土木工程设计中结构与地基加固技术的应用

2020-11-26王振侃

建材发展导向 2020年18期

关键词：植筋碳纤维土层

王振侃

（山西国重建设咨询管理有限公司，山西太原 030000）

土木工程要想发挥其具体作用功效，单纯依靠理论知识的创新是不够的，还需根据实践经验不断实行优化升级。结构和地基加固是土木工程较为重要的内容，下文就对其展开论述和说明，希望对土木工程质量的提高有所帮助。

1 土木工程结构与地基加固的重要性

1.1 延长土木工程使用寿命

使用寿命的长短为土木工程建设质量提供了考评依据。如果土木工程功能发生变化，则其使用寿命也会随之变化，在还未达到标准使用年限时，土木工程将出现质量问题，拆除会带来较大的经济损失，这时就需要应用结构和地基加固技术，来改进土木工程整体质量，延长期使用寿命，减少资金的损耗。

1.2 提高工程耐久性

耐久性是土木工程建设中较为重要的性能指标。不过在土木工程建设中，由于存在的影响因素较多，如人为因素、环境因素等，使得工程建设经常出现不同程度的质量问题，工程耐久性受到损伤，质量得不到保障，为后续使用人员带来较大威胁。而通过结构和地基加固技术处理后，相应指标系数上升，达到标准规范要求，提高工程耐久性。

1.3 提高抗震能力

抗震性是土木工程的基本要求。符合标准的土木工程抗震等级，可在地震灾害发生时，保障建筑结构的安全，降低人员伤亡和财产损失。近几年我国各地区地震出现频率增多，为降低地震灾害对城市及居民的影响，在土木工程建设中提高抗震等级显得尤为必要。结构和地基加固技术的应用，是为增强地基结构稳固性，提高承载能力，确保在外界荷载加大的情况下，仍能保持稳定状态，从而降低地震中建筑坍塌的可能，维护人员生命财产安全。

2 土木工程设计中地基加固技术的应用

2.1 换土垫层

换土垫层是软基处理中最常使用的一种方式，是利用挖土设备将软土层挖出，再利用强度、密度及抗腐蚀性较强的材料填充夯实形成新的土层的方式，从而增大地基承载力，优化建筑质量。在填充过程中，选用的填充材料一般以碎石灰土和矿渣两种，按照地基土体性能要求，实行材料用量的调配与混合，优化原有软土层的性能，避免变形、沉降等问题的产生。

2.2 排水固结

排水固结在处理淤泥质软土地基上起到显著效果。该技术是利用排水和加压系统将土层中含有的多余水分排出，并对地基土质实施凝结处理，以此提高地基结构的稳定性，避免沉降等病害问题的产生。排水固结的重点就是排水和加压系统的设置。在排水系统设置中，可根据现场实际情况采用塑料排水或砂井排水两种方式，确定主要排水体，之后利用土层自身透水性能及加压系统的加压处理，将土层中含有的多余水分排除在外，以增强土层凝结效果，改进地基结构稳定性。

2.3 加筋法

目前土木工程地基结构加固中，加筋法的应用可分为三种形式，即土钉墙技术、加筋土技术、土工合成材料技术。其中土钉墙技术的应用范围最广。土钉墙技术在实际应用中，需要先做好现场地质勘察，确定钻孔位置及空洞深度，选择合适的钻孔设备，在土体中实施钻孔处理，之后在重力作用下将土钉打入到空洞内，再利用水泥注浆的方式将土钉与土体结构有效融合，形成一个完整的复合结构，以加强地基稳固性，增大其承载能力。

在土钉墙技术中，土钉的材料选择要以钢筋型钢或钢管材料为主，不仅承载力大，不容易被腐蚀，还可优化处理后的地基结构性能。加筋土技术是将抗拉能力较强的拉筋埋入软土中，借助其与周围土颗粒的摩擦力，将软土层作为统一整体，减少变形问题的产生，增强稳定性。土工合成材料技术是将人工合成的塑料橡胶等聚合物埋入土中，借助材料自身结构的稳定性，增大软土层的稳定性。

