土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地基加固技術(shù)分析

溫 博

中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司西安分公司 陜西 西安 710082

隨著建筑行業(yè)飛速發(fā)展，對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提升有著重要的作用。但是要重視建筑工程質(zhì)量，其中土木工程建筑結(jié)構(gòu)和地基是建筑項(xiàng)目中最為重要的組成部分，做好這兩項(xiàng)工作對于保障最終的施工成效有著關(guān)鍵作用，為此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固中重視應(yīng)用科學(xué)的施工技術(shù)，以技術(shù)為支撐，提升施工效率，促使施工工作能夠有效開展，提升施工水平，打造高質(zhì)量的建筑工程。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用重要性分析

1.1 有助于延長工程使用壽命

土木工程結(jié)構(gòu)和地基質(zhì)量對于工程的使用年限有直接的影響，在施工過程中結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用適合的施工技術(shù)，促使施工水平提升。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通過展開科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，達(dá)到工程安全性要求，促使其功能性得到有效的發(fā)揮，提升施工水平，減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)，降低各種問題帶來的不利風(fēng)險(xiǎn)[1]。在地基加固中應(yīng)用適合的加固技術(shù)，以技術(shù)優(yōu)勢提升施工水平，提升地基的穩(wěn)定性，滿足工程的實(shí)際需求，有助于工程使用壽命能夠延長。

1.2 有助于提升工程的耐久性

耐久性是建筑工程中衡量施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，因?yàn)樵诠こ淌┕ぶ腥绻艿饺藶橐蛩赜绊?，施工方式不合理，材料質(zhì)量不合格等問題的影響，導(dǎo)致土木工程結(jié)構(gòu)的耐久性沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，降低工程整體質(zhì)量，加大了安全隱患。但是在施工的過程中如果能夠通過科學(xué)合理的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在施工中保障按照要求進(jìn)行施工，能夠形成耐久性較強(qiáng)的建筑工程，為打造高質(zhì)量的建筑工程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.3 有助于提升工程的抗震性

在建筑工程中通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及加固技術(shù)的有效應(yīng)用能夠提升土木工程的抗震性能，這一項(xiàng)指標(biāo)也是衡量工程安全性的重要指標(biāo)，尤其是在地震高發(fā)區(qū)，這一指標(biāo)的達(dá)成對于建筑整體安全以及保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的作用。在設(shè)計(jì)的過程中結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)對土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，應(yīng)用有效的加固技術(shù)，提升結(jié)構(gòu)和地基的穩(wěn)定性，提升整體的抗震能力[2]。

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

2.1 地梁設(shè)計(jì)

地梁在土木工程中是建設(shè)基礎(chǔ)，同時(shí)也的比較容易出現(xiàn)問題的區(qū)域。在施工過程中需要保障地梁與基礎(chǔ)之間能夠形成較好的連接狀態(tài)，進(jìn)而能夠?qū)钩霈F(xiàn)的不均勻沉降問題，對于基礎(chǔ)埋入過深的問題也能進(jìn)行調(diào)整。在基礎(chǔ)埋入過深之后，可以通過降低框架柱計(jì)算高度的方式進(jìn)行解決。在地梁設(shè)計(jì)中對于計(jì)算部分，需要高度重視，并且結(jié)合有效的方式提升計(jì)算的科學(xué)性，通常情況下以下兩種方式能夠有效解決[3]。第一，將地梁看做一層框架結(jié)構(gòu)，按照框架結(jié)構(gòu)計(jì)算的方式，能夠忽視基土產(chǎn)生的影響的，用框架承載柱承受全部壓力，但是在實(shí)際應(yīng)用中這一方式的難度相對較大。第二，將地梁設(shè)計(jì)單獨(dú)列出，對其他框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，忽視地梁彎矩產(chǎn)生的影響，將剪力傳遞到框架柱，采用此種方式具有操作簡單，且計(jì)算合理的要求，因此在地梁設(shè)計(jì)中會(huì)應(yīng)用此種方式進(jìn)行計(jì)算進(jìn)而能夠滿足地梁設(shè)計(jì)的實(shí)際要求。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是重要的組成部分之一，在設(shè)計(jì)的過程中需要按照以下幾方面的內(nèi)容進(jìn)行：首先，充分重視剪力墻平面布置力度。對于剪力墻整體平面進(jìn)行布置工作中，還需要相關(guān)的工作人員能夠按照對稱性和均勻性的原則，通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方式，促使剪力墻剛度和質(zhì)量方面能達(dá)到平衡的要求，進(jìn)而能夠提升建筑的抗震性能[4]。其次，做好邊緣構(gòu)件管理。通常情況下，在土木工程中應(yīng)用的邊緣構(gòu)件有兩種，即有約束類型和無約束類型。無約束邊緣相對比之下的矩形截面接線承載能力較低，位移角度較少，對于墻體的整體穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生直接的影響。為此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該結(jié)合相關(guān)的等級要求確定剪力墻尺寸比例，進(jìn)而選擇適合的邊緣構(gòu)件。

