土木工程设计中结构与地基加固技术的应用研究

刘 宇

（山西潞安工程勘察设计咨询有限责任公司，山西 长治 046204）

在土木工程的实际建设和使用过程中，既有建筑物因勘察、设计、施工或使用不当；增加荷载、纠倾、移位、改建、古建筑保护；遭受邻近新建建筑、深基坑开挖、新建地下工程或自然灾害的影响等需要对既有建筑物进行加固。加固设计的安全性、经济型都必须合理、适用。基于我国目前的经济发展趋势，只能不断的提高工程的建设质量才能够满足人们对美好生活的需求，然而提高工程建设质量有两个非常重要的部分，一是加固方案的选择，二是加固技术措施的应用，只有两个部分都取得了良好的实施运用，才能保证建筑物具有更长的使用寿命，才能有效的提高对既有建筑物进行加固的经济效益和社会效益。在工程建设过程中应用结构加固和地基加固的相关技术已经非常广泛了，同时也受到了更多人员的重视，因此要对加固技术进行不断的创新和完善，使加固技术更具有科学性。

1 结构加固技术在设计中应用

1.1 结构加固设计材料要求

在进行结构加固技术的设计过程中，特别要注意钢筋混凝土结构的设计工作，钢筋混凝土结构其主要的构成部分就是混凝土和钢筋两种材料，这两种材料质量的高低，对钢筋混凝土结构质量有着直接影响，进而影响结构的实用性能。因此，为了实现钢筋混凝土的实用性和可靠性，在进行工程设计工作的过程中，有必要在设计规范中注明施工所需的钢筋混凝土的材料要求，换句话说，无论是碎石、水泥还是砂子，都必须满足工程建设标准的要求。混凝土的材料比例应根据工程设计的要求，以及混凝土的施工条件进行计算。在进行混凝土浇筑振捣施工时，要根据实际的振捣要求，对振捣力度、时间以及形式等方面的内容进行严格的控制。在选择钢筋原材料时，也需要根据结构设计的钢筋要求，对钢筋的主要性能进行确定，主要包括：钢筋的弯曲度、抗拉抗剪强度、表面光滑度等等性能方面的要求。不得使用无出厂合格证、无中文标志或未经进场检验的材料。

1.2 钢筋混凝土结构加固设计

在进行钢筋混凝土结构加固设计时，要确保结构上的作用与实际相符，原有结构、构件的尺寸与实际相符。结构加固分为直接加固与间接加固，设计时要根据实际情况进行选择和应用。直接加固方法有增大截面加固法、置换混凝土加固法、复合截面加固法。间接加固方法有体外预应力加固法、增设支点加固法、增设耗能支撑法、增设抗震墙法等。混凝土结构的加固设计要避免对未加固部分造成不利影响。换句话说，就是在进行结构设计这一工作环节时，要对项目的实际情况充分的了解，对其结构需要承担的荷载值进行详细的计算，进行计算时主要包括：正截面的承载值、斜截面的承载值等等，而且对结构的外部形态变化和内部结构变化要系统的进行分析，根据实验和分析结果，选用最适合该工程的加固方法和技术。

就增大截面加固法而言，它工艺简单、使用广泛、费用低廉，但它也存在使用局限性。某工程的框架柱实测混凝土强度只有C7.5，如果选用增大截面法进行加固，新旧混凝土界面的粘结强度很难得到保证。若采用植入剪切摩擦筋来提高粘结强度，也会因已有混凝土强度过低而无法提供足够的锚固力。所以并不是所有的钢筋混凝土构件均可以采用增大截面法来进行加固。这种情况就考虑采用置换混凝土加固法。置换混凝土加固法的关键在于新浇混凝土与旧混凝土的界面处理效果，因此在工程中选用界面胶时，必须十分谨慎。新置换的混凝土强度等级不宜过高，一般以提高一级为宜；如果比原有混凝土强度高太多，就会产生销栓效应。

