探究土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與水泥土攪拌樁法地基加固技術(shù)應(yīng)用

周少偉

摘 要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)工程建設(shè)事業(yè)得到快速發(fā)展。目前，我國土木工程建設(shè)行業(yè)正處于重要的轉(zhuǎn)型時期，為了打破傳統(tǒng)建造形式，對于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基加固技術(shù)方面投入了大量的科研經(jīng)歷。由于土木工程結(jié)構(gòu)和地基直接決定了整個工程的質(zhì)量，所以施工建設(shè)單位必須要嚴(yán)格遵守國家相關(guān)規(guī)定和施工操作流程，以確保工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基加固技術(shù)能夠得到良好的應(yīng)該用，獲取新的發(fā)展機(jī)遇。本文就土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與水泥土攪拌法地基加固技術(shù)應(yīng)用展開探討。

摘 要：土木工程;設(shè)計與地基加固;技術(shù)

在建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響建（構(gòu)）筑物的質(zhì)量、安全性、經(jīng)濟(jì)性。建筑物質(zhì)量的好壞程度決定建筑完工后投入使用的穩(wěn)定性和可靠性。所以，在建筑項(xiàng)目前期的設(shè)計階段中，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量就尤其重要。確保好的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證好的建筑質(zhì)量，確保好的建筑質(zhì)量，可以保障好的生產(chǎn)活動和生活活動。

1 分析土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則和方法

結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、合理”原則，但工程設(shè)計問題千變?nèi)f化，影響結(jié)構(gòu)效應(yīng)的因素很多，由于工程問題本身具有時效的屬性，在現(xiàn)有條件下難以逐一準(zhǔn)確分析，必須及時加以處理，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)具有清晰的結(jié)構(gòu)概念和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計工作中必須注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，注重工程經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用、分析、積累。在土木建筑設(shè)計的過程中，應(yīng)該從建筑的整體性出發(fā)，明確建筑結(jié)構(gòu)的基本性能，對于一個工程來說，在設(shè)計的過程中應(yīng)該同時注意它的剛性強(qiáng)度以及柔性強(qiáng)度，要根據(jù)工程的具體信息以及應(yīng)用功能進(jìn)行判斷，對于有些建筑來說，如果剛性強(qiáng)度過大，則會導(dǎo)致建筑在變形能力上的問題，從而會導(dǎo)致它的荷載重量變大，引起對建筑的局部損壞。但是如果柔性過強(qiáng)的話也會由于結(jié)構(gòu)上的變化導(dǎo)致不能承受原有的荷載，甚至?xí)鸾ㄖw上的坍塌，因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計師要找到其中的關(guān)鍵點(diǎn)，達(dá)到剛?cè)岵?jì)的目的，著力于建筑的整體來進(jìn)行構(gòu)思，尋找合理的建筑結(jié)構(gòu)體系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法可按以下實(shí)施：第一，要全面的掌握工程概況，包括項(xiàng)目位置、功能要求、場地概況、水文地質(zhì)、周邊環(huán)境等;第二，要對資料加以準(zhǔn)確的分析，確定主要的影響因素;形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第三，確定工程的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)體系是影響設(shè)計的主要因素。結(jié)構(gòu)體系可以直接影響建筑物的成本經(jīng)濟(jì)、建設(shè)周期、使用等;第四，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系和功能要求，確立結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的平面布置，確定主要建筑材料、荷載。初步選用材料的強(qiáng)度等級、構(gòu)件截面尺寸。第五，確定上部結(jié)構(gòu)抗震等級、構(gòu)造措施、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)而進(jìn)行下部基礎(chǔ)設(shè)計。

2 土木工程建設(shè)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 工程建設(shè)中結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)

1）時效性。工程建設(shè)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于工程問題，不同于工程研究，沒有大量的時間可用支配，任何工程問題都需要及時加以處理、解決。2）獨(dú)立性和普適性。獨(dú)立性講的是工程設(shè)計項(xiàng)目沒有完全一模一樣的，都有各自的側(cè)重點(diǎn)或功能要求，普適性講的是兩個或多個項(xiàng)目中某一技術(shù)問題或計算方法或原理是相同的、相識的，工程經(jīng)驗(yàn)是可以借鑒的。3）設(shè)計中的包絡(luò)設(shè)計法。包絡(luò)設(shè)計方法是工程設(shè)計中解決問題的通用設(shè)計方法和手段，總的來說可以分對構(gòu)件、某一區(qū)域的包絡(luò)和對整個結(jié)構(gòu)單元的包絡(luò)。

