土木工程建筑结构设计中的地基加固技术

卢弘浩

摘要：在土木工程中，建筑结构基础在工程成本中占比较大，土木工程越复杂、规模越大，基础施工项目的占比也就越大，因此，建筑结构设计与地基加固在土木工程中显得尤为重要。土木工程中的地基承载着整个建筑结构的重量，建筑结构设计与地基加固技术对于土木工程质量有着直接的影响，需要设计人员在建筑结构设计中做好基础选型、承重结构、抗震等方面的深化设计，并深入分析和学习地基加固技术，以提升土木工程建筑结构设计的质量，保证实际地基处理中，加固技术运用的准确性，整体上确保土木工程的建设质效。

关键词：土木工程;建筑结构;地基加固技术

土木工程建筑结构设计的科学性与合理性，可防止后续施工中出现设计变更问题，可保证施工的进度，提升土木工程的施工质量。如果建筑结构设计出现了不足，将导致建筑在投入使用后，沉降量过大及沉降不均匀问题，进而引发墙体开裂，影响到建筑结构的安全性。所以，在土木工程建筑结构设计中，需保证地基加固技术选用设计的准确性，避免设计上的不足引发后续一系列的问题，形成土工工程施工资源的浪费，影响到土木工程的建设效益。

1.土木建筑工程结构设计分析

1.1基础选型

地基承载着整个建筑的重量，使得基础选型设计关系到土木工程的施工质量，为了避免超负荷问题，以及将建筑沉降量与位移控制在标准范围内，需做到基础选型要准确，基础结构设计要合理，达到提高土木工程建设的安全性与经济性的目的。第一，独立基础，一般用于单层排架与框架结构中，该基础与其他基础相比，施工操作简单，施工经济性表现良好，在土木工程建筑结构中应用广泛，独立基础结构主要有坡型、梯型等;第二，条型基础，主要运用排架结构，基础结构为十字交叉形式，柱子集中向下传递荷载;第三，筏型基础，有平板式与梁板式两种，采用底板整片连接的方式构建基础结构，承载起整个土木工程的重量。在基础选型设计中，设计人员需深入土木工程现场，勘查地质条件，结合土木工程建设的用途，以及对空间的要求，征求相关专业人士的建议后，以完成土木工程建筑结构的基础选型工作。

1.2承重结构设计

承重柱是土木工程的主体承重结构，其截面积设计关系到土木工程建筑结构的承重效果，截面设计中需要考虑到工程的经济性与抗震能力，截面不可过小也不可过大，过小承重柱难以满足土木工程的承重要求，抗震性能较差。过大会形成施工资源的浪费，增加土木工程的资金投入。在土木工程承重结构设计中，承重柱截面积设计需慎重再慎重，降低弯矩对承重柱的影响，提升承重结构的牢固程度。

1.3深化设计

土木工程建筑结构受到施工现场地质条件、气候状况、水文条件等制约，降雨、冰冻都会对其结构产生不良的影响。在土木工程建筑结构设计深化中，需要着重考虑内部与外部的影响因素，以及土木工程各建筑之间的距离要合理，实际设计中，要从土木工程的大局出发，考虑需要全面细致，不可有所遗漏，避免工程资源出现浪费问题。

1.4抗震设计

不同等级的地震对建筑结构的影响程度不同，小于4.5级的地震屬于有感地震，一般不会对建筑造成损坏，而大于4.5级的地震为破坏地震，有可能导致建筑的开裂、位移、倒塌等。因此，土木工程建筑结构的抗震设计非常重要，甲类与乙类建筑结构抗震等级在6级至8级之间，框架柱为型钢或钢管混凝土柱。在抗震设计阶段，参照国家标准，结合施工现场条件，提升土木工程的抗震性能，打造建筑结构抗震的第二道防线，将地震灾害对建筑的破坏力降至最低程度。

