探究土木工程結構設計與水泥土攪拌樁法地基加固技術應用

周少偉

摘 要：科技的進步，促進工程建設事業得到快速發展。目前，我國土木工程建設行業正處于重要的轉型時期，為了打破傳統建造形式，對于工程結構設計和地基加固技術方面投入了大量的科研經歷。由于土木工程結構和地基直接決定了整個工程的質量，所以施工建設單位必須要嚴格遵守國家相關規定和施工操作流程，以確保工程結構設計和地基加固技術能夠得到良好的應該用，獲取新的發展機遇。本文就土木工程結構設計與水泥土攪拌法地基加固技術應用展開探討。

摘 要：土木工程;設計與地基加固;技術

在建筑工程中，結構設計直接影響建（構）筑物的質量、安全性、經濟性。建筑物質量的好壞程度決定建筑完工后投入使用的穩定性和可靠性。所以，在建筑項目前期的設計階段中，保證結構設計的質量就尤其重要。確保好的結構設計可以保證好的建筑質量，確保好的建筑質量，可以保障好的生產活動和生活活動。

1 分析土木工程結構設計的基本原則和方法

結構設計應遵循“安全、經濟、合理”原則，但工程設計問題千變萬化，影響結構效應的因素很多，由于工程問題本身具有時效的屬性，在現有條件下難以逐一準確分析，必須及時加以處理，所以結構設計人員應具有清晰的結構概念和豐富的工程經驗。在設計工作中必須注重結構概念設計，注重工程經驗的應用、分析、積累。在土木建筑設計的過程中，應該從建筑的整體性出發，明確建筑結構的基本性能，對于一個工程來說，在設計的過程中應該同時注意它的剛性強度以及柔性強度，要根據工程的具體信息以及應用功能進行判斷，對于有些建筑來說，如果剛性強度過大，則會導致建筑在變形能力上的問題，從而會導致它的荷載重量變大，引起對建筑的局部損壞。但是如果柔性過強的話也會由于結構上的變化導致不能承受原有的荷載，甚至會引起建筑整體上的坍塌，因此，在設計過程中，設計師要找到其中的關鍵點，達到剛柔并濟的目的，著力于建筑的整體來進行構思，尋找合理的建筑結構體系。土木工程結構設計的基本方法可按以下實施：第一，要全面的掌握工程概況，包括項目位置、功能要求、場地概況、水文地質、周邊環境等;第二，要對資料加以準確的分析，確定主要的影響因素;形成基礎數據資料，根據基礎數據，第三，確定工程的結構體系，結構體系是影響設計的主要因素。結構體系可以直接影響建筑物的成本經濟、建設周期、使用等;第四，根據結構體系和功能要求，確立結構承重構件的平面布置，確定主要建筑材料、荷載。初步選用材料的強度等級、構件截面尺寸。第五，確定上部結構抗震等級、構造措施、進行結構分析，進而進行下部基礎設計。

2 土木工程建設中的結構設計

2.1 工程建設中結構設計的特點

1）時效性。工程建設中的結構設計屬于工程問題，不同于工程研究，沒有大量的時間可用支配，任何工程問題都需要及時加以處理、解決。2）獨立性和普適性。獨立性講的是工程設計項目沒有完全一模一樣的，都有各自的側重點或功能要求，普適性講的是兩個或多個項目中某一技術問題或計算方法或原理是相同的、相識的，工程經驗是可以借鑒的。3）設計中的包絡設計法。包絡設計方法是工程設計中解決問題的通用設計方法和手段，總的來說可以分對構件、某一區域的包絡和對整個結構單元的包絡。