2.2 工程建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

眾所周知，地震對建筑物來說危害巨大，并且直接影響人們的生命以及財產(chǎn)安全，所以在土木工程建設(shè)中一定要加強(qiáng)抗震能力的設(shè)計，以此減少地質(zhì)災(zāi)害對建筑物以及人們生命安全的影響?，F(xiàn)階段工程設(shè)計中實(shí)行“三水準(zhǔn)，兩階段”的抗震設(shè)防設(shè)計原則和設(shè)計方法。整體把握應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：第一，從場地角度看，基礎(chǔ)設(shè)置時不宜設(shè)置在土質(zhì)屬性不同的地基上，場地存在新舊填土?xí)r要特別注意不均勻沉降帶來的危害，例如太原東山地區(qū)屬濕陷性黃土地區(qū)，許多裂縫房屋均與此問題有關(guān)。第二，建筑平面盡量規(guī)則對稱，立面可通過設(shè)置防震縫形成多個較規(guī)則可抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面，在平面中應(yīng)注意有效樓板寬度與典型樓板寬度的區(qū)別和應(yīng)用。第三，結(jié)構(gòu)體系選擇時應(yīng)充分考慮建筑在功能上的實(shí)現(xiàn)，同時應(yīng)避免薄弱部位的出現(xiàn)或產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在計算分析時，控制結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向第一平動周期相差不大于15%，否則，在電算時結(jié)果中變形特征混亂，結(jié)構(gòu)體系難以界定。

2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

土木工程建設(shè)過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和成熟的施工技術(shù)，是常見的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計時應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱度、強(qiáng)壓弱拉的原則。本文僅強(qiáng)柱弱梁的控制分析考慮：控制梁端底部鋼筋進(jìn)入柱的數(shù)量，許多剛?cè)肼毜慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計人員往往在電算結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上要放大梁的配筋面積，而不去復(fù)合柱的面積和配筋量，這是不可取的，適當(dāng)設(shè)置計算參數(shù)，考慮梁的塑性內(nèi)力重分布，在材料方向設(shè)計人員應(yīng)充分考慮現(xiàn)場施工中的可行性，這一點(diǎn)尤其體現(xiàn)在非抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，應(yīng)圖紙說明中，清楚地標(biāo)注各材料的屬性，使用范圍和注意事項(xiàng)，這一點(diǎn)大部分的設(shè)計人員忽略，應(yīng)引起重視。

3 水泥土攪拌樁在液化場地的利用技術(shù)

太原小店地區(qū)大部分地溝屬于軟黏土或液化場地，且地下水位較高，太原市小店區(qū)某附屬樓（地上2層）。

3.1 工程地質(zhì)情況：

場地土類別為Ⅲ類。地下水位埋深1.90～2.20mm

第一層，雜（素）填土，松散，平均1.62m。

第二層，粉土，稍密～中密，濕，平均厚度為8.15m，fak=80kPa

第三層，粉細(xì)砂，濕～飽和，松散，平均厚度為3.57米。fak=110kPa

第四層，粉土，濕，稍密～中密，最大揭露厚度8.20m。fak=120kPa

主要液化土層為第二層粉土、第三層粉細(xì)砂、第四層粉土。

3.2 處理方法：

3.2.1 采用水泥土樁（外圈帷封+內(nèi)部格柵）與級配砂石墊層處理地基液化。

3.2.2 水泥土攪拌樁設(shè)計。

水泥深層攪拌（漿噴），樁徑500，樁長9.2米?？倶稊?shù)1325根。

樁體材料：水泥采用32.5級礦渣水泥。

噴漿量：水泥漿噴樁每沿米水泥量不少于50kg.水灰比=0.5

3.2.3 水泥土攪拌樁施工

a、預(yù)攪下沉至設(shè)計加固深度。b、邊噴漿，邊攪拌提升直至預(yù)定停漿面。c、重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計加固深度。d、邊噴漿，邊攪拌提升直至預(yù)定停漿面。e、使用采用級配砂石分層回填至設(shè)計標(biāo)高。處理后地基承載力不得小于100kPa。

3.2.4 加固效果該工程于2014年設(shè)計，2016竣工驗(yàn)收。相比碎石樁法，直接費(fèi)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)節(jié)約32%，最大沉降量7.9mm，天然地基承載力由80kpa提高到100kpa。另外工期也較短。

3.2.5 評價水泥土攪拌樁按其強(qiáng)度和剛度是介于剛性樁和散粒樁之間的樁型，但變形和承載力又像剛性樁。采用壁狀和格柵加固時，內(nèi)部格柵間距在6.0～9.0米為宜，效果更好，可見只要設(shè)計合理，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，完全可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4結(jié)語

綜上所述，在開展土木工程施工項(xiàng)目時，需要充分發(fā)揮土木工程建筑的社會效益以及實(shí)際效應(yīng)，確保建筑行業(yè)整體穩(wěn)定性。應(yīng)注重土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基加固技術(shù)的重要性，促進(jìn)建筑整體的穩(wěn)定性，有利于推動土木工程項(xiàng)目的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析.中國建筑工業(yè)出版社，2009.11.

[2]郭繼武.建筑抗震設(shè)計.中國建筑工業(yè)出版社，2007.8.

[3]龔曉南.地基處理手冊.中國建筑工業(yè)出版社，2019.2.