梁進常

(山東魯泰基礎(chǔ)工程有限公司，山東 泰安 271611)

土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固有助于強化土木工程的耐久性，延長土木工程使用年限，提高工程抗震性能。應(yīng)按照完整性、合理性、高效性等原則進行設(shè)計。結(jié)合具體實例，從增大截面、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土置換、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等方面入手，分析了土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體應(yīng)用，提出了地基加固技術(shù)措施。

1 土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固

結(jié)構(gòu)與地基的加固直接影響著土木工程建設(shè)質(zhì)量，是工程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，有利于提升土木工程的耐久性。耐久性是評價土木工程建設(shè)質(zhì)量的重要指標(biāo)，為了提高土木工程建設(shè)質(zhì)量，要在各方面設(shè)計中充分考慮耐久性的相關(guān)要求，加強對影響耐久性因素的分析，采取有針對性的措施來不斷強化土木工程質(zhì)量。影響土木工程耐久性的因素較多，主要包括材料因素、自然因素、人為因素等，其中材料因素是材料自身質(zhì)量未能達到土木工程耐久性的標(biāo)準(zhǔn)；自然因素是指受到天氣、自然災(zāi)害等影響而造成土木工程耐久性降低；人為因素是施工過程中未能嚴(yán)格按照施工流程和施工標(biāo)準(zhǔn)進行，對土木工程結(jié)構(gòu)和地基的加固處理不到位，從而影響了土木工程的耐久性。土木工程的耐久性不達標(biāo)將會直接影響工程的投入使用、安全與效益，不僅會給工程埋下諸多安全隱患，還會因為質(zhì)量檢測不達標(biāo)而造成工程返工，嚴(yán)重影響經(jīng)濟效益。施行加固處理，提高土木工程質(zhì)量與安全，延長土木工程的使用年限，能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)效益目標(biāo)。經(jīng)濟目標(biāo)的實現(xiàn)受工程施工質(zhì)量等因素的影響，若質(zhì)量不達標(biāo)，需拆除并重建土木工程，不利于實現(xiàn)資源的優(yōu)化與高效利用。強化加固結(jié)構(gòu)與地基的合理設(shè)計，有助于提升工程的安全性，使其功能得到充分發(fā)揮。加固土木工程的結(jié)構(gòu)與地基，可切實提高工程的抗震性能，使人們的生命財產(chǎn)安全得到有效保障。近年來，人們對于土木工程質(zhì)量要求在不斷提高，提高土木工程的抗震性已成為土木工程建設(shè)發(fā)展的重要目標(biāo)[1]。通過對土木工程結(jié)構(gòu)及地基的加固處理，可有效提高土木工程的抗震性能，對提升建設(shè)效果具有重要作用。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了保障結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，實現(xiàn)整體設(shè)計的美觀性，滿足土木工程的需要，應(yīng)按照相應(yīng)的設(shè)計原則進行。

完整性。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要從整體角度出發(fā)進行設(shè)計，保障其結(jié)構(gòu)完整。連接性和完整性是土木工程結(jié)構(gòu)的顯著特征，是設(shè)計環(huán)節(jié)的重點。應(yīng)遵循完整性原則，充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的作用。設(shè)計人員應(yīng)從建筑的整體角度出發(fā)，加強對各結(jié)構(gòu)元件安全特性的分析，根據(jù)綜合結(jié)構(gòu)特征與構(gòu)件要求展開合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既要保障各結(jié)構(gòu)元件的質(zhì)量，又要保障各結(jié)構(gòu)元件能夠有效連接，形成一個完整的整體。

合理性。設(shè)計人員應(yīng)積極轉(zhuǎn)變工作觀念與態(tài)度，強化對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計重要性的認(rèn)識，遵循合理性的設(shè)計原則，確保結(jié)構(gòu)強度達標(biāo)。人們對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，設(shè)計人員要緊跟時代發(fā)展要求，不斷更新結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，加強對新技術(shù)的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。結(jié)合時代發(fā)展需要，加強對影響土木工程質(zhì)量因素的分析，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來降低其對土木工程施工質(zhì)量的影響，在保障結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的前提下，降低施工技術(shù)難度，加強施工技術(shù)與施工環(huán)境條件的契合度，切實解決影響施工質(zhì)量的隱患。

高效性。土木工程規(guī)模不斷擴大，其結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越復(fù)雜，為了有效保障土木工程施工質(zhì)量，設(shè)計人員不能主觀盲目進行設(shè)計，要加強把控，尤其是在建筑圖標(biāo)方面務(wù)必精確，按照相關(guān)要求明確結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)，設(shè)計出精確的結(jié)構(gòu)圖，降低各節(jié)點的施工難度。為了有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效性，應(yīng)充分利用現(xiàn)代技術(shù)手段，利用BIM技術(shù)進行三維模擬圖形的構(gòu)建，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，避免在實際施工中出現(xiàn)問題而影響施工進度。

