地基加固技术在土木工程设计的应用

摘要：在土木工程建设中，设计工作至关重要，土木工程地基、结构设计质量会对工程建设的顺利进行以及土木工程使用功能产生较大影响。对此，本文将以土木工程设计为研究对象，首先对土木工程地基、结构加固的重要性进行介绍，然后对对土木工程设计环节结构加固技术以及地基加固技术的应用方式进行详细探究，以期保障土木工程稳定性。

关键词：土木工程；结构加固；地基加固

1引言

随着社会经济的快速发展，土木工程建设数量和建设规模都在逐渐增加。土木工程设计的专业性比较强，并且复杂程度比较高，如果设计方案不合理，则不仅会对土木工程施工造成不良影响，而且还会导致工程建设效益降低，严重制约土木工程建设行业的发展。因此，对土木工程设计工作进行详细探究迫在眉睫。

2土木工程结构与地基加固的重要性

2.1提升土木工程使用寿命

使用寿命是一个土木工程重要的经济指标，土木工程本身质量问题，土木工程使用功能改变等都会对土木工程使用寿命造成一定的影响，如果土木工程因以上原因被拆除，就会产生严重的浪费问题。通过优化土木工程结构和地基加固设计，可以极大提高土木工程的安全性和功能性，减少各种质量问题及功能改变后对土木工程使用的影响。

2.2提升土木工程的耐久度

耐久度是一个土木工程重要质量指标。土木工程在建造过程中会受到各种主客观方面因素的影响，主观因素主要指人为因素，如施工不当、人为破坏、维护不当等；客观因素主要是自然环境对土木工程材料的侵蚀，比如风吹日晒、降雨降雪等，土木工程的耐久度达不到设计标准，就很难满足人们的居住水平要求，应用结构加固技术可降低这些因素对土木工程的影响，提高土木工程使用的质量和安全。

2.3提升土木工程的抗震能力

抗震能力是一个土木工程重要安全指标。随着地质板块相互间的作用越来越频繁，在未来地震灾害发生的频率越来越高，低烈度地区出现高烈度地震的机率越来越大，地震一旦出现，将会对人们的人身生命财产安全和社会经济造成巨大的威胁和破坏。目前我国大多土木工程设计的抗震能力仅满足现行国家规范，对于低烈度地区出现高烈度地震的情况还缺乏对应的方案，为增强土木工程的抗震能力出现的加固技术已成为土木工程设计的研究方向。

3土木工程基础加固技术

3.1强夯加固技术

强夯法就是对地基的夯击，从而使地基的强度提高、压缩性的到降低的方法，这种方法一般适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土、素填土等地基，可以有效的提高地基的强度、降低地基的压缩性、改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，所以一般是对可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等，但是这种方法对于饱和度高的粘性土处理效果不好，所以在地基处理时强夯法会与其他方法进行结合，以便于更好地加固地基。

3.2加筋体复合地基加固技术

该技术包括砂桩、碎石桩、夯实水泥桩等。在应用该技术时，需要依靠振动、冲击等方法，在软弱地基上形成多个施工孔，再通过压力，将砂挤入到土体中（如图1），让原本软弱的土层中形成多个砂石桩，并且土体中的水分会通过排水层、透水层等快速排出土地，这样会提高地基的承载力，保证工程施工。

3.3换填地基加固技术

在土木工程的地基基础工程的过程中，采取换填地基处理施工技术，可以有效的保证房屋土木工程结构的安全性与稳固性。在换填施工中，首先需要软弱土体，然后采用无腐蚀性成分的、具有较好压缩性能的材料回填至工程地基施工作业面上，同时注意夯实好回填材料，以保证所铺设的持力层拥有足够的稳固性，能够达到施工的标准要求。

4土木工程结构加固技术

4.1增大截面加固技术

增大截面加固技术作为一种直接加固的技术措施，其技术原理是通过增大建筑结构件截面面积并适当的增加布置与其配套的钢筋，以此来提高建筑结构件的力学性能。由于不同土木工程项目中的加固要求也各不相同，所以在实际使用中，我们又将这种加固技术进行分类。大体上可以分为三类：以增大断面为主要措施的加固技术、以增加配套钢筋为主要措施的加固技术、同时兼备以上两种技术的平衡加固技术。增大截面加固法的加固效果非常显著，其力学性能表现也比较容易满足设计要求，因此其技术适用范围非常广泛，可用于对结构梁、板、柱、墙、屋架等结构件进行加固作业。

