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

劉 宇

（山西潞安工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，山西 長治 046204）

在土木工程的實(shí)際建設(shè)和使用過程中，既有建筑物因勘察、設(shè)計(jì)、施工或使用不當(dāng)；增加荷載、糾傾、移位、改建、古建筑保護(hù)；遭受鄰近新建建筑、深基坑開挖、新建地下工程或自然災(zāi)害的影響等需要對既有建筑物進(jìn)行加固。加固設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)型都必須合理、適用。基于我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，只能不斷的提高工程的建設(shè)質(zhì)量才能夠滿足人們對美好生活的需求，然而提高工程建設(shè)質(zhì)量有兩個(gè)非常重要的部分，一是加固方案的選擇，二是加固技術(shù)措施的應(yīng)用，只有兩個(gè)部分都取得了良好的實(shí)施運(yùn)用，才能保證建筑物具有更長的使用壽命，才能有效的提高對既有建筑物進(jìn)行加固的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在工程建設(shè)過程中應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固和地基加固的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常廣泛了，同時(shí)也受到了更多人員的重視，因此要對加固技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和完善，使加固技術(shù)更具有科學(xué)性。

1 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在設(shè)計(jì)中應(yīng)用

1.1 結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)材料要求

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的設(shè)計(jì)過程中，特別要注意鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其主要的構(gòu)成部分就是混凝土和鋼筋兩種材料，這兩種材料質(zhì)量的高低，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量有著直接影響，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的實(shí)用性能。因此，為了實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土的實(shí)用性和可靠性，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)工作的過程中，有必要在設(shè)計(jì)規(guī)范中注明施工所需的鋼筋混凝土的材料要求，換句話說，無論是碎石、水泥還是砂子，都必須滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求?；炷恋牟牧媳壤龖?yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)的要求，以及混凝土的施工條件進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行混凝土澆筑振搗施工時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的振搗要求，對振搗力度、時(shí)間以及形式等方面的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在選擇鋼筋原材料時(shí)，也需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的鋼筋要求，對鋼筋的主要性能進(jìn)行確定，主要包括：鋼筋的彎曲度、抗拉抗剪強(qiáng)度、表面光滑度等等性能方面的要求。不得使用無出廠合格證、無中文標(biāo)志或未經(jīng)進(jìn)場檢驗(yàn)的材料。

1.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，要確保結(jié)構(gòu)上的作用與實(shí)際相符，原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的尺寸與實(shí)際相符。結(jié)構(gòu)加固分為直接加固與間接加固，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和應(yīng)用。直接加固方法有增大截面加固法、置換混凝土加固法、復(fù)合截面加固法。間接加固方法有體外預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法、增設(shè)耗能支撐法、增設(shè)抗震墻法等?；炷两Y(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)要避免對未加固部分造成不利影響。換句話說，就是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一工作環(huán)節(jié)時(shí)，要對項(xiàng)目的實(shí)際情況充分的了解，對其結(jié)構(gòu)需要承擔(dān)的荷載值進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，進(jìn)行計(jì)算時(shí)主要包括：正截面的承載值、斜截面的承載值等等，而且對結(jié)構(gòu)的外部形態(tài)變化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化要系統(tǒng)的進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果，選用最適合該工程的加固方法和技術(shù)。

就增大截面加固法而言，它工藝簡單、使用廣泛、費(fèi)用低廉，但它也存在使用局限性。某工程的框架柱實(shí)測混凝土強(qiáng)度只有C7.5，如果選用增大截面法進(jìn)行加固，新舊混凝土界面的粘結(jié)強(qiáng)度很難得到保證。若采用植入剪切摩擦筋來提高粘結(jié)強(qiáng)度，也會(huì)因已有混凝土強(qiáng)度過低而無法提供足夠的錨固力。所以并不是所有的鋼筋混凝土構(gòu)件均可以采用增大截面法來進(jìn)行加固。這種情況就考慮采用置換混凝土加固法。置換混凝土加固法的關(guān)鍵在于新澆混凝土與舊混凝土的界面處理效果，因此在工程中選用界面膠時(shí)，必須十分謹(jǐn)慎。新置換的混凝土強(qiáng)度等級不宜過高，一般以提高一級為宜；如果比原有混凝土強(qiáng)度高太多，就會(huì)產(chǎn)生銷栓效應(yīng)。

在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有針對性地研究加固措施，按照相關(guān)規(guī)范，對于不宜加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件要予以拆除，以防止結(jié)構(gòu)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變，造成巨大的損失。設(shè)計(jì)的同時(shí)不僅考慮安全性，還要結(jié)合適用性和經(jīng)濟(jì)性同時(shí)考慮，做到對癥下藥。

