关于土木工程结构设计与地基加固技术认识

夏晓迪 樊蓓

摘要： 土木工程结构设计与地基加固技术是建筑工程项目中十分重要的组成部分，对最终的施工质量影响较大，因此需要对当前土木工程结构设计与地基加固技术有较为深刻的认识。 本文对此对其应用情况展开具体的探讨。

关键词：土木工程；结构设计；地基加固技术

一、土木工程结构设计

对于土木工程结构而言其设计目标首先就是对建筑的安全负责，即保证建筑的主体可以满足使用要求，并符合安全性需求。一般房屋结构是由板、梁、墙、柱、基础或直线形构件和杆、拱、壳等直线杆件或曲线、曲面形构件组成。梁是工程结构中的受弯构件，它承受板传来的压力及梁的自重，通常水平放置。梁按截面形式分为：矩形梁、T形梁、倒T形梁、Z 形梁、空腹梁等。柱的概述：柱在工程结构中主要承受压力，主要承受梁传来的压力以及柱的自重。墙的长、宽两方向尺寸远大于其厚度，荷载作用方向与墙面平行，其作用效应为轴压力，有时还可能有弯矩。这样就要求做到以这些小点来注重土木工程结构设计中的细节问题。

在土木工程结构设计中，我们应该着重注意以下几个方面：（1）结构计算，在这里我们讲的是，设计的基础形式是条形基础，在确定基础底面宽度时，依据的是地基承载力的设计值（新规范称之为特征值），即b≥N/（f-rh）。h对于内墙、外墙取值不一样，不少计算书中误认为是一样的。r应是基础底面以上土的“平均重度”，r=20kN/m3，而学生常误取为基础底面以上“土的重度”。我们要严格分清其中的概念。（2）土建施工图的重要性，平面图与立面图、剖面图的配合建筑施工图关键是平面图、立面图和剖面图之间图示内容一致，且相互补充。有的时候可能是因为初次绘制内容复杂的建筑施工图，我们的设计者由于疏忽，没有全局观察，造成平立剖面图的表达不一致。所以我们要做到各图所注的标高、尺寸、定位轴线等在每张图纸上都要认真核对无误，这个作为一项基本要求，要求在工程结构设计中务必落实做好。（3）结构截面设计中我们要注意场地类别对抗震等级的影响，抗震等级对于框架截面设计的影响很大。一般情况下根据房屋高度和设防裂度从抗震规范中直接查出抗震等级，但对于“场地类别为Ⅰ类时，除6度外，可按表内降低1度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低”。当采用Ⅰ类场地时，抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样。我们做到结构计算清楚明白，施工图纸的清楚明确，同时我们也要注意场地类别对抗震等级的影响。

二、 地基加固的原理

当工程结构的荷载较大，地基土质又较软弱（强度不足或压缩性大），不能作为天然地基时，可针对不同情況，采取各种人工加固处理的方法，以改善地基性质、提高承载力、增加稳定性、减小地基变形和基础埋置深度。地基加固的原理是：“将土质由松变实，将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。

在拟定地基加固处理方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面都应采取相应的措施进行综合治理，其具体的措施有：改变建筑形体，简化建筑平面；调整荷载差异；合理设置沉降缝；采用轻型结构、柔性结构；加强的整体刚度，如采用横墙承重方案或增加横墙，增设圈梁，减小的长高比，采用筏式基础、筏片基础、箱形基础等；对基础进行移轴处理，当偏心荷载较大时，可使基础轴线偏离柱的轴线；施工中正确安排施工顺序和施工进度；对软土地基则应放慢施工速度，以便使地基能排水固结，提高承载力。否则，施工速度过快，将造成较大的孔隙水压力，甚至使地基发生剪切破坏。

三、土木工程结构地基加固技术探讨

（一）换土加固技术

首先，需要将软弱土层彻底挖出，然后再填入结构相对较好的土壤或者其他材料，例如石屑、煤渣、工业废物等，将其制作成素土地基等，最后再采用相关机械设备或者人工的方式将其夯实，提高其密实度。

这种方法在基坑面积较大的工程中非常适用，在处理软弱土层方面具有非常好的效果。换土加固方法的处理深度一般在2～3米左右，对于软弱土层、湿陷性黄土、季节性冻土等都有非常好的施工效果。

（二）振密加固技术

所谓振密加固技术也就是施工人员采取有效的措施来减小地基土体的孔隙比，尽量提高其密实度与强度，从而达到设计的要求。该施工技术主要有压实法、夯实法等各种施工方法，其中强夯法师最振密加固技术中最为常见的一种。强夯法主要是对软土地基的深层土壤进行加固，随着机械夯实能量的不断增大，地基加固的深度也不断加深。也就是说，该方法采用的是大重量的重锤，从不同的高度自由落下，因产生过大的冲击力来压实地基，从而提高地基的强度与密实度，降低其本身的压缩性。

（三）注浆加固法

注浆加固法是通过钻孔向含有裂缝、孔隙、空洞、溶洞、不稳定的底层灌注水泥浆或者硅酸钠等其他有稳固作用的浆液，使得灌注浆液与建筑土壤结合在一起形成稳定土石结构从而改善地基物理性质，提高地基承载能力。这种加固方法使用广泛，使用与砂土、粉土、粘性土、人工填土，可以改善土地的力学性能。这种方法在地基建设中常用，而且价格经济，形式多变。不过加固灌浆材料需要可灌、可粘性好、收缩性小、无毒无污染、耐老化性能好。这样才能增加地基的稳固和使用年限。

（四）砌体结构的加固

砌体结构在土木工程当中占据着十分关键的地位，大部分的砌体都具有超高的使用价值。另外一些特殊要求的不断出现，比如不断的提升抗震标准以及对结构设计的标准，减少施工以及设计方面的隐患等，对土木工程自身的实用性以及耐久性提出了更高的需求。通过维修并加固FRP材料来进行砌体结构的加固，比较适合在墙体没有完善的承重能力或者是出现墙体开裂的情况下，可以杜绝传统的砌体结构加固施工中存在的缺陷。FRP材料有很高的空间利用率、不会对砌体结构的自重及体积进行增加，并且加固的效果十分明显、施工比较方便，上述的各项优势都是FRP在对砌体结构加固的基础上，更好的完善了建筑物抗震方面的性能。

参考文献：

[1]张怀升.关于土木工程结构设计与地基加固技术认识[J].建材与装饰，2018（03）：73.＼