3 土木工程設(shè)計要點

土木工程設(shè)計過程中除了要掌握相應(yīng)的基本原則，還需要結(jié)合工程發(fā)展情況及施工需求，掌握施工要點，避免給實際工程施工造成影響。設(shè)計人員要結(jié)合實際環(huán)境對相關(guān)注意事項進行全面分析，掌握設(shè)計要點，切實提高土木工程設(shè)計質(zhì)量。

框架長度。諸多因素會對土木工程的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，要加強對各種影響因素的分析，并有針對性地進行處理，尤其不能忽視框架長度，唯有確保結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性，才能規(guī)避偏差等問題，避免對工程穩(wěn)定性造成影響。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要嚴(yán)格契合施工質(zhì)量要求，精確計算框架長度，防止因為框架長度不準(zhǔn)確而影響土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。施工方應(yīng)加強技術(shù)交底，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)范施工，做好施工過程監(jiān)督與檢查，確保施工質(zhì)量。

抗震性能。土木工程設(shè)計中，要加強對施工現(xiàn)場實際情況的掌握，根據(jù)建筑特征要求，全面掌握建筑的抗震性能。尤其是在框架截面設(shè)計中，不能忽視抗震等級要求，需科學(xué)分析施工現(xiàn)場情況，合理選擇抗震等級，尤其要注重設(shè)計計算，避免計算值與實際情況出現(xiàn)偏差[2]。

4 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用

增大截面。在設(shè)計中合理加大建筑結(jié)構(gòu)件的截面面積與配套鋼筋，以達到強化結(jié)構(gòu)件力學(xué)性能的作用。直接加固法是比較簡單的一種土木工程結(jié)構(gòu)加固法，但在實際應(yīng)用過程中還需要根據(jù)工程情況進行合理選擇，防止因使用不當(dāng)而給工程造成負面影響。不同土木工程的加固要求不同，通常分為三種：增大斷面并增加配套鋼筋，以增加配套鋼筋為主，以增大斷面為主。

砌體結(jié)構(gòu)。土木工程建設(shè)中，砌體結(jié)構(gòu)是非常重要的施工結(jié)構(gòu)，對于土木工程的整體質(zhì)量作用巨大。其中，墻與柱是砌體結(jié)構(gòu)的主要形式，其通常由塊體與砂漿砌筑而成。砌體結(jié)構(gòu)加固的抗壓承載力很強，加固優(yōu)勢明顯。土木工程建設(shè)中通常會對砌體結(jié)構(gòu)進行加固處理，以提升土木工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分為荷載傳遞改變加固與直接加固技術(shù)，但砌體結(jié)構(gòu)加固的力學(xué)性能差，實際承載力不足，整體加固效果又不盡理想，在實際應(yīng)用中容易受外部荷載因素的干擾而產(chǎn)生不同程度的裂縫。因此，在采用砌體結(jié)構(gòu)加固方法提升土木工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時，要結(jié)合多方面影響因素對其進行綜合處理，提升其承載力，減少外界因素的干擾。

混凝土置換。土木工程施工中，可通過混凝土置換方式解決其嚴(yán)重損壞問題，清除各區(qū)段中不符合使用要求與力學(xué)性能不達標(biāo)的混凝土，露出原混凝土結(jié)構(gòu)層后，重新澆筑質(zhì)量達標(biāo)的混凝土。在二次澆筑中，需采用與原混凝土品種相同的混凝土，實現(xiàn)新舊混凝土的有效銜接，不斷提高混凝土結(jié)構(gòu)件的強度等級[3]。通過膨脹劑預(yù)壓應(yīng)力、水泥水化及膠體下滲等方法，實現(xiàn)新舊混凝土結(jié)構(gòu)的黏合與加固，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性?；炷林脫Q施工需要嚴(yán)格按照施工規(guī)范流程，注重對施工現(xiàn)場的清理，保障工程施工質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，具有耐用性強、施工操作便利等優(yōu)勢，但需注意設(shè)計中的原材料與鋼筋配置，應(yīng)結(jié)合實際施工要求對材料質(zhì)量進行嚴(yán)格把關(guān)，結(jié)合土木工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，合理選擇鋼筋型號及材料添加劑，提高土木工程施工質(zhì)量，避免產(chǎn)生裂縫。計算建筑承載力時，應(yīng)合理選擇人工制造骨料，科學(xué)計算骨料添加比例，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性[4]。根據(jù)承載作用合理選擇鋼筋，加強對橫截面大小的計算，以強化鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

