结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用研究

谢国令　周泓宇

摘要：随着人民生活水平的不断改善，对于建筑的要求也在不断提高，这就为建筑领域的发展带来了越来越大的压力，想要使建筑质量及使用寿命都能够得到保证。就要将新技术应用到施工过程中，对于地基的加固工作来说同样如此。

关键词：加固原因；加固原则；钢筋混凝土结构加固方法；地基加固方法

1、土木工程设计中需进行结构与地基加固的原因及原则

1.1 结构加固原因

1.1.1 结构的老化

建筑结构产生老化的情况，是因为一般的建筑物有一定的使用方面年限，超出适用的年限就会产生结构老化的问题，这种条件下就无法继续进行使用。部分超过使用的年限的建筑因为种种不原因未进行拆除重建，在这个时候就必须加固老化的架构，否则就有可能造成严重后果 。

1.1.2 旧物的改造

伴随当前我国在社会的整体功能方面逐步进行快速发展，很多建筑物已经逐渐难以达到人们的需求，若是对其做出拆除的處理，则耗费的资金成本非常大，所以，大多数施工单位会利用加固的手段来进行处理，对其做好改造与修葺的工作，这样操作不单单能够提高建筑的施工效率，缩短施工周期，还能节约大量施工成本。

1.1.3 建筑本身存在质量问题

某些建筑在一定程度上出现了一些问题，通过技术人员审查后需要进行加固才能够继续使用，这就需要制定具体加固方案并开展补救的工作。相反，若是无视这些问题，不积极进行补救就有可能会酿成很大的灾祸。

1.1.4 自然灾害的损坏

自然灾害（比如说风灾、水灾、火灾）的出现对建筑物产生极大的破坏性，且出现不可逆的情况。有的建筑物在被损害后做了一定的加固与修理的工作，依旧能够继续使用，这样既能够对住房的安全进行保障，又能够让损失得到控制。

1.2 地基加固的原因

地基强度、形状可能会被天然地基软弱所进行一定的限制，所以要注意加固地基。地基的加固主要原因是：

1.2.1 因勘探、设计、施工使用不当等原因造成的地基基础破坏。

1.2.2 因改变建筑的使用要求，而需对建筑基础进行加固。如增层、增加荷载、改扩建等。

1.2.3 由于环境影响，而需对既有建筑地基基础进行加固。如邻近新建建筑施工、深基坑开挖、新建地下工程、遭受自然灾害等。

1.3 加固的基本原则

现有建筑的加固应结合结构的受力特点、新的功能要求、周围环境等因素，从安全、适用、经济的角度出发，应遵循先鉴定后加固的原则。加固方案应合理可靠、经济实惠、方便施工，尽量减少对原有建筑的损坏，加固方案应有资质的专业技术人员进行设计。加固施工过程中，发现设计图纸与原结构不符或发现结构其他隐患时，应及时与设计人员沟通，采取有效措施后方可继续施工 。

2、钢筋混凝土结构加固方法

2.1在土木工程结构上，主要有钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构和木结构等，在实际的施工应用中，钢筋混凝土结构是用途最大和最广泛的一种结构。钢筋混凝土结构是复杂多样的，在工程施工中钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题，通过工程实践及设计经验，将一些加固方法进行总结比较如下：

2.1.1 碳纤维加固法

将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。近年来，碳纤维材料以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到日益关注，成为研究与应用的热点。

2.1.2 粘钢加固法

采取环氧树脂为主的粘结剂把钢板在钢筋混凝土结构的一些受拉缘还有一些薄弱的部位进行黏贴，这可以有效促使钢板与原结构物成为一个整体，从而进行整体受力，并且有效改善原结构钢筋和混凝土的应力状态，从而达到增加桥梁整体的刚度的目的，一旦桥梁整体的刚度得到加强，裂缝的蔓延情况就会得到有效限制，同时部分构件的抗剪性能与抗弯性能也能得到有效改善，符合加固补强的需要、也可以达到加强整个桥梁承载能力的目的。

