方案，決定了土木工程項目的建造質量，因此土木工程的結構設計人員要把握設計的要點，明確關鍵的設計要素，提高土木工程的結構設計質量和后續的施工建造效果[2]。

2.1 鋼筋混凝土結構設計

在土木工程的結構設計中把握設計要點，提高土木工程結構設計的綜合性能，要在鋼筋混凝土結構的設計規劃中把握要點。鋼筋混凝土是土木工程結構中一種常見的結構形式，以鋼筋和混凝土的混合材料作為土木工程的結構施工中的主要材料，具有諸多的應用優勢。鋼筋混凝土結構的施工過程方便，具有良好的耐用性，但是墻體容易發生裂縫風險，因為混凝土結構容易受到周邊環境的影響而發生性能上的變化。因此在鋼筋混凝土結構的設計過程中，需要加強對鋼筋混凝土原材料使用量的合理配比，加強對原材料質量性能的控制，確保二者的比例合理性、科學性，對裂縫風險進行防控。計算建筑物的承載能力，設計人員需要對混凝土材料的類型加強把握，對水和水泥的比例進行確認，合理添加骨料，要使用人工制造的材料，確保整體的混凝土結構具有較強的穩定性，消除使用天然原料作為骨料的結構不穩定風險。在鋼筋混凝土結構的設計中，設計人員要把握鋼筋，選取這一關鍵件的設計要點，考慮鋼筋的承載能力水平，在設計鋼筋的材料選擇過程中，通過精確的計算，對鋼筋的橫截面大小進行確認。分析鋼筋強度的設計值及鋼筋直徑，確保鋼筋的材質性能穩定性、可靠性，具有良好的承載能力，增強鋼筋混凝土結構的設計方案可靠性、合理性，延長鋼筋混凝土結構的使用壽命。

2.2 剪力墻結構設計要點

剪力墻結構設計中，土木工程的設計人員需要把握剪力墻結構設計的關鍵點，合理布置剪力墻的平面，將剪力墻的平面設計對稱性作為核心的要素，把握剪力墻平面的對稱性效果，平衡墻面結構的高度和質量，采取有效控制措施，增強土木工程結構的抗震性能，確保土木工程的結構抗震水平達到標準的抗震設計要求。設計人員需要在剪力墻結構設計環節，確保使用到的各項材料具有良好的性能，選擇合適的邊緣構件，提高剪力墻的設計和施工水平、施工效果。通常情況下，邊緣構件可以分為以下兩種不同的類型，分別是約束邊緣構件、構造邊緣構件，這兩種邊緣構件相比有著明顯的區別，一、二級抗震的落地式的剪力墻及一、二、三、四級非落地式的剪力墻，在底部加強層及上一層設為約束邊緣構件，其它層設構造邊緣構件；墻基截面的重力荷載代表值下的軸壓比小于規定的可只設構造邊緣構件。另外對于抗震等級一、二級的剪力墻底部加強部位及其上一層的剪力墻肢，應設置約束邊緣構件。其他的部位和三級抗震的剪力墻應設置構造邊緣構件。因此設計人員在剪力墻結構的設計中，選擇合適的邊緣構件，必須要立足于實際的情況，對比和分析剪力墻的尺寸比例，經過細致的對照、組合、分析，選擇具有合適尺寸的邊緣構件，投入設計和生產的實踐中，提高剪力墻結構的穩固性、安全性能[3]。

2.3 承重結構設計要點

在土木工程的施工設計中，針對結構的設計，要求設計人員把握承重結構設計的關鍵點，明確土木工程施工設計的核心要素和建造標準。大多數的土木工程建筑平面都是以矩形為主，在該形狀中，橫向剛度明顯要小于縱向剛度。因此建筑物要達到一定的抗震性能標準，就需要足夠的橫墻作為保障和基礎的支撐，以此達到理想的土木工程安全性的建造目標，應對自然災害。當出現自然災害問題時，土木工程的墻體受到的破壞，以剪切破壞類型為主，抗震能力被削弱，在墻體的抗剪能力設計中，要增強墻體的抗剪性能，應選擇具有較強等級的建筑材料投入設計和生產中，增強橫墻承重的性能優勢，通過橫墻的隔斷作用最大化，提高結構的穩固性和土木工程投入使用后的安全性。

