土木工程結構設計與地基加固技術分析

郭哲

吉林省石油化工設計研究院 吉林長春 130021

建筑學中有許多分支，其中土木工程是一個重要的部分，土木工程是建筑中給予結構牢固性及可靠性的重要保障。由此土木工程在建筑中得到了高度重視，因為土木工程決定了人們住房的質量，也為后續的建筑打下了堅實的基礎，土木工程的作用很大程度就是保證施工的安全性。

1 建筑結構加固設計特點與原則

建筑結構加固設計與施工是一項復雜而系統的工作，在實施過程中準確把握加固設計與施工的特點與原則非常重要。首先，要明確加固設計與施工的目的。對建筑結構進行加固設計與施工目的是要增強結構整體穩定可靠性，而增強結構整體穩定可靠性應是最大程度減少對原有結構的干擾和損壞。其次，結構評估是進行建筑結構加固設計與施工的第一步，工作人員應根據建筑業主提供的建筑原始數據，并結合現場核查情況對結構進行評估，以評估結果作為對建筑結構進行加固設計與施工的重要依據。加固設計要基于建筑物布局，以確保設計符合有關安全和使用要求。在加固施工中，為減小次要作用力影響，應對原始結構進行卸載，然后按加固設計及技術規范要求進行施工。建筑結構加固設計和施工要遵循一定的原則，主要有以下幾方面：①經濟性原則。這是建筑工程施工中的首要原則，在確保施工質量基礎上，施工建設成本就是需要重點考慮的問題，體現在實際工作中就是經濟性。建筑加固設計中要充分考慮加固改建費用合理性問題，加固設計前要充分做好加固經濟性評估工作，以確保加固設計與施工的經濟性。②實用性原則。大多需要進行加固設計與施工的建筑都是用來居住或使用的，而實用性是使用中的關鍵問題，因此在建筑結構加固設計與施工中要充分考慮結構功能的實用性。③合理性原則。結構加固要符合實際需求，應從實用方面對原有結構進行優化加固設計，避免出現脫離實際進行設計而導致成本增加及后續實用不符合需要的情況。④可行性原則。不同加固設計及施工技術應用都有相關要求及應用范圍，要根據工程各方面的具體條件進行加固設計，避免出現過于追求技術而不考慮可行性的加固設計[1]。

2 土木工程結構設計分析

2.1 合理選擇建筑基礎類型

應保障建筑基礎選型的合理性和科學性。在進行建筑結構設計時，既要關注建筑物內部結構及外觀設計，還應實地考察建筑物所在區域環境，做好實地考察工作，掌握建筑物建設地址周圍實際情況，并據此進行相應結構設計工作，以確保所制訂的結構設計方案符合施工區域環境特點，避免建筑結構設計不合理，不具備可行性。在建筑結構設計時，為了提高設計人員對建筑物基礎的選型能力，還要重視對設計人員的培訓，強化設計人員的專業能力，提高其實地勘察意識，使其能夠在實際工作中采集相關信息數據，提升設計人員數據收集能力，確保建筑基礎選型更加合理，為建筑結構設計工作提供可靠的參考依據，優化建筑結構設計方案。工作人員在獲取設計圖紙后，需要全面了解建筑物所在地實際情況，充分掌握其水文條件、地質環境和氣候特點等，并根據這些信息進行綜合分析調整結構設計方案，使建筑物結構更加協調，保障建筑物結構穩定性，之后再實施建模計算工作。

2.2 優化設計剛性樓面和承重墻結構

在設計剛性樓面時，可利用專業軟件進行計算，充分發揮現代科學技術的作用，明確其結構真實承受力，防止出現誤差。為使整個樓層設計為剛性樓面，需要做到以下4點：①在實際設計過程中，不可選擇存在變形狀況的平面比，如大開洞；②布置建筑結構時，需根據實際情況進行配筋，設計平面要和剛性樓板相關要求保持一致；③在設計承重墻結構時，需全面分析地震災害，不斷提升墻體抗剪強度，使之抗震性能得到提升；④所使用施工材料強度要達到標準要求，增加橫墻軸壓力。如若建筑物面積較大，在設置縱墻結構時，可利用梁支撐方式來提高其承重力。除此之外，在進行結構設計時，可交替布置橫墻承重和縱墻承重[2]。