2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程的建設(shè)中是比較常見的結(jié)構(gòu)形式，對于保障工程穩(wěn)定性有著重要的作用，應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中需要控制好鋼筋混凝土質(zhì)量，在保障達(dá)到施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及施工要求的基礎(chǔ)之上才能進(jìn)行施工。通過對原材料質(zhì)量控制，從源頭上避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，不僅能夠起到節(jié)約資源的作用，同時(shí)也能保障施工的正常進(jìn)度[5]。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在完成設(shè)計(jì)之后，在施工階段中還需要保障結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量能夠符合要求之后才能進(jìn)行后續(xù)操作，掌握配置要求，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化施工，促使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢能夠充分發(fā)揮。在材料采購環(huán)節(jié)中按照設(shè)計(jì)要求選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的原材料，掌握混凝土配比，做好強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，保障配比符合實(shí)際施工要求。在采購鋼筋中還需要相關(guān)的工作人員能夠重視鋼筋的柔性和剛性，在確定符合要求且滿足成本控制情況的基礎(chǔ)之上進(jìn)行選擇，進(jìn)而促使土木工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到保障。

2.4 伸縮縫設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中是一種常用的結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)榛炷磷陨砭邆湟欢ǖ奶厥庑?，在進(jìn)行應(yīng)用的過程中如果沒有按照要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土墻面形變的問題。為此在實(shí)際設(shè)計(jì)中還需要結(jié)合土木工程實(shí)際情況，精準(zhǔn)計(jì)算混凝土可能出現(xiàn)的變化量，但是因?yàn)檫@一工作具備較大的難度。在設(shè)計(jì)中如果通過彈性結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，最終獲得的數(shù)值相對而言較大[6]。因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作中為了避免出現(xiàn)這一問題，通常會(huì)在房屋結(jié)構(gòu)長度達(dá)到一定的數(shù)值之后，按照相關(guān)要求對伸縮縫進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是伸縮縫的設(shè)計(jì)通常會(huì)影響到在建筑整體的美觀性，因此在部分土木工程中不希望設(shè)計(jì)伸縮縫。但是在不設(shè)計(jì)伸縮縫的前提下有效的對抗混凝土變形問題還需要進(jìn)行全方位的分析，其中設(shè)計(jì)后澆帶或者是在混凝土中加入一定劑量的膨脹劑的方式，可以有效的控制因?yàn)槭鑼?dǎo)溫度影響出現(xiàn)的收縮應(yīng)力。在實(shí)際施工中為了能夠保障最終效果，通常會(huì)將兩種方式進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，提升結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí)也能保障整體的美觀性。

3 土木工程地基加固技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 強(qiáng)夯技術(shù)分析

在土木工程地基加固中，強(qiáng)夯技術(shù)是一種常見的加固技術(shù)，在這一技術(shù)的操作相對比較簡單，施工人員在具體技術(shù)應(yīng)用中需要結(jié)合強(qiáng)夯技術(shù)的具體使用流程進(jìn)行操作。首先對地基進(jìn)行平整，隨后在平整好的地基之上確定坐標(biāo)，明確施工場地的實(shí)際高度。在這些準(zhǔn)備工作完成之后，則可以準(zhǔn)許機(jī)械設(shè)備進(jìn)入施工場地，確定夯擊高度之后，選擇施工的夯擊作用力。在夯擊結(jié)束之后，確定地基的承載能力符合實(shí)際要求之后，則可以按照要求撤離機(jī)械設(shè)備。