2.4 化学加固

化学加固技术主要是通过喷基施工实现的。不过在技术落实前，要做好现场环境的清洁工作，将现场内含有的石子、砂砾等障碍物清除，之后实施区域整平。同时工作人员要对现场环境、地质、水文特征展开详细勘察，了解区域温度变化情况，根据勘察数据制定科学有效的施工方案，以强化土木工程地基处理效果，提高工程质量。

3 土木工程中结构加固技术的应用

3.1 截面加固技术

截面加固技术就是利用增加建筑结构截面面积的方式，来增大结构承载力，为建筑提供支撑结构的一种方式。截面加固技术具有技术种类多，处理成本低廉、结构稳定性强、施工简单等优势特征，在目前土木工程结构加固中得到广泛应用。截面加固技术可增大土木工程结构的承载力，确保在外界荷载压力增大的情况下，土木工程结构仍能保持完整性、牢固性。另外，加强截面加固法可解决梁正截面与柱正截面的承载力差的问题，利用抗剪加固技术来维护建筑物的安全性，以免内梁与柱子出现弯曲。

3.2 碳纤维布加固技术

碳纤维布加固技术是近几年被广泛应用的一种有效加固方式，不仅可增大结构承载力，还具有耐久性好、美观性高、施工简便等优势特征。碳纤维加固技术在土木工程结构加固中的应用，可为土木工程施工和处理技术创新指明方向，为工程的质量及安全提供依据保障。碳纤维布加固技术中使用的主要材料为非金属类纤维材料，如碳纤维布、玻璃纤维等，这也是碳纤维布加固法的主要原理。但由于该方法的材料局限性，碳纤维布加固法的适用范围仅限于混凝土结构的抗剪、抗震等条件。

3.3 钢筋植筋加固技术

钢筋植筋加固技术是一种典型的土木工程结构加固技术，利用钢筋植筋材料增大工程结构硬度，达到加固的效果。在钢筋植筋加固技术应用中，需重点注意的环节有钢筋的孔位设置、加固孔钻孔、钢筋焊接等基础步骤，之后是加固孔的清理、钢筋的预处理以及埋植等环节。钢筋植筋的施工必须按照一定的流程完成，确保钢筋植筋加固法的核心部分发挥出实际效用。

4 土木工程设计中加固技术应用的注意事项

4.1 因地制宜，科学选择加固方式

随着土木工程建设数量的增多，其所处环境也变得多种多样，采用的结构和地基加固技术自然也会存在一定的差异。为保障土木工程建设质量和安全，工作人员需要做好前期勘察，了解工程所在区域地质、环境特征，了解工程建设对结构和地基承载力的要求，科学选择加固处理方式，以促进土木工程的顺利进行，达到建设目标。以换填法为例，在工程建设中假如地基下部的持力层的强度不足，存在软化现象，这时就应该使用换填法来加固地基，在加固设计中，工程设计人员和管理人员需根据地质勘测的结果来对施工区域的地下结构情况予以分析，以分析结果为依据选择合适的加固技术。

4.2 注重工程抗震性能，加强抗震等级规划的合理性

土木工程加固技术选择时，要对抗震性能要求予以全面理解，根据抗震要求科学选用加固技术，提高土木工程质量。首先，工作人员要做好勘察和资料收集工作，了解工程所在区域发生的地震灾害情况，对土木工程的抗震等级实行科学规划。其次，确定结构强度，加强框架设计合理性。在土木工程建设中，工作人员应对工程所在区域周边建筑使用情况，防裂能力及高度等信息数据予以汇总和分析，了解周边建筑的抗震等级情况，确定灾害发生时，建筑存在的各种问题，得出精准的分析结果后，根据土木工程要求，确定最终的抗震等级，以提升工程抗震水平，降低地震灾害对建筑带来的负面影响。抗震等级的设置要做到实事求是，这样才能维护建筑及人员的生命财产安全。