浅谈土木工程结构设计与地基加固技术

水淼 汤海燕

摘 要 随着城市的规模的不断扩大，建筑行业也进入到了高速发展的阶段。为了保障建筑工程的建设质量，确保整体结构的安全性和稳定性，必须重视地基加固技术的应用，加强土木工程的结构设计。本文将简单阐述建筑工程土木工程结构设计的要点，深入分析了地基加固技术的应用，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词 土木工程;结构设计;地基加固技术

引言

为了满足人们对建筑结构安全稳定的高要求，建筑工程在施工设计过程中，必须重视土工工程的结构设计，提高结构设计的合理性，并结合工程实际情况采取有效的地基加固技术解决不良地基问题。因此，研究分析土木工程结构设计与地基加固技术认识具有重要的现实意义。

1土木工程结构设计要点

在土木工程结构设计过程中，只有重视各结构之间的设计要点，才能有效控制整体结构的设计质量，提高建筑本身的稳定性。具体体现在以下几个方面：

1.1 重视基础选型设计

作为土木工程结构设计的基础，基础选型设计的合理性，决定了建筑物本身的基础是否具有足够的承载力，确保建筑物的安全和稳定性。因此，为了提高土木工程基础选型设计的质量，需要注意以下要点：

（1）对目标施工区域进行全面、细致的地质勘查，结合建筑物的外形情况，详细的了解施工区域的实际地质情况。

（2）进行基础选型设计过程中，还需要了解建筑物本身的空间设计要求以及建设功能，在保障建筑物本身稳定性的基础上，尽可能的采取有效的基础设计提高建筑的抗震能力和抗自然灾害能力。

（3）设计人员应当与建筑工程的其他专业人员密切沟通，进一步提高土木工程基础选型设计工作的科学性、合理性。

1.2 明确各项建筑参数的含义

为了确保在土木工程结构建设阶段，施工人员可以更加清晰的理解土木工程设计相关参数的含义，在设计过程中，还需要对建筑的相关参数含义进行详细的注解，明确施工过程中重要参数的界线，提高土木工程结构的施工质量，避免设计变更等问题的发生。

1.3 重视建筑物承重柱截面高度设计

对于土木工程结构而言，承重柱截面高度设计的合理性决定了建筑物本身的抗震性能。一般在实际建设阶段，首先需要结合建筑物本身的实际情况，在确保承重柱截面面积满足工程稳定性要求的基础上，合理的确定承重柱的截面高度，以降低地震作用力等外力对梁柱之间弯矩约束的影响，避免结构出现裂缝、断裂等问题，保障建筑结构的稳定性[1]。

2土木工程关键结构设计要点

2.1 钢筋混凝土结构设计要点

作为土木工程钢结构中常见的受力结构系统之一，在钢筋混凝土结构设计过程中，必须重视混凝土性能因素对结构本身的影响，包括混凝土的强度、承载力以及抗渗性能等。所以，钢筋混凝土结构设计过程中，不仅需要详细的计算包括正截面承载力、扭曲承载力等参数的计算，还需要严格控制钢筋混凝土浇筑施工的质量，避免裂缝的产生影响混凝土的耐久性，保障钢筋混凝土结构的抗震性能。

2.2 剪力墙结构设计要点

（1）在进行剪力墙设计过程中，应遵循对称性、均匀性的原则，以确保建筑物整体结构的刚度和平衡性，有效提高建筑物的抗震性能。

（2）建筑工程施工过程中，边缘构件可以划分为两种，相比较约束边缘构件，无约束边缘构件的矩形截面积承载力要下降40%左右，极限位移角度也相对较低，一定程度上不利于剪力墙结构的稳定性。所以为了确保土木工程结构本身的设计质量，需要结合实际的结构类型，合理的确定剪力墙的尺寸比例，选择相匹配的无约束或者约束边缘构件。

（3）不同抗震等级的建筑物对剪力墙本身的钢筋要求也不尽相同。例如对于一、二级抗震建筑物，要求剪力墙的钢筋应当不低于0.25%，而对于四级抗震建筑或者无抗震建筑，要求剪力墙的钢筋应当不低于0.20%。

2.3 承重结构设计

目前，大多数建筑物的平面结构形状都是矩形，相比较而言，其纵向刚度远高于建筑物的横向刚度，必须通过合理进行横墙设计，来保障建筑物的抗震性能。而在承重结构设计过程中，如果截面面积过小，将导致建筑结构的承载力难以达到承重要求，久而久之，就很容易出现不均匀沉降或开裂甚至倒塌等问题。因此，在土木工程承重结构设计时，一方面加强结构的抗震能力，另外一方面选取高强度的建筑材料，使得承重结构充分发挥其作用，确保整个建筑物的安全稳定[2]。