3.2 加筋法分析

加筋法是一種比較常見的加固技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用的范圍也相對廣泛。在此種技術(shù)的應(yīng)用中因?yàn)榫邆洳僮骱唵蔚奶攸c(diǎn)，在應(yīng)用的過程中很多工程都會(huì)選擇這一技術(shù)加筋法在實(shí)際操作中主要是通過對地基土層進(jìn)行處理，通過添加對抗性能較好的材料的方式，提升土層的強(qiáng)度以及抗壓性能。此外，在土體中加入筋材的方式，將土與鋼筋進(jìn)行結(jié)合，如果受到較大的外力影響，鋼筋則會(huì)因?yàn)槭盏酵饬τ绊懙膯栴}出現(xiàn)形變，導(dǎo)致筋材與周邊的環(huán)境之間出現(xiàn)一定縫隙，受到位移作用的影響，筋材和土體之間則會(huì)形成一定的摩擦，對土層增加了側(cè)壓力，有效的防止出現(xiàn)土體運(yùn)動(dòng)偏移的現(xiàn)象[7]。

3.3 樁基加固技術(shù)

樁基加固技術(shù)的應(yīng)用需要結(jié)合地基加固的實(shí)際情況，選擇適合的加固方式，因此在施工中需要結(jié)合以下幾種方式進(jìn)行操作。第一，重視鋼筋混凝土預(yù)制樁加固操作的應(yīng)用，這一技術(shù)在應(yīng)用中因?yàn)榫邆涑杀镜偷奶攸c(diǎn)，施工效率較高，且加固防壓能力較強(qiáng)，在具體應(yīng)用的過程中能夠有效的提升施工水平。第二，重視灌注樁加固操作。此種加固方式主要適合應(yīng)用于土層較厚的區(qū)域中。對兩種加固技術(shù)進(jìn)行分析，從其實(shí)際應(yīng)用情況能夠看出，兩種加固技術(shù)都能取得較好的加固成果，且表現(xiàn)出良好的性能優(yōu)勢。但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中還需要相關(guān)的工作人員能夠結(jié)合土木工程的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行選擇，進(jìn)而能夠選擇與工程最匹配的地基加固技術(shù)，提升加固效果。此外，在樁基加固技術(shù)的應(yīng)用過程中因?yàn)榭赡苁艿蕉喾N因素的影響導(dǎo)致技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢無法發(fā)揮，因此還需要相關(guān)工作人員能夠?qū)唧w的因素進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)排除干擾，進(jìn)而能夠保障加固技術(shù)的有效應(yīng)用。

3.4 排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)的應(yīng)用能夠極大程度提升地基的穩(wěn)定性以及更好的提升地基的整體強(qiáng)度，在進(jìn)行施工之前需要施工人員能夠結(jié)合施工區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行地質(zhì)勘察工作，獲得關(guān)于土木工程地基建設(shè)需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后在進(jìn)行地基預(yù)壓處理，這一步工作對于排水固結(jié)技術(shù)的應(yīng)用能夠奠定基礎(chǔ)，然后在地基中需要結(jié)合要求建立垂直的排水柱，更好的保障地基的抗剪性，循序漸進(jìn)強(qiáng)化排水固結(jié)。在排水固結(jié)技術(shù)的實(shí)際情況分析中，發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)在工程建設(shè)中很好會(huì)單獨(dú)應(yīng)用，通常會(huì)將這一技術(shù)與其他技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，進(jìn)而能夠強(qiáng)化對地基的處理效果[8]。但是在實(shí)際應(yīng)用中還需要立足于工程的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行選擇，如果工程量較大，在施工中則需要保障人員和設(shè)備能夠符合實(shí)際需求，對于進(jìn)一步保障土木工程的健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)基礎(chǔ)。

3.5 錨桿靜壓樁法

錨桿靜壓樁法是一種復(fù)合性的加固技術(shù)，在應(yīng)用中也十分常見，在技術(shù)的應(yīng)用中通過將錨桿技術(shù)與靜壓樁技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，在土木工程中地基中進(jìn)行應(yīng)用，能夠很好的進(jìn)行加固，并且獲得良好的加固成果[9]。在土木工程地基加固中應(yīng)用此種技術(shù)，能夠節(jié)約一定的施工時(shí)間，并且能夠有效的提升施工人員的工作效率。但是在進(jìn)行應(yīng)用的過程中還需要結(jié)合地基的實(shí)際情況，選擇適合的加固技術(shù)，通過此種方式來保障加固效果。

