結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)在土木工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

楊國君

（山西筑城建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030006）

在經(jīng)濟(jì)技術(shù)日益完善的今天，土木工程也逐漸向著大型化、復(fù)雜化的方向邁進(jìn)，且為滿足城市化發(fā)展需求，土木工程數(shù)量逐漸增多，為優(yōu)化工程質(zhì)量，做好前期設(shè)計(jì)顯得尤為重要。而在土木工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)和地基穩(wěn)固性是優(yōu)先考慮的內(nèi)容，對于土木工程高質(zhì)量完工具有重要意義。本文就將對結(jié)構(gòu)和地基加固進(jìn)行探討。

1 土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固的重要性

（1）結(jié)構(gòu)與地基加固可以延長工程壽命。結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用，可完善結(jié)構(gòu)和地基的抵抗性能，削弱外界環(huán)境帶來的侵蝕，延長土木工程的壽命，保障土木工程的質(zhì)量。土木工程如果只能使用較短時(shí)間，對工程的拆卸會(huì)帶來較大的資金和資源浪費(fèi)，實(shí)施結(jié)構(gòu)和地基加固處理，確保工程的穩(wěn)定性和安全性，避免上述問題的產(chǎn)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(qiáng)不僅能夠使工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，還可以滿足人們?nèi)粘幼〉男枨?，提升建設(shè)價(jià)值。在土木工程建設(shè)中，會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩亍h(huán)境因素等的影響，導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)和地基受到不同程度的影響，合理應(yīng)用加固技術(shù)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(shù)。

（3）優(yōu)化工程的抗震性能。板塊間的相互作用會(huì)增加地震問題發(fā)生頻率，一旦出現(xiàn)地震災(zāi)害，再加上地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，則會(huì)對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，并且還也會(huì)加劇社會(huì)矛盾，不利于后續(xù)工程建設(shè)和發(fā)展。當(dāng)前我國針對土木工程抗震性能提出一系列規(guī)范要求，但在實(shí)際落實(shí)中，由于前期勘察不準(zhǔn)確等問題的影響，使土木工程整體抗震性無法滿足實(shí)際需求。在地震災(zāi)害發(fā)生后，工程會(huì)受到較大波及，帶來一定損失和傷亡。為此，就需要采用結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)，提升設(shè)計(jì)等級(jí)，優(yōu)化地震抵抗性能，進(jìn)而減少危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

2 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在土木工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 截面加固技術(shù)

截面結(jié)構(gòu)加固法的應(yīng)用是保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性較常使用的方式，能夠結(jié)合工程具體情況有針對性的開展加固作業(yè)，達(dá)到理想效果，優(yōu)化土木工程質(zhì)量。截面結(jié)構(gòu)加固法在應(yīng)用中具備操作簡單、施工便捷、成本低廉等特征，可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載能力，故而得到土木工程建設(shè)企業(yè)的廣泛應(yīng)用。常見的截面結(jié)構(gòu)加固方式以混凝土結(jié)構(gòu)加固和建筑物截面面積擴(kuò)大這兩種方式為主，實(shí)際作業(yè)中可根據(jù)具體情況科學(xué)選用。

例如，在實(shí)踐的過程中可以看到，對于梁柱的結(jié)構(gòu)實(shí)施有針對性的加固，如果正截面的強(qiáng)度不能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)施工中內(nèi)梁和柱彎曲等相關(guān)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(shù)

土木工程結(jié)構(gòu)加固中，碳纖維布加固方式是近幾年被廣泛應(yīng)用的一種形式（如圖1 所示），在使用過程中會(huì)利用碳纖維布包裹土木工程結(jié)構(gòu)，處理后結(jié)構(gòu)的承載能力更強(qiáng)，使用時(shí)間明顯延長，且不會(huì)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(dān)心增加施工難度，有效保障土木工程的建設(shè)質(zhì)量。在對結(jié)構(gòu)實(shí)施加固處理的過程中，大多數(shù)情況下都會(huì)采取非金屬纖維類材料。需要著重關(guān)注的是，在結(jié)構(gòu)加固作業(yè)過程中選用這種方法，只是用在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，具體應(yīng)用于抗震加固以及抗剪性能加固等相關(guān)環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)出十分理想的成效。

2.3 其他加固技術(shù)

除上述兩種常見的加固技術(shù)外，在土木工程結(jié)構(gòu)加固中，還會(huì)采用下面幾種措施和方式，優(yōu)化加固效果，提高土木工程質(zhì)量，深化工程的建設(shè)價(jià)值。具體加固技術(shù)有：

