結構與地基加固技術在土木工程設計中的具體應用

楊國君

（山西筑城建筑設計有限公司，山西太原 030006）

在經濟技術日益完善的今天，土木工程也逐漸向著大型化、復雜化的方向邁進，且為滿足城市化發展需求，土木工程數量逐漸增多，為優化工程質量，做好前期設計顯得尤為重要。而在土木工程設計中，結構和地基穩固性是優先考慮的內容，對于土木工程高質量完工具有重要意義。本文就將對結構和地基加固進行探討。

1 土木工程結構與地基加固的重要性

（1）結構與地基加固可以延長工程壽命。結構和地基加固技術在土木工程中的應用，可完善結構和地基的抵抗性能，削弱外界環境帶來的侵蝕，延長土木工程的壽命，保障土木工程的質量。土木工程如果只能使用較短時間，對工程的拆卸會帶來較大的資金和資源浪費，實施結構和地基加固處理，確保工程的穩定性和安全性，避免上述問題的產生，減少不良影響。

（2）提高工程的耐久度。對于土木工程來說，耐久度的增強不僅能夠使工程質量符合標準，還可以滿足人們日常對居住的需求，提升建設價值。在土木工程建設中，會因為人為因素、環境因素等的影響，導致工程結構和地基受到不同程度的影響，合理應用加固技術則可將這些不良影響降到最低，確保工程的安全性，增大后期使用的安全系數。

（3）優化工程的抗震性能。板塊間的相互作用會增加地震問題發生頻率，一旦出現地震災害，再加上地基結構穩定性較差，則會對人們的生命財產安全造成嚴重威脅，并且還也會加劇社會矛盾，不利于后續工程建設和發展。當前我國針對土木工程抗震性能提出一系列規范要求，但在實際落實中，由于前期勘察不準確等問題的影響，使土木工程整體抗震性無法滿足實際需求。在地震災害發生后，工程會受到較大波及，帶來一定損失和傷亡。為此，就需要采用結構和地基加固技術，提升設計等級，優化地震抵抗性能，進而減少危險事故的發生。

2 結構加固技術在土木工程設計中的具體應用

2.1 截面加固技術

截面結構加固法的應用是保障結構穩固性較常使用的方式，能夠結合工程具體情況有針對性的開展加固作業，達到理想效果，優化土木工程質量。截面結構加固法在應用中具備操作簡單、施工便捷、成本低廉等特征，可增強結構承載能力，故而得到土木工程建設企業的廣泛應用。常見的截面結構加固方式以混凝土結構加固和建筑物截面面積擴大這兩種方式為主，實際作業中可根據具體情況科學選用。

例如，在實踐的過程中可以看到，對于梁柱的結構實施有針對性的加固，如果正截面的強度不能符合相關標準，在這樣的情況下就可以采取梁柱正截面增加承載力的手段，有效處理土木工程建設施工中內梁和柱彎曲等相關方面的問題，使建筑物整體安全性能得到顯著提升。

2.2 碳纖維布加固技術

土木工程結構加固中，碳纖維布加固方式是近幾年被廣泛應用的一種形式（如圖1 所示），在使用過程中會利用碳纖維布包裹土木工程結構，處理后結構的承載能力更強，使用時間明顯延長，且不會對工程外觀帶來任何破壞和影響，保證了美觀性。碳纖維布加固方法在操作過程中也相對較為便捷，不用擔心增加施工難度，有效保障土木工程的建設質量。在對結構實施加固處理的過程中，大多數情況下都會采取非金屬纖維類材料。需要著重關注的是，在結構加固作業過程中選用這種方法，只是用在混凝土結構加固過程中，具體應用于抗震加固以及抗剪性能加固等相關環節，呈現出十分理想的成效。