2.3 基礎優化設計

房屋建筑的基礎結構對于整體結構的影響是非常大的，基礎設計是否合理會關系到房屋建筑的穩定性與安全性。因此，進行房屋建筑工程基礎設計時，應根據工程現場的地質條件選擇最為恰當的基礎結構類型。比如，一些房屋建筑的筏板基礎設計中，常常會面臨上下柱墩抗沖切情況，當墩柱尺寸相同時，上柱墩可以滿足沖切需求，而下柱墩卻難以達到沖切標準，這種基礎結構方面的問題往往是由于上柱墩與沖切線之間存在相交的情況，而相同尺寸的下墩柱與沖切線不相交；上下墩柱選擇不合理，一旦在基礎施工過程中土方的開挖量相對較大時，往往需進行下柱墩的科學設計。針對筏板基礎設計方面的這一問題，應結合具體的基礎設計標準進行各個細節的科學設計和調整?？傊?，任何的房屋建筑基礎設計中，專業設計人員都應加強對地基地質、基礎結構等方面的綜合分析，在最終的基礎結構設計方案確定時，充分從結構可靠性、施工成本和施工技術的角度出發優化方案。比如，如果工程現場的承載力比較好，可以采用淺基礎，而工程現場地基承載力不足、土質較差的情況下，需進行地基加固處理，選用樁基礎結構等，但無論采用的是哪種樁基礎，都要注意基礎結構參數的優化。

2.4 防腐安全設計

鋼結構的防腐安全設計工作極為重要。本項工程防腐安全設計如下：①選用耐候鋼為主要材料，并要求材料廠家對鋼材進行熱浸鍍鋅處理，涂抹必要的防銹底漆；②由于本項工程具有一定美觀度要求，因此，在鋼結構中，使用部分鋁制或鋅質材料，這些活潑性金屬容易與周圍物質發生緩慢的化學反應并表現出腐蝕性，因此，施工單位決定通過“涂層法”進一步提升鋼結構的耐腐蝕性，即在材料表面均勻涂抹黏性好、電阻大、疏水性好的防腐材料；③針對鋼結構主體的地下部分，施工單位采用了“陰極保護法”提升防腐性能，即在地下結構表面附加較活潑的金屬材料，從而取代鋼材進行化學反應，達到防腐的效果。

3 土木工程地基加固技術分析

3.1 換填法

換填法作為地基加固方法中最普遍常見的方法之一，主要應用于地表是軟土層的地理環境。軟土層顧名思義土層比較松軟，土壤的濕度和黏性大，施工中為了增加土壤的硬度，往往采用換填的施工方法，即在實際的施工中將地表層的軟土挖出，將挖出空置的部分充填進堅硬的土塊和石頭，這樣將土石和軟土進行置換，以此來達到為地基加固、改善地基承載力特性的目的。換填法具體的施工還要根據環境制定具體的施工方法，比如換土墊層法、強夯置換法、振沖置換法、碎石樁法以及EPS輕填法等。換土之后的地基相比較于原來的地基，具有荷載力高、硬度高、不易變形等優點，形成性能良好的人工地基，更加適合土木工程的施工建設[3]。