2 地基加固技術(shù)措施

地基加固措施種類較多，在選擇使用時(shí)也應(yīng)該因地制宜，綜合比較，選擇安全性、操作性、經(jīng)濟(jì)型相對較高的類型。

2.1 淺基礎(chǔ)的地基加固措施

一般情況下，淺基礎(chǔ)地基是指處在地面之下，并且處理程序相對簡單、深度也不大的基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)等基礎(chǔ)類型是淺層地基基礎(chǔ)的常見形式。在進(jìn)行地基基礎(chǔ)施工時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)地基周圍的土質(zhì)情況非常差時(shí)，就需要通過一些人工處理的方法，對地基進(jìn)行處理，通常都是對地基進(jìn)行繼續(xù)開挖，開挖到土質(zhì)條件比較好的土層時(shí)再設(shè)置基礎(chǔ)，通過這種方式的處理，就獲得了深基礎(chǔ)。對于深基礎(chǔ)來說，其主要的基礎(chǔ)類型有墩基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、以及地下連續(xù)墻等結(jié)構(gòu)類型。深基礎(chǔ)可以作為建筑物與深層堅(jiān)硬土質(zhì)的連接介質(zhì)，因此建筑物可以將荷載傳遞給基礎(chǔ)，基礎(chǔ)再將荷載傳遞給堅(jiān)硬的土層，通過荷載的傳遞有效的保證了建筑物整體的穩(wěn)定性。

2.2 應(yīng)用換填法進(jìn)行地基加固

在進(jìn)行地基施工時(shí)，如果施工現(xiàn)場的自然地質(zhì)條件，不能夠滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，就要利用換填法對地基進(jìn)行加固處理，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)的粘性很大時(shí)，要采取施加壓力措施，對土體進(jìn)行充分的壓實(shí)，以及確保土體能夠滿足設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行地基土體換填時(shí)，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，選擇多種換填方式，常用的換填方式包括：振沖置換法、碎石樁法等等。與此同時(shí)，在對地基土體進(jìn)行置換時(shí)，要將其承載力不夠的土層挖出，然后用合適的土石等材料進(jìn)行換置，換置后要進(jìn)行壓實(shí)，以確保換填后的土層要與之前的土層良好的結(jié)合在一起，進(jìn)而使地基滿足使用要求。

2.3 應(yīng)用排水固結(jié)法進(jìn)行地基加固

在地基加固處理技術(shù)中，排水固結(jié)方法是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)。當(dāng)基坑內(nèi)的地下水位相對較高時(shí)，就要應(yīng)用排水固結(jié)法進(jìn)行地基加固處理。在土層中增加排水的渠道，通過這種方式的處理，可以加快地下水的排放速度，進(jìn)而加快了工程的施工進(jìn)度，通過排水固結(jié)處理的地基，其穩(wěn)定性得到了一定的提升。

2.4 應(yīng)用樁基法進(jìn)行地基加固

樁基加固地基的主要方法就是利用鋼筋混凝土預(yù)制樁，進(jìn)而大大增加原地基的抗壓強(qiáng)度，樁基加固法在對地基進(jìn)行加固的同時(shí)，還在一定程度上降低了施工成本，并且還縮短了施工工期。在樁基施工時(shí)，也可以采用灌注樁，對樁基進(jìn)行澆筑時(shí)，要采用沉管的方法進(jìn)行灌注，通過沉管澆筑混凝土的方式也可以起到對地基加固的效果。

2.5 巖層地質(zhì)的地基加固措施

關(guān)于巖層地基，其具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：地質(zhì)強(qiáng)度大、硬度高以及防水性能好等等優(yōu)點(diǎn)。在基礎(chǔ)施工過程中，如果地基的地質(zhì)條件屬于巖層情況時(shí)，可以直接將其作為天然地基。但是，并不是所有的巖層都可以直接作為天然地基來使用的，例如：軟巖、風(fēng)化巖等，就不可以直接用作地基，因?yàn)檫@種巖類的內(nèi)部存在著節(jié)理裂縫會(huì)對其強(qiáng)度產(chǎn)生影響，因此遇到這種情況時(shí)還要進(jìn)行人工加固。進(jìn)行人工加固時(shí)，可以將承載力不足的土層換成承載力相對較高的混凝土。

3 結(jié)束語

總的來說，目前土木工程的地位越來越高，使建筑工程具備較高的質(zhì)量也是相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視的問題，因此，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要對結(jié)構(gòu)加固技術(shù)和地基加固技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和完善，以提高土木工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量，進(jìn)而滿足人們高質(zhì)量的需求。隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新工藝的發(fā)展、新材料的使用，結(jié)構(gòu)加固手段也會(huì)越來越多元化，將為設(shè)計(jì)和施工人員提供更廣泛的空間。