5 地基加固技術(shù)措施

淺基礎(chǔ)地基加固。針對地面下的淺基礎(chǔ)地基部位，加固處理程序相對簡單，通常采取獨立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)等施工方法。地基基礎(chǔ)施工中，針對于不符合施工條件的地質(zhì)環(huán)境與條件，通常是在淺地基加固中采取人工處理的方式，挖至土質(zhì)條件達標(biāo)的土層，再設(shè)置基礎(chǔ)部分；對于較深的基礎(chǔ)，通常涉及墩基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻及樁基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)，可將深基礎(chǔ)作為連接深層堅硬土質(zhì)與建筑物的重要介質(zhì)，確保建筑物的荷載可向基礎(chǔ)部分傳遞，基礎(chǔ)部分再將荷載向地基深處承載力較大的土層中傳遞。

換填法。地基施工中，對于不達標(biāo)的施工現(xiàn)場的自然地質(zhì)條件，可通過換填法進行地基加固處理。對于黏性較大的地基土質(zhì)，可通過壓實土體的方法，確保土體符合設(shè)計要求。在地基土體換填操作中，工作人員需仔細了解施工現(xiàn)場情況，合理采取振沖置換法或碎石樁法等換填方式。換填法也被稱作換土法，具有提高承載力、減少沉降量、防止地基被破壞等作用，但會增加建筑成本，費時費力，不適用于建筑面積過大的情況[5]。置換地基土體時，需先挖出承載力不足的土層，再置換合適的土石材料，通過壓實處理，使換填前后的土層能夠充分結(jié)合。在分層回填與逐層壓實過程中，需防止基坑內(nèi)雨水下滲，嚴(yán)格控制施工含水量。施工方法包括機械碾壓法、重錘夯實法及平板振沖法等。施工需嚴(yán)格控制墊層的厚度與寬度，防止墊層出現(xiàn)豎向變形等問題；對墊層實施現(xiàn)場荷載試驗，確保經(jīng)換填法處理后的地基性能達標(biāo)。

排水固結(jié)法。排水固結(jié)法是地基加固處理的常用技術(shù)手段。對于地下水位較高的基坑，需通過排水固結(jié)法進行地基加固處理。預(yù)壓地基適用于淤泥和充填土等飽和黏性土地基，通常利用堆載聯(lián)合預(yù)壓等處理工藝；真空預(yù)壓適用于以黏性土為主的軟弱地基處理。排水固結(jié)法由加壓系統(tǒng)與排水系統(tǒng)兩部分組成，適用于飽和黏性土地基。排水系統(tǒng)包括普通砂井、袋裝砂井及塑料排水帶等豎向排水井，也包括砂墊層等水平排水層。加壓方法包括堆載法、真空法及降低地下水位法等。在荷載作用下的飽和軟黏性土地基，孔隙中的水被逐漸排出，孔隙體積逐漸縮小，從而發(fā)生固結(jié)變形。超靜水壓力消散后，可逐漸提高有效應(yīng)力與地基土的強度。土層越厚，固結(jié)延續(xù)的時間就越長，可通過增加土層的排水途徑與縮短排水距離的方式，加速土層的固結(jié)。

樁基法。樁基法主要采用鋼筋混凝土預(yù)制樁，提升原地基抗壓強度，有效降低施工成本，縮短工期。樁基用沉管方式完成澆筑，可提高地基加固效果和建筑物的穩(wěn)定性。針對較厚的淤土層且難以大面積進行深處理時，可通過打樁的方式展開加固處理。樁基礎(chǔ)技術(shù)早期以水泥土攪拌樁、砂石樁及木樁等技術(shù)為主[6]，但是由于設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、自動化管理系統(tǒng)不完善，以往的樁基礎(chǔ)技術(shù)逐漸被淘汰，目前主要應(yīng)用鋼筋混凝土預(yù)制樁，具有投資少、承載力強及施工速度快等特征，在土木工程中得到了廣泛應(yīng)用。灌注樁適用于淤土層較厚的地基處理，打灌注樁至硬土層后作為承載臺。灌注樁包括沖鉆孔灌注樁與沉管灌注樁兩類，但兩種方法均存在樁身完整性差、泥漿污染及樁底沉渣清理難等技術(shù)難題，需根據(jù)地基土質(zhì)實際情況合理選擇加固方法。

6 結(jié)語

地基的土質(zhì)不同，加固處理技術(shù)方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計等也存在差異。為確保土木工程的穩(wěn)定性與完整性，應(yīng)夯實建筑工程的施工基礎(chǔ)，提高建筑工程施工質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與加固處理中選擇科學(xué)的技術(shù)方式，不斷加強引進新技術(shù)、新理念和新方法，積極提升土木工程建設(shè)水平。