土木工程结构设计与地基加固施工技术实践

张海明

摘 要： 深入探讨土木工程的结构设计与地基加固施工技术，通过实践案例分析，总结相关经验，以提高土木工程的设计与施工水平。采用文献综述与案例分析相结合的方法，对结构设计与地基加固的关键技术进行研究。通过实践应用，发现结构设计中的结构选型、荷载分析、稳定性计算等方面对确保建筑物安全至关重要；而地基加固中，选用适当的加固方法、严格控制施工质量和过程监管则是确保地基稳定性的关键。总结土木工程结构设计与地基加固施工技术的实践经验，并提出相关建议，为土木工程的设计与施工提供了一定的参考和借鉴。

关键词： 土木工程 结构设计 地基加固施工技术 可持续发展

中图分类号： TU47文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）05-0034-03

Practice of the Structural Design and Foundation Reinforcement Construction Technology of Civil Engineering

ZHANG Haiming

Qinghai Branch， Guosheng Design Co.， Ltd.， Xining， Qinghai Province， 810000 China

Abstract： This paper deeply explores the structural design and foundation reinforcement construction technology of civil engineering and summarizes relevant experience through practical case analysis to improve the design and construction level of civil engineering. This paper uses a combination method of literature and case analysis to study the structural design and the key technologies of foundation reinforcement. Through practical application， it is found that structural selection， load analysis and stability calculation in the structural design are very important to ensure the safety of buildings， and that in the foundation reinforcement， the selection of appropriate reinforcement methods and the strict control of construction quality and process supervision are the key to ensure the stability of the foundation. This paper summarizes the practical experience of the structural design and foundation reinforce‐ment construction technology of civil engineering， and puts forward relevant suggestions， which provides a certain reference for the design and construction of civil engineering.

Key Words： Civil engineering； Structural design； Foundation reinforcement construction technology； Sustainable development

土木工程结构设计是建筑物质量的基石，能确保建筑物的安全性，提高其耐久性和经济性。结构设计涉及诸多因素，需深入细致地考虑和精确计算，为土木工程建设提供理论支持。而地基加固施工是土木工程中至关重要的环节，尤其在一些地质条件复杂或承载要求高的工程中，地基加固的好坏直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。因此，施工单位应选择合适的加固技术，严格遵循施工规范，确保施工质量。

1 土木工程结构设计要点

1.1 基础设计

基础设计是土木工程结构设计的关键部分，其决定了整个建筑物的稳定性和安全性。基础设计要考虑地质条件、荷载要求、材料选择等因素。设计师根据地质勘探结果，选择合适的基础类型和尺寸，确保建筑物在各种荷载作用下的稳定性[1]。同时，施工单位应结合施工条件和周边环境，做好防控工作，确保施工顺利进行，并加强对生态环境的良好保护。

1.2 结构设计

结构设计是土木工程结构设计的核心部分，主要内容涉及结构受力分析、结构形式和材料选择、建筑功能和美观性设计以及绿色建筑技术应用等。通过合理制订结构设计方案，有助于确保建筑物建成后具有良好的安全性和稳定性，满足使用者对建筑功能的需求。

1.3 材料选择

不同的材料具有不同的力学性能，如强度、刚度、韧性等。在选择材料时，应根据结构的设计要求和荷载情况，选择具有适当力学性能的材料，确保结构的稳定性和安全性[2]。土木工程结构长期承受各种荷载和环境因素的影响，因此材料的选择要考虑其耐久性，可以延长结构的使用寿命，减少维修和更换的频率。

2 土木工程地基加固施工技术的实践

某11层小高层框架剪力墙住宅楼，高度36 m，层高8 m，占地面积约560 m2，建筑面积约5 975 m2。该工程的结构设计考虑多种因素，包括地震作用、荷载作用、材料选择、施工工艺等。同时，根据使用环境类别和抗震设防烈度等因素进行相应的设计和处理。该工程为11层全现浇框架剪力墙结构体系，属于丙类建筑，结构安全等级为二级、剪力墙抗震等级为三级、框架抗震等级为三级、建筑结构安全等级为二级、混凝土结构使用环境类别为一类环境。另外，住宅楼合理使用年限为70年，抗震设防烈度为6度。

