土木工程設計中結構與地基加固技術的應用研究

聶旭東

（山西路晟交通建筑設計有限公司，山西 太原 030001）

在我國經濟建設和發展的過程中，很多行業均取得了前所未有的進步，建筑行業也不例外。在土木工程設計和建設中，人們更加重視工程的可靠性，而土木工程設計及地基加固技術的應用，對工程施工的質量具有十分顯著的影響，其關系到工程的可靠性和安全性，因此，該技術也受到了人們的高度重視。

1 土木工程結構與地基加固重要性

1.1 延長土木工程施工壽命

使用壽命是衡量土木工程建設質量的主要指標。而土木工程質量及使用性能又是影響土木工程的重要因素，如果因這兩項問題導致工程使用壽命縮短，則會帶來較大的經濟及資源浪費。因此必須做好土木工程結構及地基加固設計工作，減少不良問題對工程的影響。

1.2 增強工程耐久性

影響土木工程耐久性的因素分為主觀因素和客觀因素兩種。主觀因素指的是人為因素，如施工操作不規范、人為損壞、維護工作不合理等；客觀因素指的是環境因素，即因環境侵蝕導致工程結構出現問題。土木工程耐久性的下降不僅對工程質量有直接影響，也會給人們生活帶來制約。基于此，就需要加大土木工程結構及地基加固技術的應用，做好合理的防護措施，降低不良因素影響。

1.3 優化工程抗震性能

抗震性是土木工程建設中要重點注意的指標參數，抗震性的提升能夠優化土木工程抵御地震災害的性能，維護人們的生命財產安全。同時土木工程結構及地基加固技術的應用，可根據區域實際情況合理規劃土木工程的抗震等級，完善工程的抵抗性能。

2 土木工程設計中地基加固技術的應用

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，其是利用強度、密度及抗腐蝕能力較強的材料替換原有的軟土土質，并通過機械振動夯實來增大地基結構的強度、地基承載力和抗剪能力，改進基礎結構質量。填充過程中使用的材料有砂礫碎石灰土和礦渣這兩種，實際使用中要結合現場情況采用合理的調配比例，從而優化填充材料性能，增大地基土質強度，避免變形、沉降、膨脹固結等問題的產生。

2.2 排水固結

排水固結法大多針對存在淤泥質土的軟土層，用以解決存在的結構不穩定或沉降問題。排水固結法在實際應用中需要科學設置排水和加壓系統，將土層中含有的多余水分有效剔除，增大土層結構凝結力。在排水系統設置中，可按照通道類型將其劃分為塑料排水和砂井排水。兩種模式是根據巖土工程地基的類型進行科學選擇的。當選擇好排水體和排水方式后，通過地層自身的透水性和加壓系統的輔助，將土層中的游動水集中排出，從而增加土層密實程度，提高其穩定性。

2.3 加筋法

目前使用的加筋法有三種，一是土釘墻技術、二是加筋土技術、三是土工合成材料技術。土釘墻技術的施工流程為：先實施鉆孔作業，將制成的土釘在重力作用下打入土中，之后開始注漿操作，讓土釘結構與原土層有效銜接，形成一個新型的復合土體結構，增大地基結構強度。使用的土釘要利用鋼筋型鋼或鋼管材料制成，以提高結構承載力。加筋土技術是將抗拉能力較強的拉筋埋入軟土中，通過其與周圍土顆粒的摩擦力，將軟土層增強為統一的整體，以此減少其變形，增強穩定性。土工合成材料技術是將人工合成的塑料橡膠等聚合物埋入土中，通過材料自身結構的穩定性，來增強軟土層的穩定性。

2.4 化學加固

在應用化學加固前，需先做好施工現場的清潔工作，將現場存在的石子、砂礫等障礙物清除干凈，并做好整平作業；之后為保證噴樁施工質量，需要先對現場環境實行細致勘查和研究，明確掌握現場水文、溫度等變化特征，優化和調整噴樁施工方案，加強噴基施工的有效性和可靠性，進而更好的保證土木工程的結構建設質量。

