土木工程建設(shè)中結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)的運(yùn)用

曲建國(guó)

（廣東金源建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518100）

近年來(lái)，土木工程逐漸走入人們的視野中，發(fā)展成為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)在不斷地加強(qiáng)。在復(fù)雜的工程條件下，有些時(shí)候?qū)嶒?yàn)者很難對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試和分析，這時(shí)需要通過(guò)利用物理學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出地下工程的應(yīng)力和變形狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果之后，再由工程師進(jìn)行理論判斷、結(jié)果分析，最終得出結(jié)果。由此可見(jiàn)，理論來(lái)源于實(shí)踐，問(wèn)題和方法也來(lái)源于實(shí)踐。

1 土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固重要性

在土木工程施工中，地下基礎(chǔ)工程的施工不能完全由施工單位控制，地下結(jié)構(gòu)和地表結(jié)構(gòu)是不可知的。如果在施工過(guò)程中出了問(wèn)題，一開(kāi)始是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。工程只有經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，安全問(wèn)題才會(huì)逐步顯現(xiàn)，然后造成質(zhì)量安全隱患，威脅工程和人員的安全。

1.1 延長(zhǎng)土木工程施工壽命

壽命是衡量土木工程施工質(zhì)量的主要指標(biāo)，土木工程的質(zhì)量和性能是影響土木工程壽命的重要因素。如果這兩個(gè)因素導(dǎo)致項(xiàng)目壽命縮短，將導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)和資源浪費(fèi)。因此，相關(guān)人員必須做好土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固工作，減少不利因素對(duì)工程的影響。

1.2 提高工程耐久性

影響土木工程耐久性的因素分為主觀因素和客觀因素。主觀因素指施工人員的一系列不規(guī)范操作、維護(hù)不合理等；客觀因素主要指環(huán)境因素，即環(huán)境侵蝕引起的工程結(jié)構(gòu)問(wèn)題。土木工程耐久性的下降，不僅直接影響工程質(zhì)量，也給人們的生活帶來(lái)了限制，在此基礎(chǔ)上，有必要加大對(duì)民用建筑和地基加固技術(shù)的應(yīng)用，以減少不必要的麻煩。

1.3 優(yōu)化工程抗震性能

抗震性能是土木工程建設(shè)中的重要指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)土木工程結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)的應(yīng)用，可以根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況合理規(guī)劃土建工程的抗震等級(jí)，提高工程抗震性能。

2 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用

2.1 鋼筋混凝土的設(shè)置

在土木工程蓬勃發(fā)展的背景下，混凝土是人們施工過(guò)程中的首選材料，在施工過(guò)程中使用混凝土，可以保證工程質(zhì)量。從施工實(shí)踐中可以看出，混凝土主要由砂、水泥和水按相應(yīng)比例混合而成。為了提高土木工程的承載能力和抗震能力，需要采用科學(xué)合理的混凝土結(jié)構(gòu)。同時(shí)，必須根據(jù)結(jié)合混凝土受力特點(diǎn)，通過(guò)與多種結(jié)構(gòu)需求的優(yōu)化組合，不斷發(fā)揮混凝土在施工過(guò)程中的加固穩(wěn)定作用。為了提高鋼筋混凝土的應(yīng)用效果，必須保證鋼筋混凝土建筑材料的質(zhì)量。

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)理及選型

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用，可以有效地提高工程的承載力，保證工程的穩(wěn)定和安全。在土木工程施工過(guò)程中，鋼筋混凝土之間的差別尤為明顯，并且鋼筋混凝土的力學(xué)性能也不同，其承載力也有顯著差異。如果在土木工程的早期設(shè)計(jì)和施工中，工作人員沒(méi)有準(zhǔn)確區(qū)分混凝土的結(jié)構(gòu)差異，不能將混凝土的差異結(jié)合起來(lái)，提高結(jié)構(gòu)規(guī)劃的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，將直接降低土木工程的施工質(zhì)量。

因此，在結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，必須高度重視鋼筋混凝土構(gòu)件，科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)形式，結(jié)合工程實(shí)際完成結(jié)構(gòu)加固施工。此外，在設(shè)計(jì)中明確鋼筋與混凝土的科學(xué)配比，是實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土完美結(jié)合的有效途徑。在土木工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，要準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的承載力，科學(xué)評(píng)價(jià)建筑物的優(yōu)劣和變化，徹底加強(qiáng)施工效果，準(zhǔn)確計(jì)算斜截面、扭曲部分等重點(diǎn)部位的荷載，分析不同外部結(jié)構(gòu)對(duì)土木工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。在分析工程整體受力狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋼筋混凝土的受力特點(diǎn)和材料性能，科學(xué)地選擇合適的設(shè)計(jì)機(jī)理和方法。只有嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)鋼筋的施工質(zhì)量，才能不斷提高工程的穩(wěn)定性和安全性，為今后的工程建設(shè)和施工創(chuàng)造良好的條件。

