土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地基加固施工技術(shù)研究

張峰

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002）

0 引言

在建筑行業(yè)的快速發(fā)展中，我國(guó)的建筑企業(yè)以提高經(jīng)濟(jì)效益為最終的目標(biāo)，加強(qiáng)了實(shí)踐探索，為了提高市場(chǎng)的占比份額，土木工程建造活動(dòng)中要將施工的質(zhì)量作為關(guān)鍵的要點(diǎn)，提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。合理利用地基加固技術(shù)應(yīng)用，為土木工程的整體施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，將土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固技術(shù)的應(yīng)用銜接起來(lái)，形成協(xié)調(diào)一致的關(guān)系，提高土木工程的建造質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地基加固技術(shù)的重要意義

1.1 增強(qiáng)了土木工程的抗震性

在土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和地基加固的技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，把握關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)，有助于增強(qiáng)土木工程的抗震性能，土木結(jié)構(gòu)是否具有良好的抗震能力，是對(duì)土木工程項(xiàng)目安全性進(jìn)行衡量時(shí)的關(guān)鍵指標(biāo)。特別是我國(guó)幅員遼闊，在地震高發(fā)區(qū)內(nèi)，如果土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固技術(shù)的應(yīng)用落實(shí)不到位，規(guī)范性不足，很有可能導(dǎo)致土木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)抗震性缺陷問(wèn)題，威脅到人民群眾的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全，破壞社會(huì)的和諧、穩(wěn)定和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展環(huán)境。加強(qiáng)對(duì)土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，提高地基加固技術(shù)的應(yīng)用水平，可以增強(qiáng)土木工程的抗震性能，提高土木工程的抗震能力，確保土木工程項(xiàng)目具有穩(wěn)定性、堅(jiān)實(shí)性，取得理想的地基加固效果，增強(qiáng)抗震能力，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全不受侵害，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論如圖1所示[1]。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論

1.2 提高了土木工程的耐久性

土木工程項(xiàng)目是否具有良好的耐久性，是決定土木工程整體施工建造質(zhì)量和綜合效益的關(guān)鍵因素。加強(qiáng)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高地基加固技術(shù)的應(yīng)用水平，可以有效增強(qiáng)土木工程的耐久性，延長(zhǎng)土木工程的使用周期。在建筑工程項(xiàng)目中，出現(xiàn)人為破壞的問(wèn)題，或是施工方法不合理、材料質(zhì)量不穩(wěn)定、針對(duì)土木工程的維護(hù)工作落實(shí)不到位等情況，對(duì)土木工程的耐久性會(huì)造成直接的影響，與施工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)之間形成了一定差距，對(duì)最終的土木工程施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，增加了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)與安全風(fēng)險(xiǎn)。加強(qiáng)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)化土木工程的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮地基加工技術(shù)的應(yīng)用功能，可以對(duì)照有關(guān)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)對(duì)土木工程的施工質(zhì)量的把控，延長(zhǎng)土木工程的耐久性效果，針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了防范，增強(qiáng)了土木工程建造的質(zhì)量可靠性、堅(jiān)固性。

1.3 延長(zhǎng)了土木工程項(xiàng)目的使用周期

土木工程項(xiàng)目的使用年限作為一項(xiàng)關(guān)鍵性的指標(biāo)，是土木工程的施工質(zhì)量中的評(píng)估關(guān)鍵指標(biāo)之一，土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固技術(shù)的合理運(yùn)用，可以延長(zhǎng)土木工程的使用年限。土木工程的結(jié)構(gòu)對(duì)土木工程的使用年限會(huì)產(chǎn)生直接的影響，在合理設(shè)計(jì)土木工程的結(jié)構(gòu)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員將會(huì)對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行早期的預(yù)測(cè)、分析、治理，防范安全風(fēng)險(xiǎn)，提高土木工程的安全性，優(yōu)化其功能性，進(jìn)一步延長(zhǎng)土木工程建筑物的使用年限。在地基加固技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，土木工程的地基穩(wěn)固性得到了保障，優(yōu)化了土木工程地基施工環(huán)節(jié)的施工建造效益，強(qiáng)化了地基加固的技術(shù)應(yīng)用效能，延長(zhǎng)了土木工程的使用年限。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

在土木工程的建造活動(dòng)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是前期環(huán)節(jié)準(zhǔn)備工作中的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員根據(jù)土木工程的具體建造要求、土木工程的用途，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案，為后續(xù)的土木工程施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)土木工程結(jié)構(gòu)的階段，是否能夠制定合理的方案，決定了土木工程項(xiàng)目的建造質(zhì)量，因此土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要把握設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，明確關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要素，提高土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量和后續(xù)的施工建造效果[2]。