2.3 其他加固技術

除上述兩種常見的加固技術外，在土木工程結構加固中，還會采用下面幾種措施和方式，優化加固效果，提高土木工程質量，深化工程的建設價值。具體加固技術有：

圖1 碳纖維布加固技術

（1）直接加固。直接加固是從結構根本著手，增大承載能力，保障結構與體系之間的平衡性，實現力的均衡劃分，減少局部超負荷帶來的不良影響。在結構承力分析中，對于強度不符區塊要實施進一步加固處理，以提高結構性能指標，優化整體質量。

（2）優化荷載傳遞。該加固方法是通過調整結構布局方式增大其承載能力。部分土木工程設計中，會直接采取增加承重墻的方式維護結構穩固性，降低危險系數。不過在處理中，工作量會明顯增加，并且還可能會帶來部分資源、資金消耗，需加以提前分析。

（3）外套加固。顧名思義，就是在加固處理中，在原有結構基礎上，外部增加鋼筋混凝土結構，包裹原結構，增強整體承載力的一種方式。該方式下結構的傳力能力得到改善，強度和穩定性明顯增強。

3 地基加固技術在土木工程設計過程中的有效應用

3.1 換土墊層

換土墊層法常被應用在地質層較薄的軟土地基處理中，使用中會選擇強度、抗腐蝕性、抗壓縮性強、密度大的混合材料替換軟土層加以填充（如圖2 所示）。常見材料以砂礫碎石、灰土、礦渣等，按照一定比例混合后，形成新的填充材料，替換不良土體，再配合夯實技術增大土體強度和承載力。在土木工程設計中，換土墊層法需要做好原材料質量及配比的科學把控，保障混合后材料的粘合性、強度等符合地基加固要求，用以完成基礎土體的替換處理，避免后續作業中變形等問題的產生。總體說來，這種技術方法可以顯著增強地基的承載負荷力，有效分散地基底層的壓力，快速排出軟土層的積水，避免土質層的膨脹固結以及不均勻沉降。

圖2 換土墊層法

3.2 排水固結

排水固結法一般應用在淤泥質土加固中，用以增強土體穩定性，控制土木工程建設中沉降問題。排水固結法使用中，是采取排水和加壓的方式將土體中多余水分有效排出，實現土體結構緊固的一種方式。在應用前，需要根據區域實際情況科學設置排水系統，注重內部水分排出的快速性。排水系統設置中，由于所處地形環境不同，采用方法也不同，常見的有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，由排水體將土層中的游動水集中排出，從而增加土層密實程度，保障其穩定性。

3.3 加筋法

加筋法效用的發揮是以土釘墻加固、加筋土處理及土工合成材料的應用這三種形式實現的。土釘墻加固是其中較常使用的方式。該方法又分為插進鉆孔和注漿兩種形式。實際作業中，直接將鋼筋型鋼或鋼管制作成土釘墻，在壓力作用下將其打入到加固土體結構內，借助土釘與周邊結構摩擦助力和粘結力，增加融合效果，形成新的穩固性結構，提高地基質量。

加筋土處理技術是將抗拉性能較強的拉筋埋入土體結構中，利用摩擦力密切與原土體結構的混合，增強穩定性的一種有效方式。土工合成材料更為簡單，直接將人工合成聚合物打入土體結構中，借助材料自身性能發揮，改善軟土性能，增強地基穩固性和承載能力。

3.4 化學加固

化學加固法也是改善地基穩固性和強度的一種有效方式。不過在化學加固法落實前，需要先對加固區域予以清理和整平，清除其中含有的雜質、障礙物。之后要求工作人員仔細勘查該區域溫度及水文環境，獲取精準數據資料，為后續噴樁施工提供依據和保障。作業人員應明確噴樁施工指標和要求，并根據勘察資料合理規劃施工方案，以此達到地基加固效果，確保土木工程整體結構的穩定性和安全性。

4 結語

土木工程設計中，結構和地基加固技術的應用需要根據實際情況具體分析，確定技術類型，注重前期準備和處理，保障土木工程建設作業的順利落實，使實際作業與設計內容保持一致，以此提高整體作業的安全系數。