土木工程結構設計與地基加固施工技術實踐

張海明

摘 要： 深入探討土木工程的結構設計與地基加固施工技術，通過實踐案例分析，總結相關經驗，以提高土木工程的設計與施工水平。采用文獻綜述與案例分析相結合的方法，對結構設計與地基加固的關鍵技術進行研究。通過實踐應用，發現結構設計中的結構選型、荷載分析、穩定性計算等方面對確保建筑物安全至關重要；而地基加固中，選用適當的加固方法、嚴格控制施工質量和過程監管則是確保地基穩定性的關鍵。總結土木工程結構設計與地基加固施工技術的實踐經驗，并提出相關建議，為土木工程的設計與施工提供了一定的參考和借鑒。

關鍵詞： 土木工程 結構設計 地基加固施工技術 可持續發展

中圖分類號： TU47文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）05-0034-03

Practice of the Structural Design and Foundation Reinforcement Construction Technology of Civil Engineering

ZHANG Haiming

Qinghai Branch， Guosheng Design Co.， Ltd.， Xining， Qinghai Province， 810000 China

Abstract： This paper deeply explores the structural design and foundation reinforcement construction technology of civil engineering and summarizes relevant experience through practical case analysis to improve the design and construction level of civil engineering. This paper uses a combination method of literature and case analysis to study the structural design and the key technologies of foundation reinforcement. Through practical application， it is found that structural selection， load analysis and stability calculation in the structural design are very important to ensure the safety of buildings， and that in the foundation reinforcement， the selection of appropriate reinforcement methods and the strict control of construction quality and process supervision are the key to ensure the stability of the foundation. This paper summarizes the practical experience of the structural design and foundation reinforce‐ment construction technology of civil engineering， and puts forward relevant suggestions， which provides a certain reference for the design and construction of civil engineering.

Key Words： Civil engineering； Structural design； Foundation reinforcement construction technology； Sustainable development

土木工程結構設計是建筑物質量的基石，能確保建筑物的安全性，提高其耐久性和經濟性。結構設計涉及諸多因素，需深入細致地考慮和精確計算，為土木工程建設提供理論支持。而地基加固施工是土木工程中至關重要的環節，尤其在一些地質條件復雜或承載要求高的工程中，地基加固的好壞直接關系到建筑物的安全性和使用壽命。因此，施工單位應選擇合適的加固技術，嚴格遵循施工規范，確保施工質量。

1 土木工程結構設計要點

1.1 基礎設計

基礎設計是土木工程結構設計的關鍵部分，其決定了整個建筑物的穩定性和安全性。基礎設計要考慮地質條件、荷載要求、材料選擇等因素。設計師根據地質勘探結果，選擇合適的基礎類型和尺寸，確保建筑物在各種荷載作用下的穩定性[1]。同時，施工單位應結合施工條件和周邊環境，做好防控工作，確保施工順利進行，并加強對生態環境的良好保護。

1.2 結構設計

結構設計是土木工程結構設計的核心部分，主要內容涉及結構受力分析、結構形式和材料選擇、建筑功能和美觀性設計以及綠色建筑技術應用等。通過合理制訂結構設計方案，有助于確保建筑物建成后具有良好的安全性和穩定性，滿足使用者對建筑功能的需求。

1.3 材料選擇

不同的材料具有不同的力學性能，如強度、剛度、韌性等。在選擇材料時，應根據結構的設計要求和荷載情況，選擇具有適當力學性能的材料，確保結構的穩定性和安全性[2]。土木工程結構長期承受各種荷載和環境因素的影響，因此材料的選擇要考慮其耐久性，可以延長結構的使用壽命，減少維修和更換的頻率。

2 土木工程地基加固施工技術的實踐

某11層小高層框架剪力墻住宅樓，高度36 m，層高8 m，占地面積約560 m2，建筑面積約5 975 m2。該工程的結構設計考慮多種因素，包括地震作用、荷載作用、材料選擇、施工工藝等。同時，根據使用環境類別和抗震設防烈度等因素進行相應的設計和處理。該工程為11層全現澆框架剪力墻結構體系，屬于丙類建筑，結構安全等級為二級、剪力墻抗震等級為三級、框架抗震等級為三級、建筑結構安全等級為二級、混凝土結構使用環境類別為一類環境。另外，住宅樓合理使用年限為70年，抗震設防烈度為6度。

在工程建設前，施工單位開展地質勘察工作，主要目的是更詳細地掌握工程施工區域的地質情況，為地基加固的處理提供可靠依據（如表1所示），編制完善的設計方案與作業計劃，為工程進度的加快與質量控制產生積極影響。

2.1 施工準備

首先進行場地平整，清除雜物，確保施工場地平整、干凈。其次，測量放線，確定加固范圍和位置。此階段，施工人員使用專業的測量設備，如全站儀、經緯儀等，對施工場地精確測量，根據設計圖紙和施工要求，確定加固范圍和位置，保證施工的準確性和有效性[3]。最后，通過測量放線，找到施工準確位置，避免出現偏差或錯誤。同時，測量放線還可以為后施工提供準確的參考。

2.2 土方開挖

在土方開挖時，要特別注意保護周圍環境，避免對周圍建筑物或設施造成影響。土方開挖會對周圍的土壤、水文、地質等環境因素產生影響，如果不加以控制，其還會對周圍建筑物與設施的安全和使用造成影響。