2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合性能，要在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃中把握要點(diǎn)。鋼筋混凝土是土木工程結(jié)構(gòu)中一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，以鋼筋和混凝土的混合材料作為土木工程的結(jié)構(gòu)施工中的主要材料，具有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程方便，具有良好的耐用性，但是墻體容易發(fā)生裂縫風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)容易受到周邊環(huán)境的影響而發(fā)生性能上的變化。因此在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土原材料使用量的合理配比，加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量性能的控制，確保二者的比例合理性、科學(xué)性，對(duì)裂縫風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防控。計(jì)算建筑物的承載能力，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)混凝土材料的類(lèi)型加強(qiáng)把握，對(duì)水和水泥的比例進(jìn)行確認(rèn)，合理添加骨料，要使用人工制造的材料，確保整體的混凝土結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，消除使用天然原料作為骨料的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要把握鋼筋，選取這一關(guān)鍵件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，考慮鋼筋的承載能力水平，在設(shè)計(jì)鋼筋的材料選擇過(guò)程中，通過(guò)精確的計(jì)算，對(duì)鋼筋的橫截面大小進(jìn)行確認(rèn)。分析鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值及鋼筋直徑，確保鋼筋的材質(zhì)性能穩(wěn)定性、可靠性，具有良好的承載能力，增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案可靠性、合理性，延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，土木工程的設(shè)計(jì)人員需要把握剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，合理布置剪力墻的平面，將剪力墻的平面設(shè)計(jì)對(duì)稱性作為核心的要素，把握剪力墻平面的對(duì)稱性效果，平衡墻面結(jié)構(gòu)的高度和質(zhì)量，采取有效控制措施，增強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保土木工程的結(jié)構(gòu)抗震水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的抗震設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)人員需要在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確保使用到的各項(xiàng)材料具有良好的性能，選擇合適的邊緣構(gòu)件，提高剪力墻的設(shè)計(jì)和施工水平、施工效果。通常情況下，邊緣構(gòu)件可以分為以下兩種不同的類(lèi)型，分別是約束邊緣構(gòu)件、構(gòu)造邊緣構(gòu)件，這兩種邊緣構(gòu)件相比有著明顯的區(qū)別，一、二級(jí)抗震的落地式的剪力墻及一、二、三、四級(jí)非落地式的剪力墻，在底部加強(qiáng)層及上一層設(shè)為約束邊緣構(gòu)件，其它層設(shè)構(gòu)造邊緣構(gòu)件；墻基截面的重力荷載代表值下的軸壓比小于規(guī)定的可只設(shè)構(gòu)造邊緣構(gòu)件。另外對(duì)于抗震等級(jí)一、二級(jí)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的剪力墻肢，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。其他的部位和三級(jí)抗震的剪力墻應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。因此設(shè)計(jì)人員在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的邊緣構(gòu)件，必須要立足于實(shí)際的情況，對(duì)比和分析剪力墻的尺寸比例，經(jīng)過(guò)細(xì)致的對(duì)照、組合、分析，選擇具有合適尺寸的邊緣構(gòu)件，投入設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的實(shí)踐中，提高剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、安全性能[3]。

2.3 承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在土木工程的施工設(shè)計(jì)中，針對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)人員把握承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，明確土木工程施工設(shè)計(jì)的核心要素和建造標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)的土木工程建筑平面都是以矩形為主，在該形狀中，橫向剛度明顯要小于縱向剛度。因此建筑物要達(dá)到一定的抗震性能標(biāo)準(zhǔn)，就需要足夠的橫墻作為保障和基礎(chǔ)的支撐，以此達(dá)到理想的土木工程安全性的建造目標(biāo)，應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害。當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害問(wèn)題時(shí)，土木工程的墻體受到的破壞，以剪切破壞類(lèi)型為主，抗震能力被削弱，在墻體的抗剪能力設(shè)計(jì)中，要增強(qiáng)墻體的抗剪性能，應(yīng)選擇具有較強(qiáng)等級(jí)的建筑材料投入設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，增強(qiáng)橫墻承重的性能優(yōu)勢(shì)，通過(guò)橫墻的隔斷作用最大化，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和土木工程投入使用后的安全性。

3 地基加固技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)

3.1 換填法

在土木工程的地基加固處理中，把握地基加固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，技術(shù)人員可以采取不同的技術(shù)方法提高土木工程地基加固等技術(shù)應(yīng)用水平，例如，使用換填法技術(shù)，增強(qiáng)地基加固的處理效果。換填法具體指的是要通過(guò)地基土開(kāi)挖的方式，將土木工程建筑上原本的地基土更換掉，因?yàn)樵械牡鼗恋膹?qiáng)度水平較低，要將具有較高強(qiáng)度的地基土回填其中，以增強(qiáng)土木工程建筑的地基承載力，使地基承載性能滿足土木工程建筑物的實(shí)際生產(chǎn)要求、施工要求。在換填法技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，做好地基的加固處理，其中應(yīng)用到了具有較高強(qiáng)度的建筑材料，例如，常用的原材料有砂石、碎石等，除此之外，還包含了具備較高強(qiáng)度水平的建筑材料以及耐腐蝕性較強(qiáng)的建筑材料。施工人員在具體的施工操作環(huán)節(jié)，將原來(lái)的地基土挖走之后，將具有更高強(qiáng)度的地基土更換填充其中，利用專(zhuān)用的機(jī)械設(shè)備設(shè)施，對(duì)新地基土進(jìn)行夯實(shí)穩(wěn)固處理，通過(guò)換填操作的形式，完成土木工程的地基加固處理。在換填法技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，土木工程的地基加固技術(shù)人員要明確換填法的核心，對(duì)照有關(guān)的土木工程建筑地基土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，要求使用的換填材料以及砂石、碎石等具有穩(wěn)固的性能和較高的強(qiáng)度耐腐蝕性應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以此發(fā)揮出換填法技術(shù)應(yīng)用的功能，確保土木工程的地基加固達(dá)到理想的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)[4]。