3常见的地基加固技术

随着科学技术的发展，改变了人们的日常生活和工作。在建筑工程领域，利用新技术手段，不良地基土的改造技术越来越多，有效保障了建筑工程建设的质量，提高了土木工程结构的安全稳定性。在针对不良地基进行加固过程中，应结合建筑环境的实际情况，深入调查分析地质结构，确定地基土的成分组成和变化，选择适宜的地基加固技术，确保地基加固方案查无遗漏后，再进行不良地基土的实际改造施工。常见的地基加固技术如下所示：

3.1 换土填充法

所谓换土填充法，就是更换掉土木工程的所有地基土，并非更换不良地基土，而且将建筑工程施工范围内，所有需要承受建筑物的地基土全部进行更换为可以承载建筑物重量的地基土。在此过程中首先确定地基土的范围，且要远超过建筑物本身的地基范围，然后将圈定范围内的所有地基土进行提出，将已经准备妥当的地基土填充到此区域内，最后利用机械设备，对地基土进行加固处理，以提高新填充的地基土的承载。这种地基加固技术相对施工简单，且成本较低，具有较高的经济效益，备受建筑工程项目的青睐。

3.2 材料加固法

材料加固技术就是利用各种合成材料，植入到地基当中，以降低地基土的流动性，达到加固地基的目的，确保其能够承受建筑物本身的重要。常見的合成材料包括有土钉、土锚、碎石桩、砂石桩等。不同的地基土性质，所选用的合成材料也有所不同。采用材料加固法，可以有效提高地基土本身的承载力，避免建筑物出现不均匀沉降、倾斜甚至倒塌等问题。相比较而言，该种地基加固技术施工简便，但缺点是需要使用较多的填充材料，成本相对较高，适用于一些大型建筑工程项目。

例如：采用碳纤维布对地基进行加固，该种技术利用了非金属纤维类材质进行土木工程的结构加固处理，优点是施工简单、耐久性强、美观度高，缺点是在施工过程中，所采用的材料大多为非金属纤维类的材料，本身只能适用于混凝土结构的抗震和抗剪性能、抗弯加固，其他的部分不宜选择此类加工方式，實用性较弱。

3.3 地基土灌注法

类似于材料加固技术，灌注法利用高压设备，将合成材料压入到地基当中，加强地基土之间的紧密型，进而提高地基本身的稳定性。灌注法的加固原理是利用了合成材料的加入，增大了地基土内部颗粒之间的摩擦性，避免了地基土出现流动，减少了地基变形的情况，提高了地基土的整体承载力。因此，在进行灌注材料选择时，一般采用摩擦系数大，抗压能力强的金属材质材料。

3.4 地基土压实法

所谓地基土压实加固法，就是通过对地基土进行抽真空、降排水以及堆载等技术手段，来减少土层颗粒之间的空气、水分，使其形成类似于真空或者高度挤压的状态，进一步提高地基土之间的分子结构的紧密性，最终达成提高地基稳定性的目的。

此外，在实际地基加固技术应用过程中，首先对现场的地质情况做深入了解，掌握地基土的结构和性质特点，选择适宜的压实手段。例如对于软性黏土性质的地基土，可以利用真空的方式，来减少土层颗粒之间的空气，实现降压加固的效果。其施工工艺如下：首先在软性黏土土层表面完全覆盖一层砂石，然后再使用真空设备将空气抽空，利用大气压将地基土上下进行积压，从而达到提升黏性，达到加固和稳定改造的目的。

3.5 排水法

部分土木工程建设的地基很容易受到水因素的影响，导致地基承载力较低。为了降低水对地基的影响，可以采取有效的措施将地基内水分排出，以降低水对地基的影响，达到地基加固的目的。因此排水法地基加固技术的核心不是针对地基土本身，而是对地基内的水分进行抽排，包括土木工程结构周围的河流、湖泊、地下水等。

此外，在排水地基加固施工过程中，应首先对周边的地理环境充分研究和了解，掌握土木工程周围地表水、地下水的结构和流动方向，调研其是否对建筑物本身产生影响。然后再采取有效的措施，对地下水、河流等进行改造，减少其与地基土之间的联系，从而提升地基土正常承载能力。

4结束语

综上所述，作为建筑工程的重要组成部分，土木工程设计的质量关系着整个建筑的稳定性和安全性，加强土木工程结构设计不仅是建筑施工质量的保障，而且有利于民生工程的建设。因此，相关工作者必须结合工程的实际情况，采取有效的地基加固措施，提高地基的承载力，完善土木工程结构设计，提高建筑工程的设计质量，推动建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1] 吴寒，张楚.关于土木工程结构设计与地基加固技术认识[J].建材与装饰，2018，（18）：129.

[2] 马飞飞，吕海波.土木工程结构设计与地基加固技术探究[J].数码设计，2017，6（11）：113-114.