3.6 化學(xué)加固技術(shù)

化學(xué)加固技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，在應(yīng)用中能夠更好的滿足現(xiàn)階段的地基加固要求?；瘜W(xué)加固技術(shù)的應(yīng)用主要通過專業(yè)人員按照科學(xué)配比的方式，對地基情況進(jìn)行分析之后精確配比化學(xué)材料，將其與土體進(jìn)行結(jié)合，促使土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠更好的提升。在應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)的過程中需要對施工區(qū)域的周邊環(huán)境進(jìn)行全面分析，對需要進(jìn)行加固的區(qū)域進(jìn)行清理，保障地基表面的平整性，為后續(xù)地基加固技術(shù)的應(yīng)用提供保障。在將表面的障礙物進(jìn)行清理之后，還需要施工人員能夠結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行噴樁作業(yè)，進(jìn)而為化學(xué)加固技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)設(shè)良好的施工條件。

3.7 擠壓法

擠壓法也被稱為擠密法，主要適用于黃土、雜填土的地基。在具體應(yīng)用的過程中需要相關(guān)的工作人員按照擠壓、爆破、振動(dòng)以及夯擊的方式，促使土體的抗剪強(qiáng)度提升。在具體應(yīng)用的過程中按照施工方式的不同，還可以將這一技術(shù)分成石灰樁擠密法、振沖法等幾種加固方式。對于擠壓法加固技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用中可以與排水固結(jié)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，通過結(jié)合的方式能夠保障兩種加固技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮，同時(shí)也能更好的保障加固成果，促使地基密度增大，強(qiáng)度提升，也能提升地基的穩(wěn)定性和牢固性。因此不難看出，擠壓法在應(yīng)用的過程中不僅能夠單獨(dú)進(jìn)行應(yīng)用，還可以與其他地基加固技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，以加固技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的方式，大大的提升地基加固效果，也能提升加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3.8 注漿法地基加固技術(shù)

注漿加固技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中需要對砂土、黏土進(jìn)行有效的應(yīng)用，保障地基的穩(wěn)定性。注漿加固技術(shù)在具體應(yīng)用過程中需要的施工成本較低，施工方式也比較靈活，在應(yīng)用中取得的加固效果也比較明顯，正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢的存在，促使注漿加固技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用。但是需要注意的一點(diǎn)是，因?yàn)楣嘧⒓庸绦枰Ｕ吓c周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時(shí)能夠獲得較好的加固成果，所選用的材料還需要保障具備環(huán)保性和防老化性，這樣才能延長地基加固的年限，同時(shí)也能更好的保障施工整體質(zhì)量。

3.9 換填法

換填法的工作原理是將土木工程地基中原來強(qiáng)度較低的土挖出來，選擇強(qiáng)度較高且滿足實(shí)際施工的地基土換填回去，提升地基的承載力。應(yīng)用換填法進(jìn)行地基加固通常會(huì)選擇碎石或者砂石，或者強(qiáng)度較高具有較強(qiáng)耐腐蝕的建筑材料，在實(shí)際的施工過程中，需要結(jié)合人工和設(shè)備結(jié)合的方式，將原來的地基土挖走之后，換填進(jìn)強(qiáng)度更高的地基土，在使用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行夯實(shí)，保障地基的強(qiáng)度能夠符合土木工程的實(shí)際應(yīng)用要求。

4 結(jié)束語

總之，因?yàn)橥聊窘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固的合理性對于保障建筑物穩(wěn)定是十分重要的內(nèi)容，但是受到土木工程施工復(fù)雜性的影響，在具體的施工中則可能會(huì)遇見很多不同的情況，還需要能夠結(jié)合適合的方式進(jìn)行處理。為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及地基加固技術(shù)的應(yīng)用中則需要工作人員能夠進(jìn)行縝密計(jì)算，確保數(shù)值精準(zhǔn)，為精準(zhǔn)施工提供保障，為施工技術(shù)應(yīng)用提供依據(jù)，促使土木工程能夠順利進(jìn)行，打造高質(zhì)量的土木工程。