2.2 工程建設結構設計中的抗震設計

眾所周知，地震對建筑物來說危害巨大，并且直接影響人們的生命以及財產安全，所以在土木工程建設中一定要加強抗震能力的設計，以此減少地質災害對建筑物以及人們生命安全的影響。現階段工程設計中實行“三水準，兩階段”的抗震設防設計原則和設計方法。整體把握應考慮以下幾點：第一，從場地角度看，基礎設置時不宜設置在土質屬性不同的地基上，場地存在新舊填土時要特別注意不均勻沉降帶來的危害，例如太原東山地區屬濕陷性黃土地區，許多裂縫房屋均與此問題有關。第二，建筑平面盡量規則對稱，立面可通過設置防震縫形成多個較規則可抗側力結構平面，在平面中應注意有效樓板寬度與典型樓板寬度的區別和應用。第三，結構體系選擇時應充分考慮建筑在功能上的實現，同時應避免薄弱部位的出現或產生應力集中現象，在計算分析時，控制結構在兩個主軸方向第一平動周期相差不大于15%，否則，在電算時結果中變形特征混亂，結構體系難以界定。

2.3 鋼筋混凝土結構設計

土木工程建設過程中，鋼筋混凝土結構有豐富的設計經驗和成熟的施工技術，是常見的結構形式，設計時應遵循強柱弱梁、強剪弱度、強壓弱拉的原則。本文僅強柱弱梁的控制分析考慮：控制梁端底部鋼筋進入柱的數量，許多剛入職的結構設計人員往往在電算結構的基礎上要放大梁的配筋面積，而不去復合柱的面積和配筋量，這是不可取的，適當設置計算參數，考慮梁的塑性內力重分布，在材料方向設計人員應充分考慮現場施工中的可行性，這一點尤其體現在非抗震結構構件中，應圖紙說明中，清楚地標注各材料的屬性，使用范圍和注意事項，這一點大部分的設計人員忽略，應引起重視。

3 水泥土攪拌樁在液化場地的利用技術

太原小店地區大部分地溝屬于軟黏土或液化場地，且地下水位較高，太原市小店區某附屬樓（地上2層）。

3.1 工程地質情況：

場地土類別為Ⅲ類。地下水位埋深1.90～2.20mm

第一層，雜（素）填土，松散，平均1.62m。

第二層，粉土，稍密～中密，濕，平均厚度為8.15m，fak=80kPa

第三層，粉細砂，濕～飽和，松散，平均厚度為3.57米。fak=110kPa

第四層，粉土，濕，稍密～中密，最大揭露厚度8.20m。fak=120kPa

主要液化土層為第二層粉土、第三層粉細砂、第四層粉土。

3.2 處理方法：

3.2.1 采用水泥土樁（外圈帷封+內部格柵）與級配砂石墊層處理地基液化。

3.2.2 水泥土攪拌樁設計。

水泥深層攪拌（漿噴），樁徑500，樁長9.2米。總樁數1325根。

樁體材料：水泥采用32.5級礦渣水泥。

噴漿量：水泥漿噴樁每沿米水泥量不少于50kg.水灰比=0.5

3.2.3 水泥土攪拌樁施工

a、預攪下沉至設計加固深度。b、邊噴漿，邊攪拌提升直至預定停漿面。c、重復攪拌下沉至設計加固深度。d、邊噴漿，邊攪拌提升直至預定停漿面。e、使用采用級配砂石分層回填至設計標高。處理后地基承載力不得小于100kPa。

3.2.4 加固效果該工程于2014年設計，2016竣工驗收。相比碎石樁法，直接費經濟指標節約32%，最大沉降量7.9mm，天然地基承載力由80kpa提高到100kpa。另外工期也較短。

3.2.5 評價水泥土攪拌樁按其強度和剛度是介于剛性樁和散粒樁之間的樁型，但變形和承載力又像剛性樁。采用壁狀和格柵加固時，內部格柵間距在6.0～9.0米為宜，效果更好，可見只要設計合理，嚴格控制施工質量，完全可以達到預期目標。

4結語

綜上所述，在開展土木工程施工項目時，需要充分發揮土木工程建筑的社會效益以及實際效應，確保建筑行業整體穩定性。應注重土木工程結構設計和地基加固技術的重要性，促進建筑整體的穩定性，有利于推動土木工程項目的健康發展。

參考文獻：

[1]朱炳寅.建筑結構設計問答及分析.中國建筑工業出版社，2009.11.

[2]郭繼武.建筑抗震設計.中國建筑工業出版社，2007.8.

[3]龔曉南.地基處理手冊.中國建筑工業出版社，2019.2.