2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

在建筑工程中，常用的材料之一是混凝土材料，因?yàn)檫@種材料在施工過(guò)程中能很好地保證工程質(zhì)量。隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土在土木工程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)提高土木工程的抗震性能和延長(zhǎng)工程壽命具有重要的作用。鋼筋混凝土主要是由鋼筋、砂、水泥和水按相應(yīng)比例混合而成，不但整體結(jié)構(gòu)牢固結(jié)實(shí)，而且造價(jià)低，可以為企業(yè)創(chuàng)造無(wú)限的經(jīng)濟(jì)效益。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于復(fù)雜的社會(huì)施工環(huán)境，鋼筋混凝土容易受到眾多因素的干擾，例如外界環(huán)境和人為因素，從而影響到土木工程的實(shí)際施工效果。為此，在施工過(guò)程中，不僅要保證鋼筋混凝土的質(zhì)量，還要在施工的每一個(gè)階段都做好質(zhì)量檢測(cè)與控制，提高混凝土的應(yīng)用效果，滿(mǎn)足人們對(duì)于土木工程的需求，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 地基加固技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用

3.1 換土墊層

換土墊層是在軟土地基處理中最常用的方法。采用強(qiáng)度、密度和耐腐蝕性強(qiáng)的材料代替原軟土，利用機(jī)械振動(dòng)和壓實(shí)作用來(lái)提高地基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、承載力和抗剪強(qiáng)度，提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。充填過(guò)程中常使用的材料有兩種：礫石和灰土礦渣。在實(shí)際使用中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件合理配比，優(yōu)化充填材料的性能，提高地基的強(qiáng)度，避免變形、沉降、膨脹、固結(jié)等問(wèn)題。

3.2 排水固結(jié)

排水固結(jié)法是解決粉質(zhì)軟土層失穩(wěn)或沉降問(wèn)題的主要方法。在排水固結(jié)法的實(shí)際應(yīng)用中，需要建立科學(xué)的排水壓縮體系，有效排除土層中的多余水分，增加土層結(jié)構(gòu)的沉降力。在排水系統(tǒng)設(shè)置上，根據(jù)巖土地基類(lèi)型，科學(xué)地選擇塑料排水和砂井排水。在選擇排水體和排水方式時(shí)，借助地層本身的透水壓力系統(tǒng)，將土層中的浮水集中排放，從而增加土層的密度，提高土層的穩(wěn)定性。

3.3 加固技術(shù)

加固技術(shù)是土木工程地基處理中常用的技術(shù)，主要適用于高層建筑和施工難度較大的地區(qū)。加固技術(shù)可使土體的性能變得更加穩(wěn)固，防止不良位移的發(fā)生。在復(fù)雜的地形環(huán)境中，加固技術(shù)的盈盈更加廣泛，特別是淺層軟土地基。通過(guò)向土中加入鋼筋和其他具有拉伸作用的材料，提升土體原有的緩沖和荷載作用，從而提高土體的整體的力學(xué)性能。對(duì)于不同的地基，一般采取不同的加固方法，例如深厚軟土地基的處理，通常采用豎向固體處理技術(shù)，通過(guò)在地基中建立樁來(lái)加強(qiáng)土體的強(qiáng)度和承載力，實(shí)現(xiàn)土體的加固作用。

3.4 化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)

通過(guò)添加化學(xué)物質(zhì)和土壤組分，可以對(duì)地基土起反應(yīng)作用，并將它們之間的化學(xué)反應(yīng)整合成一個(gè)整體，以減小土體的間隙，增強(qiáng)土體之間的連接，從而顯著增加原軟基的強(qiáng)度和荷載，達(dá)到地基加固的目的。根據(jù)加料方式的不同，常用的化學(xué)加固方法有深層攪拌法和注漿法。深層攪拌法是指將石灰水泥和其他建筑材料均勻混合，注入基層結(jié)構(gòu)中的混合物將被處理，混合物迅速滲入土壤顆?？臻g，使地基承載力明顯提高，加固效果明顯。這種方法主要適用于有機(jī)質(zhì)含量較多的土。注漿方法主要是利用注漿設(shè)備通過(guò)注漿孔向土壤中注入化學(xué)溶劑，漿液擴(kuò)散到土壤孔隙或巖土裂隙中。