在土方開挖過程中要合理規劃開挖順序和開挖方式。采取有效的支護措施，防止土體崩塌或滑坡等危險情況的發生；控制開挖深度和寬度，及時排水，防止積水對周圍環境造成影響[4]。例如：該工程基坑為矩形，基坑東西長180 m，東西寬70 m，基坑面積約11 000 m2；開挖深度（至地下室基本底板墊層底）約6.300 m，總挖方量100 000 m3。考慮施工場地地貌較單一，地勢平坦，自然地面相對標高約為+1.180 m，建設單位對該工程各構件底面設計標高設計，具體參數如表2所示。

另外，對周圍建筑物或設施實時監測和觀察，及時發現并處理可能存在的問題，避免對周圍建筑物或設施造成影響，確保施工質量和安全。首先，要制訂詳細的監測計劃，確定監測的內容、監測頻率和監測方法等；其次，選用合適的監測設備和技術手段，如沉降監測儀、位移監測儀等，對周圍建筑物或設施實時監測；最后，在施工過程中，密切關注周圍建筑物或設施的變化情況，尤其是與施工項目緊密相關的設施，一旦發現異常情況，及時采取措施處理，在設計單位、施工單位以及相關管理部門的良好協調下，確保問題得到妥善解決。

2.3 基礎處理

土方開挖完成后，對基礎處理是確保地基加固施工質量的重要環節之一，包括清理基礎表面的雜物、松散土等，確保基礎表面平整、干凈[5]。例如：使用專業的清理工具、人工撿拾等，確保基礎表面的清潔和平整，清理過程中加強基礎表面保護，避免造成損壞或污染。清理完成后，對基礎表面驗收和檢查，確保清理效果符合設計要求。

2.4 地基加固方法

土木工程地基加固采用方法包括換填法、預壓法、強夯法、振沖法、深層攪拌法等，各方法有不同的優勢及標準，均能保證工程整體質量及地基加固成效。

（1）換填法，將基礎下一定范圍內的軟弱土層挖除，然后回填強度較高、壓縮性較低、沒有侵蝕性的材料，如砂、碎石、卵石等，分層壓實后作為地基持力層。

（2）預壓法，在地基上施加一定的荷載，使地基預先產生一定程度的沉降，然后卸載，再建造建筑物，有效提高地基的承載力和穩定性。

（3）強夯法，利用重錘自由下落時產生的沖擊力夯擊地基土，使地基土中的孔隙壓縮，同時排除孔隙水，達到固結和提高地基承載力的目的。

（4）振沖法，利用振沖器產生的振動和水沖的聯合作用，使地基產生密實性和穩定性較好的樁體，并與原地基土形成復合地基，提高地基承載力和穩定性。

（5）深層攪拌法，利用深層攪拌機將水泥、石灰等固化劑與地基土進行攪拌，形成具有較好整體性、水穩定性和足夠強度的水泥土樁或地下連續墻，作為建筑物的基礎。

該項工程結合地質勘察數據，根據工程施工標準及作業要求，最終確定采用強夯法，具有施工簡單、處理效果好、成本低等優點，并確定地基的土質類型、分布情況、承載能力等參數，對各面層的進展細致分析，并詳細記錄各環節中的信息數據，為施工方案的制訂提供可靠依據。同時，在施工過程中進行實時監測和記錄，確保施工質量和安全。

2.5 回填土

在加固完成后，進行回填土。回填土要選用質量較好的土料，分層壓實，確保回填土的質量和穩定性，并結合工程施工要求對回填土層的實際情況詳細分析（如圖2所示），也便于各單位在現場作業時做出調整與完善，避免引發質量或安全問題。

另外，在選擇壓實機械時，根據回填土的種類和厚度選擇合適的機械。對于較硬的土料，選擇重型壓路機進行壓實；對于較軟的土料，選擇輕型壓路機進行壓實。再開展壓實參數，主要是根據回填土的種類和厚度進行選擇。一般來說，壓實次數和壓實速度應該根據實際情況進行調整，以達到最佳的壓實效果。

回填工作完成后，需開展施工質量檢查工作，主要包括回填土的密實度、平整度、坡度等。如果發現質量問題，要及時處理和修復，關系到回填土的質量和穩定性，并在施工過程中實時監測和記錄，確保施工安全。

3 結語

綜上所述，施工單位應當掌握土木工程結構設計要點及地基加固方法。應當結合現場作業實際情況，綜合考慮多種因素，如地質條件、材料性能、施工環境等，確保工程的安全性和穩定性。同時，在結構設計方面還需注意對建筑物的安全性、穩定性和使用功能的影響。地基加固是建筑物穩定性的基礎，施工單位應嚴格遵守設計規范和施工標準，確保每一項工作都能按照要求順利實施，既能滿足工程建設要求，又可提高土木工程設計和施工成效，保證工程綜合效益最大化。

參考文獻

[1]張小良.綠色建造技術在土木工程結構設計中的應用探討[J].佛山陶瓷，2022，32（12）：116-118.

[2]劉旭楠.土木工程結構設計與地基加固技術分析[J].工程技術研究，2022，7（20）：167-169.

[3]張良武.探析土木工程結構設計安全問題及策略[J].價值工程，2020，39（27）：66-67.

[4]陳松庭.探微土木工程結構設計中的安全性與經濟性[J].中華建設，2020（9）：106-107.

[5]葉昕.基于安全性及經濟價值前提的土木工程結構設計與地基加固技術探究[J].花炮科技與市場， 2019（4）：122.