結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)在土木工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

謝國(guó)令　周泓宇

摘要：隨著人民生活水平的不斷改善，對(duì)于建筑的要求也在不斷提高，這就為建筑領(lǐng)域的發(fā)展帶來了越來越大的壓力，想要使建筑質(zhì)量及使用壽命都能夠得到保證。就要將新技術(shù)應(yīng)用到施工過程中，對(duì)于地基的加固工作來說同樣如此。

關(guān)鍵詞：加固原因；加固原則；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法；地基加固方法

1、土木工程設(shè)計(jì)中需進(jìn)行結(jié)構(gòu)與地基加固的原因及原則

1.1 結(jié)構(gòu)加固原因

1.1.1 結(jié)構(gòu)的老化

建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生老化的情況，是因?yàn)橐话愕慕ㄖ镉幸欢ǖ氖褂梅矫婺晗?，超出適用的年限就會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)老化的問題，這種條件下就無法繼續(xù)進(jìn)行使用。部分超過使用的年限的建筑因?yàn)榉N種不原因未進(jìn)行拆除重建，在這個(gè)時(shí)候就必須加固老化的架構(gòu)，否則就有可能造成嚴(yán)重后果 。

1.1.2 舊物的改造

伴隨當(dāng)前我國(guó)在社會(huì)的整體功能方面逐步進(jìn)行快速發(fā)展，很多建筑物已經(jīng)逐漸難以達(dá)到人們的需求，若是對(duì)其做出拆除的處理，則耗費(fèi)的資金成本非常大，所以，大多數(shù)施工單位會(huì)利用加固的手段來進(jìn)行處理，對(duì)其做好改造與修葺的工作，這樣操作不單單能夠提高建筑的施工效率，縮短施工周期，還能節(jié)約大量施工成本。

1.1.3 建筑本身存在質(zhì)量問題

某些建筑在一定程度上出現(xiàn)了一些問題，通過技術(shù)人員審查后需要進(jìn)行加固才能夠繼續(xù)使用，這就需要制定具體加固方案并開展補(bǔ)救的工作。相反，若是無視這些問題，不積極進(jìn)行補(bǔ)救就有可能會(huì)釀成很大的災(zāi)禍。

1.1.4 自然災(zāi)害的損壞

自然災(zāi)害（比如說風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、火災(zāi)）的出現(xiàn)對(duì)建筑物產(chǎn)生極大的破壞性，且出現(xiàn)不可逆的情況。有的建筑物在被損害后做了一定的加固與修理的工作，依舊能夠繼續(xù)使用，這樣既能夠?qū)ψ》康陌踩M(jìn)行保障，又能夠讓損失得到控制。

1.2 地基加固的原因

地基強(qiáng)度、形狀可能會(huì)被天然地基軟弱所進(jìn)行一定的限制，所以要注意加固地基。地基的加固主要原因是：

1.2.1 因勘探、設(shè)計(jì)、施工使用不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻牡鼗A(chǔ)破壞。

1.2.2 因改變建筑的使用要求，而需對(duì)建筑基礎(chǔ)進(jìn)行加固。如增層、增加荷載、改擴(kuò)建等。

1.2.3 由于環(huán)境影響，而需對(duì)既有建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。如鄰近新建建筑施工、深基坑開挖、新建地下工程、遭受自然災(zāi)害等。

1.3 加固的基本原則

現(xiàn)有建筑的加固應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、新的功能要求、周圍環(huán)境等因素，從安全、適用、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)遵循先鑒定后加固的原則。加固方案應(yīng)合理可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、方便施工，盡量減少對(duì)原有建筑的損壞，加固方案應(yīng)有資質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。加固施工過程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙與原結(jié)構(gòu)不符或發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)其他隱患時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，采取有效措施后方可繼續(xù)施工 。

2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

2.1在土木工程結(jié)構(gòu)上，主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)等，在實(shí)際的施工應(yīng)用中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是用途最大和最廣泛的一種結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是復(fù)雜多樣的，在工程施工中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變更、追加、加固也成為很平常的問題，通過工程實(shí)踐及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將一些加固方法進(jìn)行總結(jié)比較如下：

2.1.1 碳纖維加固法

將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料（單向連續(xù)纖維）；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。近年來，碳纖維材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐疲勞及其溫度穩(wěn)定性而受到日益關(guān)注，成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。

2.1.2 粘鋼加固法

采取環(huán)氧樹脂為主的粘結(jié)劑把鋼板在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些受拉緣還有一些薄弱的部位進(jìn)行黏貼，這可以有效促使鋼板與原結(jié)構(gòu)物成為一個(gè)整體，從而進(jìn)行整體受力，并且有效改善原結(jié)構(gòu)鋼筋和混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，從而達(dá)到增加橋梁整體的剛度的目的，一旦橋梁整體的剛度得到加強(qiáng)，裂縫的蔓延情況就會(huì)得到有效限制，同時(shí)部分構(gòu)件的抗剪性能與抗彎性能也能得到有效改善，符合加固補(bǔ)強(qiáng)的需要、也可以達(dá)到加強(qiáng)整個(gè)橋梁承載能力的目的。

