土木工程設計中結構與地基加固技術的應用研究

劉 宇

（山西潞安工程勘察設計咨詢有限責任公司，山西 長治 046204）

在土木工程的實際建設和使用過程中，既有建筑物因勘察、設計、施工或使用不當；增加荷載、糾傾、移位、改建、古建筑保護；遭受鄰近新建建筑、深基坑開挖、新建地下工程或自然災害的影響等需要對既有建筑物進行加固。加固設計的安全性、經濟型都必須合理、適用。基于我國目前的經濟發展趨勢，只能不斷的提高工程的建設質量才能夠滿足人們對美好生活的需求，然而提高工程建設質量有兩個非常重要的部分，一是加固方案的選擇，二是加固技術措施的應用，只有兩個部分都取得了良好的實施運用，才能保證建筑物具有更長的使用壽命，才能有效的提高對既有建筑物進行加固的經濟效益和社會效益。在工程建設過程中應用結構加固和地基加固的相關技術已經非常廣泛了，同時也受到了更多人員的重視，因此要對加固技術進行不斷的創新和完善，使加固技術更具有科學性。

1 結構加固技術在設計中應用

1.1 結構加固設計材料要求

在進行結構加固技術的設計過程中，特別要注意鋼筋混凝土結構的設計工作，鋼筋混凝土結構其主要的構成部分就是混凝土和鋼筋兩種材料，這兩種材料質量的高低，對鋼筋混凝土結構質量有著直接影響，進而影響結構的實用性能。因此，為了實現鋼筋混凝土的實用性和可靠性，在進行工程設計工作的過程中，有必要在設計規范中注明施工所需的鋼筋混凝土的材料要求，換句話說，無論是碎石、水泥還是砂子，都必須滿足工程建設標準的要求。混凝土的材料比例應根據工程設計的要求，以及混凝土的施工條件進行計算。在進行混凝土澆筑振搗施工時，要根據實際的振搗要求，對振搗力度、時間以及形式等方面的內容進行嚴格的控制。在選擇鋼筋原材料時，也需要根據結構設計的鋼筋要求，對鋼筋的主要性能進行確定，主要包括：鋼筋的彎曲度、抗拉抗剪強度、表面光滑度等等性能方面的要求。不得使用無出廠合格證、無中文標志或未經進場檢驗的材料。

1.2 鋼筋混凝土結構加固設計

在進行鋼筋混凝土結構加固設計時，要確保結構上的作用與實際相符，原有結構、構件的尺寸與實際相符。結構加固分為直接加固與間接加固，設計時要根據實際情況進行選擇和應用。直接加固方法有增大截面加固法、置換混凝土加固法、復合截面加固法。間接加固方法有體外預應力加固法、增設支點加固法、增設耗能支撐法、增設抗震墻法等。混凝土結構的加固設計要避免對未加固部分造成不利影響。換句話說，就是在進行結構設計這一工作環節時，要對項目的實際情況充分的了解，對其結構需要承擔的荷載值進行詳細的計算，進行計算時主要包括：正截面的承載值、斜截面的承載值等等，而且對結構的外部形態變化和內部結構變化要系統的進行分析，根據實驗和分析結果，選用最適合該工程的加固方法和技術。

就增大截面加固法而言，它工藝簡單、使用廣泛、費用低廉，但它也存在使用局限性。某工程的框架柱實測混凝土強度只有C7.5，如果選用增大截面法進行加固，新舊混凝土界面的粘結強度很難得到保證。若采用植入剪切摩擦筋來提高粘結強度，也會因已有混凝土強度過低而無法提供足夠的錨固力。所以并不是所有的鋼筋混凝土構件均可以采用增大截面法來進行加固。這種情況就考慮采用置換混凝土加固法。置換混凝土加固法的關鍵在于新澆混凝土與舊混凝土的界面處理效果，因此在工程中選用界面膠時，必須十分謹慎。新置換的混凝土強度等級不宜過高，一般以提高一級為宜；如果比原有混凝土強度高太多，就會產生銷栓效應。