圖1 碳纖維布加固技術(shù)

（1）直接加固。直接加固是從結(jié)構(gòu)根本著手，增大承載能力，保障結(jié)構(gòu)與體系之間的平衡性，實(shí)現(xiàn)力的均衡劃分，減少局部超負(fù)荷帶來的不良影響。在結(jié)構(gòu)承力分析中，對于強(qiáng)度不符區(qū)塊要實(shí)施進(jìn)一步加固處理，以提高結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，優(yōu)化整體質(zhì)量。

（2）優(yōu)化荷載傳遞。該加固方法是通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布局方式增大其承載能力。部分土木工程設(shè)計(jì)中，會(huì)直接采取增加承重墻的方式維護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，降低危險(xiǎn)系數(shù)。不過在處理中，工作量會(huì)明顯增加，并且還可能會(huì)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，外部增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包裹原結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)整體承載力的一種方式。該方式下結(jié)構(gòu)的傳力能力得到改善，強(qiáng)度和穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。

3 地基加固技術(shù)在土木工程設(shè)計(jì)過程中的有效應(yīng)用

3.1 換土墊層

換土墊層法常被應(yīng)用在地質(zhì)層較薄的軟土地基處理中，使用中會(huì)選擇強(qiáng)度、抗腐蝕性、抗壓縮性強(qiáng)、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(shí)技術(shù)增大土體強(qiáng)度和承載力。在土木工程設(shè)計(jì)中，換土墊層法需要做好原材料質(zhì)量及配比的科學(xué)把控，保障混合后材料的粘合性、強(qiáng)度等符合地基加固要求，用以完成基礎(chǔ)土體的替換處理，避免后續(xù)作業(yè)中變形等問題的產(chǎn)生?？傮w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。

圖2 換土墊層法

3.2 排水固結(jié)

排水固結(jié)法一般應(yīng)用在淤泥質(zhì)土加固中，用以增強(qiáng)土體穩(wěn)定性，控制土木工程建設(shè)中沉降問題。排水固結(jié)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(shí)現(xiàn)土體結(jié)構(gòu)緊固的一種方式。在應(yīng)用前，需要根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況科學(xué)設(shè)置排水系統(tǒng)，注重內(nèi)部水分排出的快速性。排水系統(tǒng)設(shè)置中，由于所處地形環(huán)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(jù)巖土工程地基的類型進(jìn)行科學(xué)選擇的，當(dāng)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(tǒng)的輔助，由排水體將土層中的游動(dòng)水集中排出，從而增加土層密實(shí)程度，保障其穩(wěn)定性。

3.3 加筋法

加筋法效用的發(fā)揮是以土釘墻加固、加筋土處理及土工合成材料的應(yīng)用這三種形式實(shí)現(xiàn)的。土釘墻加固是其中較常使用的方式。該方法又分為插進(jìn)鉆孔和注漿兩種形式。實(shí)際作業(yè)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(jié)構(gòu)內(nèi)，借助土釘與周邊結(jié)構(gòu)摩擦助力和粘結(jié)力，增加融合效果，形成新的穩(wěn)固性結(jié)構(gòu)，提高地基質(zhì)量。

加筋土處理技術(shù)是將抗拉性能較強(qiáng)的拉筋埋入土體結(jié)構(gòu)中，利用摩擦力密切與原土體結(jié)構(gòu)的混合，增強(qiáng)穩(wěn)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(jié)構(gòu)中，借助材料自身性能發(fā)揮，改善軟土性能，增強(qiáng)地基穩(wěn)固性和承載能力。

3.4 化學(xué)加固

化學(xué)加固法也是改善地基穩(wěn)固性和強(qiáng)度的一種有效方式。不過在化學(xué)加固法落實(shí)前，需要先對加固區(qū)域予以清理和整平，清除其中含有的雜質(zhì)、障礙物。之后要求工作人員仔細(xì)勘查該區(qū)域溫度及水文環(huán)境，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料，為后續(xù)噴樁施工提供依據(jù)和保障。作業(yè)人員應(yīng)明確噴樁施工指標(biāo)和要求，并根據(jù)勘察資料合理規(guī)劃施工方案，以此達(dá)到地基加固效果，確保土木工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

土木工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)的應(yīng)用需要根據(jù)實(shí)際情況具體分析，確定技術(shù)類型，注重前期準(zhǔn)備和處理，保障土木工程建設(shè)作業(yè)的順利落實(shí)，使實(shí)際作業(yè)與設(shè)計(jì)內(nèi)容保持一致，以此提高整體作業(yè)的安全系數(shù)。