2.1.3 化學(xué)植筋法

植筋技術(shù)主要的操作是通過高強(qiáng)度的化學(xué)粘合劑的運(yùn)用，讓鋼筋、螺桿等與混凝土構(gòu)增建，還能夠進(jìn)行橫梁、剪力墻等類型的加固預(yù)留鋼筋錨定。它技術(shù)特點(diǎn)在于：首先，承載力（剪力、拉力）非常高；其次，不會(huì)對(duì)固定的基材出現(xiàn)膨脹力，對(duì)邊距、間距比較小的部位比較適合。最后，施工非常簡(jiǎn)便，時(shí)間非常短 。

2.1.4 注漿加固法

注漿加固法是對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物因?yàn)椴煌脑蛟斐傻牧芽p，通過環(huán)氧樹脂類粘合劑還有密封劑進(jìn)行灌漿加固的修補(bǔ)工作，在對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)沒有影響的條件下能夠滿足預(yù)期的強(qiáng)度，讓結(jié)構(gòu)的使用壽命得到延長(zhǎng)，施工非?？?，加固的效果非常好。它主要具有以下特點(diǎn)：（1）通過慢速，進(jìn)行附壓延續(xù)的灌漿，能夠保證樹脂能夠在裂縫細(xì)微部位中滲入。（2）能夠?qū)ψ⑷肓窟M(jìn)行控制，在一些必要的時(shí)候能夠補(bǔ)充灌漿料。（3）能夠依照裂縫的大小，對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整。

2.2 地基加固技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

2.2.1 地基加固在工程中的方法

對(duì)于土木工程而言，地基加固屬于施工難點(diǎn)之一，例如，我國(guó)的青藏鐵路施工時(shí)所面臨的最大難點(diǎn)就是地基加固問題，土木工程施工過程中，由于土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)所處的地段、地質(zhì)環(huán)境各不相同，施工人員在對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行地基加固時(shí)，要結(jié)合工程實(shí)際，采取因地制宜的加固方法。本文介紹幾種應(yīng)用最為廣泛的地基加固方法。

2.2.1.1 加筋法

是為了使土質(zhì)更加穩(wěn)定，不會(huì)輕易產(chǎn)生移動(dòng)而適用的一種地基加固法，這種技術(shù)在高層建筑物和建筑難度性較大的工程都會(huì)采取。在土木工程里面，加筋體混合處理技術(shù)主要包括砂樁、碎石樁及水泥粉煤灰碎石樁、土樁與灰土樁、深層攪拌樁。該技術(shù)主要是利用砂石、石灰等物質(zhì)組合成粘合性強(qiáng)的樁體來增強(qiáng)土木建筑物的承載能力。

2.2.1.2 換填法

換填法主要原理就是通過強(qiáng)度高、密度大、抗腐蝕性強(qiáng)、抗壓縮性強(qiáng)的砂礫、碎石、灰土以及礦渣的粘合填充，替代軟土地基基礎(chǔ)土質(zhì)層的濕軟土質(zhì)，采取機(jī)械振動(dòng)的方式夯實(shí)填充層地基，從而提高地基整體的密度和負(fù)載力，提升地基的抗剪性能。在具體工程建設(shè)中，施工單位可以利用灰土、粗砂、沙壤、水泥的不同比例配置，對(duì)軟土層換土墊層，并對(duì)填充層夯實(shí)壓緊，避免換新后的地基變形。總的說來，這種技術(shù)方法可以顯著增強(qiáng)地基的承載負(fù)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(zhì)層的膨脹固結(jié)以及不均勻沉降。

2.2.1.3排水法

排水固結(jié)法是讓固結(jié)排水系統(tǒng)處在地基的底層，然后讓較高的土壤含水量的土層里面的水可以排出，因此可以充分提高土體的穩(wěn)定性。排水系統(tǒng)是由壓力裝置和排水裝置兩部分組成的。如果按照排水要求來細(xì)分的話，又可以分成塑料排水帶排水和砂井排水兩種。這里主要講塑料排水帶排水，它的特點(diǎn)是可以快速建設(shè)好、濾水排水效果好。由于其成本低、質(zhì)量好是所有項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。但是，塑料排水帶排水還存在一些缺陷。如：塑料老化的比較快；滲透膜容易壞；插板容易變形。所以再具體的施工之中需要嚴(yán)格根據(jù)相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行操作。

2.2.1.4 強(qiáng)夯法

從加固地基的角度來分析效果非常顯著，施工機(jī)械也不是很復(fù)雜，具有相對(duì)簡(jiǎn)單的操作和運(yùn)營(yíng)方法。與此同時(shí)，其施工的周期也非常短，而且可以依照外部的環(huán)境，對(duì)施工周期進(jìn)行靈活控制，所以應(yīng)用非常普遍。

3、結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)和地基是決定建筑安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是建筑工程項(xiàng)目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在實(shí)際結(jié)構(gòu)和地基施工過程中，最大程度的滿足設(shè)計(jì)的安全和質(zhì)量要求，保障建筑結(jié)構(gòu)和地基穩(wěn)固的完整性和穩(wěn)定性，是保證建筑質(zhì)量的關(guān)鍵因素，我們必須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)建筑安全性與質(zhì)量的提升，推進(jìn)土木工程和建筑工程的快速穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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