3 地基加固技術應用的要點

3.1 換填法

在土木工程的地基加固處理中，把握地基加固技術的應用要點，技術人員可以采取不同的技術方法提高土木工程地基加固等技術應用水平，例如，使用換填法技術，增強地基加固的處理效果。換填法具體指的是要通過地基土開挖的方式，將土木工程建筑上原本的地基土更換掉，因為原有的地基土的強度水平較低，要將具有較高強度的地基土回填其中，以增強土木工程建筑的地基承載力，使地基承載性能滿足土木工程建筑物的實際生產要求、施工要求。在換填法技術的應用過程中，做好地基的加固處理，其中應用到了具有較高強度的建筑材料，例如，常用的原材料有砂石、碎石等，除此之外，還包含了具備較高強度水平的建筑材料以及耐腐蝕性較強的建筑材料。施工人員在具體的施工操作環節，將原來的地基土挖走之后，將具有更高強度的地基土更換填充其中，利用專用的機械設備設施，對新地基土進行夯實穩固處理，通過換填操作的形式，完成土木工程的地基加固處理。在換填法技術的應用過程中，土木工程的地基加固技術人員要明確換填法的核心，對照有關的土木工程建筑地基土的強度標準，要求使用的換填材料以及砂石、碎石等具有穩固的性能和較高的強度耐腐蝕性應用優勢，以此發揮出換填法技術應用的功能，確保土木工程的地基加固達到理想的技術應用目標[4]。

3.2 水泥混凝土攪拌施工技術

水泥混凝土攪拌施工技術是一種常見的地基加固技術，應用在土木工程的地基加固處理中，利用水泥混凝土攪拌施工技術，可以發揮該技術的應用優勢，增強土木工程地基的穩固性效果。在利用水泥混凝土攪拌施工技術的過程中，要混合多種原材料，例如，泥土、砂石、水、水泥，使用攪拌機設備設施進行攪拌處理，將此類原材料均勻混合在一起，制作成混凝土材料，以此作為加固處理的原材料，對軟土地基的性能進行改進，增強軟土地基的穩固性能，提高地基的強度水平。水泥混凝土的應用不僅可以使土木工程建筑物的地基承載力進一步增強，而且還能夠使土木工程建筑物保持整體的穩定性，提高安全性能水平，在利用水泥混凝土攪拌施工技術的過程中，調整水泥混凝土當中各項原材料的比例。水泥混凝土的比例偏差過高是不合理的，水泥混凝土的比例偏差過大時，會導致施工質量大打折扣，因此技術人員需要結合施工現場的環境以及土木工程施工的具體要求，加強對土木工程建筑物標準的掌握合理。使用水泥混凝土攪拌施工技術，配備混凝土材料的比例，確保水泥混凝土攪拌施工技術的應用可以取得理想的最佳施工效果。

3.3 壓密技術

壓密技術應用在土木工程的地基加固處理中，是一種廣泛應用的技術手段，該技術應用的核心就是要通過注漿的方式，實現對特殊地質的壓密處理。在土木工程的建造施工過程中，有可能會遇到多種不同類型的特殊地質，利用壓密技術對土壤進行灌漿處理，可以使土壤密度增強，保證土木工程的地基具有較強的穩固性，增強工程的整體安全性。在多種不同類型的土木工程建筑物施工過程中，灌漿技術都可以發揮出有效的功能，利用灌漿技術增加土壤的密度，降低雨水沖刷地質時所帶來的負面影響，消除安全隱患問題，增強土木工程建筑物的安全性[5]。

3.4 排水加固法

排水加固技術在土質含水較多的情況下適用，例如，含水量較高的土質地帶和沼澤地帶等，均可以利用排水加固法進行實際的操作，例如，采取降水預壓法、真空預壓法、堆載預壓法等技術手段進行排水加固處理。要將土質中多余的水分排除，增強地基的堅硬程度和承載能力，加強對地基施工沉降程度的有效控制，確保建筑物的可靠性、安全性。例如，在利用真空預壓技術，結合大氣壓的數據分析，需要對氣壓數值進行調整，使用專用的設備，抽取地基中的空氣，將多余的空氣排除，抽取地基中的多余水分，確保土木工程項目地基的穩固性效果。利用排水加固法進行土木工程項目的加固處理，提高地基加固技術的施工效能，用科學的方式應對安全隱患因素，延長土木工程建筑物的使用壽命。

4 結語

綜上所述，在土木工程項目的施工建造活動中，有多種因素都會對最終的土木工程的施工質量產生影響，在結構設計和地基加固的環節，應把握關鍵的質量要素，降低質量隱患問題發生概率，清除安全風險，確保土木工程項目可以達到理想的使用周期目標。對建筑工程的建造要點加強把握，明確結構設計的關鍵點，提高地基加固技術的應用水平，立足于實際的土木工程施工現狀，改進不足，優化施工環境，提高施工效率，確保土木工程的建筑物質量達標。