3.2 水泥混凝土攪拌施工技術(shù)

水泥混凝土攪拌施工技術(shù)是一種常見(jiàn)的地基加固技術(shù)，應(yīng)用在土木工程的地基加固處理中，利用水泥混凝土攪拌施工技術(shù)，可以發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)土木工程地基的穩(wěn)固性效果。在利用水泥混凝土攪拌施工技術(shù)的過(guò)程中，要混合多種原材料，例如，泥土、砂石、水、水泥，使用攪拌機(jī)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行攪拌處理，將此類(lèi)原材料均勻混合在一起，制作成混凝土材料，以此作為加固處理的原材料，對(duì)軟土地基的性能進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)軟土地基的穩(wěn)固性能，提高地基的強(qiáng)度水平。水泥混凝土的應(yīng)用不僅可以使土木工程建筑物的地基承載力進(jìn)一步增強(qiáng)，而且還能夠使土木工程建筑物保持整體的穩(wěn)定性，提高安全性能水平，在利用水泥混凝土攪拌施工技術(shù)的過(guò)程中，調(diào)整水泥混凝土當(dāng)中各項(xiàng)原材料的比例。水泥混凝土的比例偏差過(guò)高是不合理的，水泥混凝土的比例偏差過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量大打折扣，因此技術(shù)人員需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及土木工程施工的具體要求，加強(qiáng)對(duì)土木工程建筑物標(biāo)準(zhǔn)的掌握合理。使用水泥混凝土攪拌施工技術(shù)，配備混凝土材料的比例，確保水泥混凝土攪拌施工技術(shù)的應(yīng)用可以取得理想的最佳施工效果。

3.3 壓密技術(shù)

壓密技術(shù)應(yīng)用在土木工程的地基加固處理中，是一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段，該技術(shù)應(yīng)用的核心就是要通過(guò)注漿的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊地質(zhì)的壓密處理。在土木工程的建造施工過(guò)程中，有可能會(huì)遇到多種不同類(lèi)型的特殊地質(zhì)，利用壓密技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行灌漿處理，可以使土壤密度增強(qiáng)，保證土木工程的地基具有較強(qiáng)的穩(wěn)固性，增強(qiáng)工程的整體安全性。在多種不同類(lèi)型的土木工程建筑物施工過(guò)程中，灌漿技術(shù)都可以發(fā)揮出有效的功能，利用灌漿技術(shù)增加土壤的密度，降低雨水沖刷地質(zhì)時(shí)所帶來(lái)的負(fù)面影響，消除安全隱患問(wèn)題，增強(qiáng)土木工程建筑物的安全性[5]。

3.4 排水加固法

排水加固技術(shù)在土質(zhì)含水較多的情況下適用，例如，含水量較高的土質(zhì)地帶和沼澤地帶等，均可以利用排水加固法進(jìn)行實(shí)際的操作，例如，采取降水預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法等技術(shù)手段進(jìn)行排水加固處理。要將土質(zhì)中多余的水分排除，增強(qiáng)地基的堅(jiān)硬程度和承載能力，加強(qiáng)對(duì)地基施工沉降程度的有效控制，確保建筑物的可靠性、安全性。例如，在利用真空預(yù)壓技術(shù)，結(jié)合大氣壓的數(shù)據(jù)分析，需要對(duì)氣壓數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，使用專(zhuān)用的設(shè)備，抽取地基中的空氣，將多余的空氣排除，抽取地基中的多余水分，確保土木工程項(xiàng)目地基的穩(wěn)固性效果。利用排水加固法進(jìn)行土木工程項(xiàng)目的加固處理，提高地基加固技術(shù)的施工效能，用科學(xué)的方式應(yīng)對(duì)安全隱患因素，延長(zhǎng)土木工程建筑物的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在土木工程項(xiàng)目的施工建造活動(dòng)中，有多種因素都會(huì)對(duì)最終的土木工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固的環(huán)節(jié)，應(yīng)把握關(guān)鍵的質(zhì)量要素，降低質(zhì)量隱患問(wèn)題發(fā)生概率，清除安全風(fēng)險(xiǎn)，確保土木工程項(xiàng)目可以達(dá)到理想的使用周期目標(biāo)。對(duì)建筑工程的建造要點(diǎn)加強(qiáng)把握，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，提高地基加固技術(shù)的應(yīng)用水平，立足于實(shí)際的土木工程施工現(xiàn)狀，改進(jìn)不足，優(yōu)化施工環(huán)境，提高施工效率，確保土木工程的建筑物質(zhì)量達(dá)標(biāo)。