3.2 加筋地基技術

土木工程是一個復雜而系統性的工程，每個環節之間的聯系都很緊密。所以在施工時每一個環節都必須得到質量上的保證，以確保最后的建筑是一個合格并且堅固的建筑。如果其中的某一項環節沒有得到保證，那么一定會在建筑在顯現出來，甚至會出現安全隱患。所以為了確保施工的安全性，工程技術人員需要對每一個環節進行審核以保證環節的正確性。在施工過程中可以使用多項技術的有效融合來對某一塊土地進行施工加固，也對后續的建筑施工提供保障。為了安全性能夠得到保證，在對地基加固時的技術及方法就變得十分重要，尤其是加筋地基加固技術的使用，這項技術是一項目前使用比前兩項技術更多的一項。加筋地基加固技術是在土地中加入一種抗拉材料來增加地基地堅固性，相比與前兩者更加傾向于用現代的新技術來加固地基。這種新材料也沒有讓施工人員失望，抗拉材料能有效增加地基地堅固性以及穩定性。在使用這種技術方法時不需要太多的復雜的工藝以及技術手段，在具體的施工過程中也可以使用難度不大的方法對其進行落實?？估牧喜皇侵敢环N專門的材料，而是具有抗拉強度能力的材料都成為抗拉材料，施工人員可以根據土地的具體情況使用不同的抗拉材料。最簡單的就是選擇一些土工合成性材料融合到地基中來增強堅固性。土工材料與土地有較好的結合性，還具有較好的防水性以及隔離性能。本身就能對地基起到很好的加固作用，所以是一種較好的材料。還有一種方法就是將鋼筋放入土地中，拉筋能夠與土地有一個良好的摩擦作用，當拉筋與土地形成良好的摩擦之后，這種摩擦力可以增強拉筋與土地的連接性，拉筋與土地形成一種新的土地結構，加強了土地的穩定性。施工人員還可以將錨放入土地中作為拉筋加固劑。這種方法也是比較常見的，不僅可以增強土地的穩定性也可以增強土地的承載能力。目前這種技術因為其自身的優勢以及對土地無污染等有點被廣泛地利用在各個地基建設中。施工人員根據土地結構可以在土地中插入土釘，可以作為一種加固方式來使用，施工人員再合適的位置上插入土釘，可以分擔地基承載力來彌補地基強度不高的問題。最后還可以使用在不穩定低級周圍種樹的方法，利用樹的樹根來對土地進行加固，最好的是使用虞樹，虞樹樹根長、強硬能夠對土地起到很好的加固作用。

3.3 植筋施工技術

植筋加固法主要在房屋建筑結構中較為常見，一般是在澆筑和振動混凝土過程中，在結構柱鋼筋和部分墻拉筋脫落而墻體本身沒有支撐環的情況下應用。該加固法通過植入和固定鋼筋，然后使用黏合劑將拉桿牢固粘合和固定于混凝土上，能夠更好地保證連接質量，進而提高混凝土結構和填充墻完整性，提高整體承載能力。植入加固法在實際中的應用有以下要點：①鉆孔。這個施工環節中先根據設計要求標識出鉆孔位置、型號，然后利用沖擊電鉆在確定位置鉆孔?？咨罴翱讖揭鶕以O計規范相關要求確定，確保符合設計標準要求。②清孔。這是植筋加固技術應用的一個必要環節，也是確保植筋加固施工質量的重要措施，因此鉆孔完成后應及時進行清孔。③鋼筋除銹。鋼筋是植筋加固的重要材料，如果其本身質量存在問題就會影響加固施工質量，因此植入前要對鋼筋上的銹跡及污跡地進行清潔處理，以增強鋼筋粘接錨固性能。④注膠。使用專用注膠工具從孔底部開始進行注膠，施工中要注意盡量排出孔內空氣。⑤植筋。植筋加固法的最后一個環節，應根據設計要求按照規范流程進行施工，要根據鉆孔截圖情況合理選擇植筋方法，以確保施工質量。

3.4 化學強化技術

科學技術是先進的生產力，施工人員需要提升專業的素質，選擇用科技來提升技術水平。比如應用化學強化技術來實現強化地基穩定性的目的，就可以在土壤中適當加入化學物質，使得土壤起化學反應，減小土壤之間的空隙，加強土壤內部的連接，使得土壤形成一個堅固的整體?；瘜W強化可分為注漿法和深層攪拌法。注漿法主要是通過注漿的孔縫向土壤中加入化學物質，使得土壤獲得加固。深層攪拌法主要是將水泥、石灰、水、還有其他材料有效融合，使混合之后的物質進入到土層之中，從而提高地基地承載能力。

4 結語

當前，我國土木工程建設的重要性日益凸顯。本文在分析以往土木工程施工實例的基礎上，通過對土木工程結構與地基加固技術應用設計科學合理的分析，發現其具有不可或缺的重要性，因為其不僅可以極大地增加相關設計方案的使用價值，還為以后相關工作的順利進行提供了重要的依據。所以，在土木工程建設中，應重視優化土木工程結構設計和地基加固技術?，F階段我國正在推進舊物改造工程，隨著土木工程使用壽命的增加，經常會出現一些因為自身材料老化、天災而產生的損壞情況，同時建筑物本身也可能會有一定的質量問題，不僅影響了用戶的財產安全，還關系到用戶的生命安全。土木工程地基也經常會出現不均勻沉降強度降低、基礎松動的問題。為保證住宅的質量安全，必須對土木工程結構和基礎進行加固和修復。