3.5 壓密灌漿技術(shù)

壓密注漿技術(shù)主要用于軟土地基加固，是一種應(yīng)用廣泛的加固技術(shù)。在正式的工程施工之前，必須對(duì)原有的基礎(chǔ)進(jìn)行精確的分析計(jì)算，從而得出地基的深度和范圍。同時(shí)，需要根據(jù)施工地點(diǎn)的不同地質(zhì)情況，按照相關(guān)技術(shù)嚴(yán)格控制相關(guān)的水泥粉煤灰含量，并且按行業(yè)規(guī)定的比例規(guī)定配制成泥漿，進(jìn)而將配制好的水壓通過(guò)高壓灌漿設(shè)備灌入土中。再由混合液產(chǎn)生的泥漿氣泡將氣體或多余的水?dāng)D壓到土壤孔隙中，然后泥漿完全擴(kuò)散到土壤孔隙中，混合液中的水泥和粉煤灰使土壤凝固和硬化，使土壤變得更加致密和堅(jiān)硬。此外，當(dāng)混合物進(jìn)入土壤時(shí)，它是一個(gè)連續(xù)的靜脈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它將形成一個(gè)固化的支架支持土壤。固化的土壤支架具有較強(qiáng)的防滲和防腐能力，使地基加固效果更安全、更耐用。

4 實(shí)際情況

4.1 工程概況

電廠食堂結(jié)構(gòu)采用單層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。隨著使用時(shí)間的增加，食堂墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫，需要進(jìn)行合理的加固，以提高食堂結(jié)構(gòu)的安全性。

4.2 土建工程質(zhì)量問(wèn)題

經(jīng)土木工程部門(mén)評(píng)估的建筑物，存在的問(wèn)題可歸納如下：由于建筑物位于沿海地區(qū)，地基土含有厚的淤泥質(zhì)土、高含水量、軟土和較差的黏結(jié)性。沉降現(xiàn)象多，穩(wěn)定性堪憂(yōu)；框架梁結(jié)構(gòu)裂縫嚴(yán)重，部分框架梁柱節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)較大斜裂縫，使上部墻體結(jié)構(gòu)錯(cuò)位、不穩(wěn)定；部分梁箍筋密實(shí)度不合理，壓實(shí)區(qū)之間的間距較大，基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)有裂縫。墻體與維修結(jié)構(gòu)之間有嚴(yán)重的剝落和開(kāi)裂。

4.3 地基基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)工程的具體分析可知，工程中所含的厚層有機(jī)肥土和粉質(zhì)土層的含量在不同地區(qū)也有顯著差異，在容易造成更多水分。然而，這些土也會(huì)引起基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的水平流動(dòng)，增加了地基剩余沉降的不確定性，進(jìn)一步降低了剩余沉降計(jì)算的精度，導(dǎo)致粉質(zhì)軟土地基處理的失敗。在此基礎(chǔ)上，在地基加固過(guò)程中，有必要有效地解決地基沉降問(wèn)題，增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛度，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

4.4 上部結(jié)構(gòu)加固

上部結(jié)構(gòu)有許多開(kāi)裂問(wèn)題。因此，在鋼筋設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合結(jié)構(gòu)件的實(shí)際情況和性能要求，采用有效地的方法來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和硬度。具體內(nèi)容如下：①考慮到沉降和應(yīng)力的不均勻性，采用改性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)框架梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行碳纖維布加固；②對(duì)開(kāi)裂的墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接灌漿，達(dá)到加固效果；③變形墻身應(yīng)從受損部位拆除重建，對(duì)于配箍不足的框架梁結(jié)構(gòu)，可采用扁鋼張拉加固。

5 結(jié)論

總之，建筑的結(jié)構(gòu)形式日新月異，人們的需求也越來(lái)越高，這對(duì)建筑行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。在土木工程結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)采用合理的施工技術(shù)和注意控制技術(shù)，以使加固技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)得以有效發(fā)揮，提高土木工程的質(zhì)量，避免發(fā)生危險(xiǎn)。在施工過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，將所有的因素綜合考慮在內(nèi)，發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高施工效率，為土木工程行業(yè)服務(wù)。