2.地基加固技术

2.1换填法

该方法是土木工程地基处理中较为传统的施工技术，主要包括了以下几种方法，一是振冲置换法，使用振冲器产生水平的振动力，振挤填充的碎石与周边的土体，同时射水，使振冲器到达预计深度，一边上提振冲器，一边回填碎石，一边射水，构建出碎石桩，由众多的碎石桩构成复合地基，该地基的强度好，且有排水功能;二是换土垫层法，该施工方法简单，但工程量较大，开挖软土层至一定的深度后，回填碎石、灰土、煤渣等，分层回填，分层夯实，起到加固地基的作用，适用于较浅地基;三是碎石桩法，将桩管打入至软土地基中，向管中回填碎石，然后一边夯实碎石，一边拔出管桩，使碎石桩与周边土体共同加固地基;四是石灰桩法，首先在地基中打孔，向孔中回填预制好的混合料，混合料按照土木工程设计的配合比进行制作，主要有生石灰、粉煤灰、炉渣等，也可在混合料中加入水泥，提高成桩的强度，完成填充后夯实就形成了石灰桩。

2.2强夯加固法

使用重锤强夯地基，直接进行地基的加固处理，采用的重锤为5t，提升至一定的高度，重锤自由下落，受到自身重量与重力的作用，产生强大的冲击力，重复夯实地基，压缩土体空隙，形成一定厚度的硬壳层，实现地基的加固。该加固方法简单，适用于黏性土、砂土、黄土等地质条件，地下水位要大于0.8m，加固深度在1m至2m左右。但是强夯采用的是重锤自由下落方法，对地表的冲击力较大，周边如果存在较多的建筑则不适用。

2.3预压加固法

适用于软弱地基，预压法有堆载预压法与真空预压法两种。堆载预压法首先在预压位置堆载土石等，然后进行预压荷载，预压荷载要大于设计荷载，但不可超过地基的极限荷载，与推土机、自卸汽车联合开展作业。通过提前预压地基，提高地基的承载力，减少建筑物的沉降量。真空预压法先铺设砂垫层，埋下排水管，使用封闭膜封闭砂垫层，借助真空泵抽取膜内空气，膜内部与大气隔绝，形成负压，提升地基的应力水平。

2.4桩基法

第一，桩基法在地基加固中应用较多的是钢筋混凝土预制桩，由工厂根据土木工程的需要，提前大批量的生产预制桩，运输至地基施工现场后，直接打桩即可，施工速度快且施工成本低，施工效益显著;第二，灌注桩也是比较常用的桩基法，像钻孔灌注桩，使用钻孔机械打孔，下放钢筋笼后，浇筑混凝土，混凝土渗透至周围土层深处，使土层与桩体凝结成一个整体，地基加固效果良好，有效降低了地基的沉降量。或者是沉管灌注桩，桩机就位后，采用锤击的方法将活瓣式桩尖的钢套管打入土层，在管内放置钢筋笼，浇筑混凝土，然后一边锤击一边提升，同时继续浇筑混凝土，完成整个沉管桩作业。人工挖孔灌注桩，由人工挖孔，下放钢筋笼，最后进行混凝土浇筑，形成灌注桩。人工挖孔需做好护壁工作，在挖孔的同时，向孔壁喷射混凝土，或者是采用沉井护壁、钢套管护壁等，以确保施工人员的安全，避免孔壁坍塌与流砂问题。

结语：土木工程建筑结构设计是地基加固处理的前提，建筑结构设计事关建筑投入使用后的稳定性与安全性，在实际的设计中，应做好基础选型设计，为后续的地基施工做好基础保障。在地基加固技术方面，设计人员需对土木工程施工现场进行地质、水文、环境勘查，确定施工现场的土质条件、水文状况，以及周边建筑物情况、气候环境等，以为地基加固技术的选用提供依据，保证土木工程建筑结构设计的精确性，地基加固技术选用的合理性与准确性。

参考文献：

[1]陈昆.土木工程结构设计与地基加固技术认识[J].门窗，2019，（21）：1.

[2]陈美美.探究土木工程结构设计与地基加固技术[J].四川水泥，2020，（2）：1.