4.2置换混凝土加固技术

置换混凝土加固技术是通过对原结构件中有物理缺陷区段或力学性能不能满足当下使用要求的局部区段的混凝土进行有效清理甚至剔除，对其需要加强的局部区段进行重新浇筑品种相同但强度等级较高的混凝土，从而恢复原结构件的承载力的一种直接加固技术。置换混凝土加固技术在实施的过程中，需要对局部置换的结合面进行清理和剔除时，会使得原混凝土结构露出坚硬的结构层，清理工作需达到结构层表面满足粗糙而洁净的要求，这样在微膨胀剂的预压应力促进下新浇筑混凝土的水泥胶体便能渗入原结构层中，并在水泥水化过程中，与其粘合成一个整体，从而达到结构加固的效果。

4.3砌体结构加固技术

砌体是用砌筑砂浆将砌块砌在一起而形成的一种承重结构物。和其他加固技术相比，砌体结构加固技术的没有明显的优势。虽它也具有一定的抗压承载力，但在其他力学性能上的表现就差的很多。因此砌体结构的整体性表现相对较差，承载力也比较低，在外荷载作用下也比较容易出现或大或小的裂缝。砌体结构的常用加固技术大体分三种，分别为：砌体直接加固技术、改变荷载传递加固法和外套结构加固法。

5结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用实例

5.1工程概况

某电厂食堂为单层现浇框架结构，餐厅部分柱顶标高为6.6m，总建筑面积为720m2，于2006年开工，2007年建成并投入使用。随着使用年限的增长，逐渐暴露出墙体开裂、倾斜等质量问题。

5.2土木工程存在的质量问题

根据结构安全性鉴定报告，该土木工程主要存在以下问题：①土木工程位于滨海滩涂区，其软弱土层为厚层淤泥（淤泥质土），介于15～80m之间；场地类别为Ⅲ类；并且有5～9m的回填土。现使用过程中，基础存在较大沉降，且基础沉降尚未稳定，有继续发展的趋势；②受基础不均匀沉降影响框架梁、柱开裂严重，且部分框架梁、柱节点处出现多道较大斜裂缝；③土木工程整体倾斜，大部分测点所测的倾斜值超过限制；④上部墙体开裂严重，且部分墙体已错位、倾斜；⑤部分梁、柱箍筋加密区长度不足，加密区间距偏大；⑥部分土木工程的基础梁局部开裂，残损；⑦部分土木工程的围护结构与墙体脱裂。

5.3地基基础加固设计

该土木工程位于滨海滩涂区，其软弱土层为厚层淤泥（淤泥质土），介于15～80m之间；场地类别为Ⅲ类，并且有5～9m的回填土。根据吕希祥在《某厂房大面积填土荷载引起不均匀沉降分析》的结论，填土会造成基础附加沉降，而该工程填土及地基软弱土层厚且厚度差异较大，会造成基础存在较大的不均匀沉降；根据丁士君等在《填海地区淤泥定向流动对单桩的影响》的分析及该工程沉降观测，该工程由于填土（堆载）和地基淤泥层均较厚且各点厚度差异较大，淤泥在固结过程中可能存在水平向的流动现象；该工程存在基础剩余沉降，虽然理论上可计算剩余沉降，但由于淤泥的流动性造成剩余沉降的不确定性大。上文已分析过，常用淤泥软土地基处理方法已不适用于该工程，因此只能着手加大基础刚度，以允许基础沉降，但加固后基础有足够的刚度抵抗不均匀沉降为原则，保证结构的安全使用。因此，采用改原条形基础为筏板基础加固，具体设计图如图2～3所示。

5.4上部结构加固

①对开裂的框架梁、柱，根据计算且考虑不均匀沉降附加应力影响，采用灌注改性环氧树脂并粘贴钢板或碳纤维布等措施进行加固处理；②对于上部开裂墙体采用灌浆加固处理，部分变形严重的墙体拆除重砌；③对箍筋不足的框架梁、柱采用粘贴扁钢箍或碳纤维布进行加固处理；④对开裂、残损的基础梁采用扩大截面进行加固处理；⑤对脱裂的围护结构拆除重新砌筑或采用增设钢拉杆进行加固处理。

6结语

综上所述，在土木工程设计中，地基、结构加固设计至关重要，其中，加固技术种类比较多，对此，需要结合工程实际情况选用相应的加固技术，这样才能够保证土木工程施工顺利进行，保证整个工程的质量，提升工程建设效益。

参考文献

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[2]韩立尚，宋雷，杨成立.复杂地质条件下多层建筑地基加固与抗变形研究[J].矿冶工程，2011，31（4）：30~33.

[3]王一，王建胜，张靖，等.对结构加固施工的几点思考[J].四川建筑科学研究，2012，38（3）：112~114.

作者：黄伟 单位：江苏省冶金设计院有限公司