在对混凝土结构进行加固前，设计人员应有针对性地研究加固措施，按照相关规范，对于不宜加固的结构构件要予以拆除，以防止结构向机构转变，造成巨大的损失。设计的同时不仅考虑安全性，还要结合适用性和经济性同时考虑，做到对症下药。

2 地基加固技术措施

地基加固措施种类较多，在选择使用时也应该因地制宜，综合比较，选择安全性、操作性、经济型相对较高的类型。

2.1 浅基础的地基加固措施

一般情况下，浅基础地基是指处在地面之下，并且处理程序相对简单、深度也不大的基础。条形基础、独立基础等基础类型是浅层地基基础的常见形式。在进行地基基础施工时，如果发现地基周围的土质情况非常差时，就需要通过一些人工处理的方法，对地基进行处理，通常都是对地基进行继续开挖，开挖到土质条件比较好的土层时再设置基础，通过这种方式的处理，就获得了深基础。对于深基础来说，其主要的基础类型有墩基础、桩基础、以及地下连续墙等结构类型。深基础可以作为建筑物与深层坚硬土质的连接介质，因此建筑物可以将荷载传递给基础，基础再将荷载传递给坚硬的土层，通过荷载的传递有效的保证了建筑物整体的稳定性。

2.2 应用换填法进行地基加固

在进行地基施工时，如果施工现场的自然地质条件，不能够满足设计要求时，就要利用换填法对地基进行加固处理，当地基土质的粘性很大时，要采取施加压力措施，对土体进行充分的压实，以及确保土体能够满足设计要求。在进行地基土体换填时，要根据工程的实际情况，选择多种换填方式，常用的换填方式包括：振冲置换法、碎石桩法等等。与此同时，在对地基土体进行置换时，要将其承载力不够的土层挖出，然后用合适的土石等材料进行换置，换置后要进行压实，以确保换填后的土层要与之前的土层良好的结合在一起，进而使地基满足使用要求。

2.3 应用排水固结法进行地基加固

在地基加固处理技术中，排水固结方法是非常重要的一项技术。当基坑内的地下水位相对较高时，就要应用排水固结法进行地基加固处理。在土层中增加排水的渠道，通过这种方式的处理，可以加快地下水的排放速度，进而加快了工程的施工进度，通过排水固结处理的地基，其稳定性得到了一定的提升。

2.4 应用桩基法进行地基加固

桩基加固地基的主要方法就是利用钢筋混凝土预制桩，进而大大增加原地基的抗压强度，桩基加固法在对地基进行加固的同时，还在一定程度上降低了施工成本，并且还缩短了施工工期。在桩基施工时，也可以采用灌注桩，对桩基进行浇筑时，要采用沉管的方法进行灌注，通过沉管浇筑混凝土的方式也可以起到对地基加固的效果。

2.5 岩层地质的地基加固措施

关于岩层地基，其具有很多的优点，例如：地质强度大、硬度高以及防水性能好等等优点。在基础施工过程中，如果地基的地质条件属于岩层情况时，可以直接将其作为天然地基。但是，并不是所有的岩层都可以直接作为天然地基来使用的，例如：软岩、风化岩等，就不可以直接用作地基，因为这种岩类的内部存在着节理裂缝会对其强度产生影响，因此遇到这种情况时还要进行人工加固。进行人工加固时，可以将承载力不足的土层换成承载力相对较高的混凝土。

3 结束语

总的来说，目前土木工程的地位越来越高，使建筑工程具备较高的质量也是相关人员应当重视的问题，因此，相关的设计人员要对结构加固技术和地基加固技术进行不断的创新和完善，以提高土木工程建设项目的质量，进而满足人们高质量的需求。随着现代建筑科学技术的发展和新工艺的发展、新材料的使用，结构加固手段也会越来越多元化，将为设计和施工人员提供更广泛的空间。