在對混凝土結構進行加固前，設計人員應有針對性地研究加固措施，按照相關規范，對于不宜加固的結構構件要予以拆除，以防止結構向機構轉變，造成巨大的損失。設計的同時不僅考慮安全性，還要結合適用性和經濟性同時考慮，做到對癥下藥。

2 地基加固技術措施

地基加固措施種類較多，在選擇使用時也應該因地制宜，綜合比較，選擇安全性、操作性、經濟型相對較高的類型。

2.1 淺基礎的地基加固措施

一般情況下，淺基礎地基是指處在地面之下，并且處理程序相對簡單、深度也不大的基礎。條形基礎、獨立基礎等基礎類型是淺層地基基礎的常見形式。在進行地基基礎施工時，如果發現地基周圍的土質情況非常差時，就需要通過一些人工處理的方法，對地基進行處理，通常都是對地基進行繼續開挖，開挖到土質條件比較好的土層時再設置基礎，通過這種方式的處理，就獲得了深基礎。對于深基礎來說，其主要的基礎類型有墩基礎、樁基礎、以及地下連續墻等結構類型。深基礎可以作為建筑物與深層堅硬土質的連接介質，因此建筑物可以將荷載傳遞給基礎，基礎再將荷載傳遞給堅硬的土層，通過荷載的傳遞有效的保證了建筑物整體的穩定性。

2.2 應用換填法進行地基加固

在進行地基施工時，如果施工現場的自然地質條件，不能夠滿足設計要求時，就要利用換填法對地基進行加固處理，當地基土質的粘性很大時，要采取施加壓力措施，對土體進行充分的壓實，以及確保土體能夠滿足設計要求。在進行地基土體換填時，要根據工程的實際情況，選擇多種換填方式，常用的換填方式包括：振沖置換法、碎石樁法等等。與此同時，在對地基土體進行置換時，要將其承載力不夠的土層挖出，然后用合適的土石等材料進行換置，換置后要進行壓實，以確保換填后的土層要與之前的土層良好的結合在一起，進而使地基滿足使用要求。

2.3 應用排水固結法進行地基加固

在地基加固處理技術中，排水固結方法是非常重要的一項技術。當基坑內的地下水位相對較高時，就要應用排水固結法進行地基加固處理。在土層中增加排水的渠道，通過這種方式的處理，可以加快地下水的排放速度，進而加快了工程的施工進度，通過排水固結處理的地基，其穩定性得到了一定的提升。

2.4 應用樁基法進行地基加固

樁基加固地基的主要方法就是利用鋼筋混凝土預制樁，進而大大增加原地基的抗壓強度，樁基加固法在對地基進行加固的同時，還在一定程度上降低了施工成本，并且還縮短了施工工期。在樁基施工時，也可以采用灌注樁，對樁基進行澆筑時，要采用沉管的方法進行灌注，通過沉管澆筑混凝土的方式也可以起到對地基加固的效果。

2.5 巖層地質的地基加固措施

關于巖層地基，其具有很多的優點，例如：地質強度大、硬度高以及防水性能好等等優點。在基礎施工過程中，如果地基的地質條件屬于巖層情況時，可以直接將其作為天然地基。但是，并不是所有的巖層都可以直接作為天然地基來使用的，例如：軟巖、風化巖等，就不可以直接用作地基，因為這種巖類的內部存在著節理裂縫會對其強度產生影響，因此遇到這種情況時還要進行人工加固。進行人工加固時，可以將承載力不足的土層換成承載力相對較高的混凝土。

3 結束語

總的來說，目前土木工程的地位越來越高，使建筑工程具備較高的質量也是相關人員應當重視的問題，因此，相關的設計人員要對結構加固技術和地基加固技術進行不斷的創新和完善，以提高土木工程建設項目的質量，進而滿足人們高質量的需求。隨著現代建筑科學技術的發展和新工藝的發展、新材料的使用，結構加固手段也會越來越多元化，將為設計和施工人員提供更廣泛的空間。