2.5 鋼筋混凝土結構加固

在土木工程研究中，研究人員多次提出，在工程建設和施工期間，結構加固技術與鋼筋混凝土設置及鋼筋混凝土結構設計概況關系十分緊密，因此在土木工程建設和施工中，要合理控制鋼筋混凝土設置的形式，深度了解鋼筋混凝土結構的優勢與劣勢及工程設計概況。

土木工程建設中，鋼筋混凝土結構的作用不容忽視，鋼筋混凝土具有十分顯著的特征，其在協調性和抗震性等方面均有著較大優勢。鋼筋混凝土壽命較長，無需投入過多的資金成本。但土木工程周期較長，且影響因素較多，復雜性較強，無法掌控工程建設中可能出現的所有突發情況，前期預防難度也相對較大。對此，在土木工程建設初期，務必嚴格控制工程施工的各項細節，保證結構設計的質量。

土木工程建設和施工的過程中，鋼筋混凝土差異尤為明顯，而且鋼筋混凝土的力學性能也有所不同，承載能力差異顯著。若在土木工程前期的設計和建設中，工作人員并未準確區分混凝土的結構差異，無法結合混凝土的差異，提高結構規劃的準確性和科學性，則將直接降低土木工程施工質量。為此，在結構加固技術設計規劃時，務必高度重視鋼筋與混凝土部分，科學選擇結構的設計理念和設計形式，并結合工程實際完成結構加固施工。此外，要精確計算結構的承載力，對建筑變質及變量問題予以科學評估，以此徹底強化建筑工程建設和施工的效果。只有嚴格控制工程結構加固施工的質量，才能不斷加強工程的穩定性和安全性，為工程后期建設和施工創造良好的條件。

3 實際案例

3.1 項目概況

某電廠食堂建筑，其餐廳結構采用單層現澆框架結構，隨著使用時間的增加，墻體結構出現了較為嚴重的開裂現象，需要對其實施合理加固處理，以加強食堂餐廳結構的安全性。

3.2 土木工程中的質量問題

在對該建筑土木工程部門的鑒定中了解到，存在的問題可概括為以下幾點：一是該建筑因位于臨海區域，地基土質中含有較厚的淤泥質土，含水量較高，且土質松軟，粘結性差，在回填處理過程中，其基礎結構存在較大的沉降現象，穩定性堪憂；框架梁結構出現嚴重的開裂現象，且部分框架梁梁柱節點位置都出現了較大的斜裂縫，使得上部墻體結構發生偏移、錯位，穩定性不足；斜梁部分中，一些梁箍筋的加密處理不合理，加密區間距離較大；基礎梁結構出現開裂、墻體與維護結構存在嚴重的脫皮開裂現象。

3.3 地基基礎加固設計

通過對本工程情況的具體分析可以看出，該工程地基結構中含有較厚的淤泥質土，且不同地區淤泥質土層的含量也存在明顯差別，在加固處理過程中很容易因水分含量較多，而導致基礎結構出現水平向的流動現象，基礎剩余沉降的不確定性增加，進而降低剩余沉降計算的準確性，導致淤泥軟土地基處理方式無法發揮作用。基于此，在地基基礎加固處理中，要有效解決基礎沉降問題，增大基礎結構的剛度，以加強建筑結構的安全性。

3.4 上部結構加固

上部結構中存在的開裂問題較多，所以在加固設計中，要結合結構部位的實際情況及性能要求，采取合理的加固措施，增大結構強度和承載能力。具體內容為：框架梁結構在考慮到不均勻沉降及應力情況后，利用改性環氧樹脂澆筑并粘貼鋼板或碳纖維布的方式實施加固處理；開裂的墻體結構直接利用灌漿處理，實現加固效果；變形墻體要將損害較為嚴重的部位拆除并重新砌筑；箍筋不足的框架梁結構可利用扁鋼箍完成加固處理。

4 結語

綜上所述，土木工程設計中，結構及地基加固技術在實際應用中需要結合現場實際情況，有針對性的采取合理的施工工藝，注重技術的管控，以此發揮出加固技術的作用和優勢，提高土木工程質量，避免危險的發生。