2.1.3 化学植筋法

植筋技术主要的操作是通过高强度的化学粘合剂的运用，让钢筋、螺杆等与混凝土构增建，还能够进行横梁、剪力墙等类型的加固预留钢筋锚定。它技术特点在于：首先，承载力（剪力、拉力）非常高；其次，不会对固定的基材出现膨胀力，对边距、间距比较小的部位比较适合。最后，施工非常简便，时间非常短 。

2.1.4 注浆加固法

注浆加固法是对于钢筋混凝土结构物因为不同的原因造成的裂缝，通过环氧树脂类粘合剂还有密封剂进行灌浆加固的修补工作，在对生产运营没有影响的条件下能够满足预期的强度，让结构的使用寿命得到延长，施工非常快，加固的效果非常好。它主要具有以下特点：（1）通过慢速，进行附压延续的灌浆，能够保证树脂能够在裂缝细微部位中渗入。（2）能够对注入量进行控制，在一些必要的时候能够补充灌浆料。（3）能够依照裂缝的大小，对压力进行调整。

2.2 地基加固技术在土木工程中的应用

2.2.1 地基加固在工程中的方法

对于土木工程而言，地基加固属于施工难点之一，例如，我国的青藏铁路施工时所面临的最大难点就是地基加固問题，土木工程施工过程中，由于土木工程施工现场所处的地段、地质环境各不相同，施工人员在对工程项目进行地基加固时，要结合工程实际，采取因地制宜的加固方法。本文介绍几种应用最为广泛的地基加固方法。

2.2.1.1 加筋法

是为了使土质更加稳定，不会轻易产生移动而适用的一种地基加固法，这种技术在高层建筑物和建筑难度性较大的工程都会采取。在土木工程里面，加筋体混合处理技术主要包括砂桩、碎石桩及水泥粉煤灰碎石桩、土桩与灰土桩、深层搅拌桩。该技术主要是利用砂石、石灰等物质组合成粘合性强的桩体来增强土木建筑物的承载能力。

2.2.1.2 换填法

换填法主要原理就是通过强度高、密度大、抗腐蚀性强、抗压缩性强的砂砾、碎石、灰土以及矿渣的粘合填充，替代软土地基基础土质层的湿软土质，采取机械振动的方式夯实填充层地基，从而提高地基整体的密度和负载力，提升地基的抗剪性能。在具体工程建设中，施工单位可以利用灰土、粗砂、沙壤、水泥的不同比例配置，对软土层换土垫层，并对填充层夯实压紧，避免换新后的地基变形。总的说来，这种技术方法可以显著增强地基的承载负荷力，有效分散地基底层的压力，快速排出软土层的积水，避免土质层的膨胀固结以及不均匀沉降。

2.2.1.3排水法

排水固结法是让固结排水系统处在地基的底层，然后让较高的土壤含水量的土层里面的水可以排出，因此可以充分提高土体的稳定性。排水系统是由压力装置和排水装置两部分组成的。如果按照排水要求来细分的话，又可以分成塑料排水带排水和砂井排水两种。这里主要讲塑料排水带排水，它的特点是可以快速建设好、滤水排水效果好。由于其成本低、质量好是所有项目中广泛应用。但是，塑料排水带排水还存在一些缺陷。如：塑料老化的比较快；渗透膜容易坏；插板容易变形。所以再具体的施工之中需要严格根据相应的施工标准与要求进行操作。

2.2.1.4 强夯法

从加固地基的角度来分析效果非常显著，施工机械也不是很复杂，具有相对简单的操作和运营方法。与此同时，其施工的周期也非常短，而且可以依照外部的环境，对施工周期进行灵活控制，所以应用非常普遍。

3、结束语

建筑结构和地基是决定建筑安全和质量的基础环节，也是建筑工程项目的关键环节。因此，在实际结构和地基施工过程中，最大程度的满足设计的安全和质量要求，保障建筑结构和地基稳固的完整性和稳定性，是保证建筑质量的关键因素，我们必须加强结构与地基加固技术的应用，促进建筑安全性与质量的提升，推进土木工程和建筑工程的快速稳定发展。

参考文献

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