土木工程結構設計與地基加固技術探究

牛常寶

深圳和華國際工程與設計有限公司長沙分公司 湖南長沙 410000

房屋建筑是人們生產和生活的重要場所，其結構設計工作受到普遍關注。因而，若對房屋建筑結構進行設計優化并加以應用，可有效提升其設計質量，進一步滿足人們的生活和生產需求，這同時也是當前所有的房屋建筑結構設計單位需要重點考慮的問題。

1 工程案例概況

某商業綜合體，地下3層，地上6層，在本商業綜合體結構設計優化過程中，設計人員對工程施工現場的實際條件和業主的具體要求進行綜合考慮，在此基礎上科學選擇結構設計優化方法，同時在結構設計優化的過程中應用了相關現代計算機技術，促進了設計優化措施的有效落實。

2 土木工程中結構設計優化措施

2.1 注重結構體系的優化

房屋建筑結構設計中結構選型要合理，該商業綜合體的地下部分房間功能為停車位，地上部分房間主要功能為云數據機房（活荷載為10KN/m2）和電池室（活荷載為16KN/m2)，方案階段結構形式采用框架結構，經初步試算在滿足規范規定的框架結構指標的前提下，框架柱截面為900mm×1100mm，且主體結構量很大。后經過方案調整和優化設計，發現本工程為大空間結構，布置部分剪力墻對建筑功能影響不大，所以將結構形式改為框架－抗震墻結構，經計算，在滿足規范規定的框架－抗震墻結構指標的前提下，剪力墻厚為350mm，框架柱截面為700mm×800mm，且梁、柱、墻配筋相比框架結構大大減小。

2.2 科學設計結構縫

該商業綜合體結構間隙的設計是房屋的重點，結構間隙設計水平的提高可以保證房屋的強度，剛度和穩定性，增加房屋的空間。因此，必須結合自然條件，地理因素和施工技術來設計合理的結構間隙，使房屋的安全性得到改善。以質量為基礎，提高綜合實力，確保設計效果。

在當前的設計運營中，公司必須確保房屋質量并提高設計結構縫的能力，以有效地確保房屋的穩定性并避免房屋建設項目的崩潰。相關設計師應以現場為基礎，在項目現場察看各種深入的數據，進行相關的調查和分析，并在擁有大量建筑物的前提下捕獲建筑物的布局并設計結構節點。在設計時，有必要充分考慮澆筑過程中鋼筋混凝土應力的問題，并分析就地澆鑄磚的應變，以便可以充分了解就地澆筑磚的設計條件。根據項目的具體過程，合理使用材料，控制有利的建筑條件以及進一步提高建筑結構的承載力，有必要不斷選擇鑄造磚的設計思想，以明確目標。設計和保留差距，合理擴大結構差距是有效地提高結構穩定性和安全性[1]。

2.3 合相關參數進行結構設計優化

該商業綜合體設計優化工作具體過程可通過建立結構設計優化模型、計算方案選擇、程序創新及結果分析幾個方面進行具體實施。

具體而言，在結構設計優化時，可建立相關函數模型，以提高結構設計優化的有效性。對于鋼結構的優化設計，可通過函數模型中分析其截面尺寸等參數，從而實現對鋼結構施工成本的控制。此外，對于結構的穩定性和耐久性，設計人員可從房屋的尺寸、結構的牢固性等多方面加以考慮，從而實現設計優化。

3 地基加固技術在土木工程設計中的應用

3.1 壓密注漿加固技術

在進行土木工程施工的過程中，壓密注漿是常用方式之一。在具體土木工程項目施工之前，相關工作人員全面檢查施工現場地質情況。對加密深度準確計算，保證不同材料的科學配比，涉及的施工材料如水泥、粉煤灰等，結合具體要求制備漿液。借助土壤進行注漿作業，能夠對漿液中多余的空氣、水分擠壓，并與地基土壤相融合，對地基結構支架效果有效保證，提升土壤整體密實程度，強化地基整體穩定性[2]。

3.2 排水加固方法

在土木工程施工過程中，針對現場施工環境，優化環境中的黏性地基，能夠在表層土地基中融入排水物質，從而對地基建設質量有效增強。如在軟土地基融入砂礫層，對施工條件優化。對排水加固方法應用，能夠避免出現沉陷的現象，有效增強整體建筑地基質量。

3.3 強夯加固施工技術

強夯法作用機制可簡述為：加密、固結和預加變形之間的協同作用。重錘在一定高度自由下落對地基進行夯擊時，其重力勢能將轉化為動能，并在重錘與地基表面接觸的瞬間，其中一部分的動能將會以聲波形式向周圍擴散，還有一部分動能將會因為重錘與地基土體的摩擦而轉化為熱能，剩余的大部分動能則會在地基土體中層層傳遞，使土體產生振蕩，從而令土體壓縮、擠密，孔隙中的氣體被排出，重塑地基原狀土組構[3]。目前國內外專家學者通常將強夯導致的土體加固擠密過程大致分為四個階段，如圖1所示。

圖1

3.4 攪拌樁法

攪拌樁法包括了水泥攪拌樁法和石灰攪拌樁法這兩種方法。前者所用的設備為深層攪拌機械，這種攪拌機械的攪拌力度十分強大，可以利用其強勁的攪拌能力有效融合添加固化劑的水泥與軟土層，以此來提高軟土結構的強度。而后者則是強行混合可以產生化學反應的石灰與地基土，二者產生了相應的化學反應后，可以使其結構強度和穩定性大幅度的提高。

這兩種方法十分有效，具有操作簡易、成本低、效果顯著的優勢，為建筑單位廣泛接受應用，對增強地基的穩固性有著至關重要的作用。

4 結語

綜上論述，在具體設計時，需要與實際工程項目環境、具體情況相結合，完善土木工程結構設計，應用合理的地基加固技術，從而保證土木工程的質量，避免安全事故。