在工程建设前，施工单位开展地质勘察工作，主要目的是更详细地掌握工程施工区域的地质情况，为地基加固的处理提供可靠依据（如表1所示），编制完善的设计方案与作业计划，为工程进度的加快与质量控制产生积极影响。

2.1 施工准备

首先进行场地平整，清除杂物，确保施工场地平整、干净。其次，测量放线，确定加固范围和位置。此阶段，施工人员使用专业的测量设备，如全站仪、经纬仪等，对施工场地精确测量，根据设计图纸和施工要求，确定加固范围和位置，保证施工的准确性和有效性[3]。最后，通过测量放线，找到施工准确位置，避免出现偏差或错误。同时，测量放线还可以为后施工提供准确的参考。

2.2 土方开挖

在土方开挖时，要特别注意保护周围环境，避免对周围建筑物或设施造成影响。土方开挖会对周围的土壤、水文、地质等环境因素产生影响，如果不加以控制，其还会对周围建筑物与设施的安全和使用造成影响。

在土方开挖过程中要合理规划开挖顺序和开挖方式。采取有效的支护措施，防止土体崩塌或滑坡等危险情况的发生；控制开挖深度和宽度，及时排水，防止积水对周围环境造成影响[4]。例如：该工程基坑为矩形，基坑东西长180 m，东西宽70 m，基坑面积约11 000 m2；开挖深度（至地下室基本底板垫层底）约6.300 m，总挖方量100 000 m3。考虑施工场地地貌较单一，地势平坦，自然地面相对标高约为+1.180 m，建设单位对该工程各构件底面设计标高设计，具体参数如表2所示。

另外，对周围建筑物或设施实时监测和观察，及时发现并处理可能存在的问题，避免对周围建筑物或设施造成影响，确保施工质量和安全。首先，要制订详细的监测计划，确定监测的内容、监测频率和监测方法等；其次，选用合适的监测设备和技术手段，如沉降监测仪、位移监测仪等，对周围建筑物或设施实时监测；最后，在施工过程中，密切关注周围建筑物或设施的变化情况，尤其是与施工项目紧密相关的设施，一旦发现异常情况，及时采取措施处理，在设计单位、施工单位以及相关管理部门的良好协调下，确保问题得到妥善解决。

2.3 基础处理

土方开挖完成后，对基础处理是确保地基加固施工质量的重要环节之一，包括清理基础表面的杂物、松散土等，确保基础表面平整、干净[5]。例如：使用专业的清理工具、人工捡拾等，确保基础表面的清洁和平整，清理过程中加强基础表面保护，避免造成损坏或污染。清理完成后，对基础表面验收和检查，确保清理效果符合设计要求。

2.4 地基加固方法

土木工程地基加固采用方法包括换填法、预压法、强夯法、振冲法、深层搅拌法等，各方法有不同的优势及标准，均能保证工程整体质量及地基加固成效。

（1）换填法，将基础下一定范围内的软弱土层挖除，然后回填强度较高、压缩性较低、没有侵蚀性的材料，如砂、碎石、卵石等，分层压实后作为地基持力层。

（2）预压法，在地基上施加一定的荷载，使地基预先产生一定程度的沉降，然后卸载，再建造建筑物，有效提高地基的承载力和稳定性。

（3）强夯法，利用重锤自由下落时产生的冲击力夯击地基土，使地基土中的孔隙压缩，同时排除孔隙水，达到固结和提高地基承载力的目的。

（4）振冲法，利用振冲器产生的振动和水冲的联合作用，使地基产生密实性和稳定性较好的桩体，并与原地基土形成复合地基，提高地基承载力和稳定性。

（5）深层搅拌法，利用深层搅拌机将水泥、石灰等固化剂与地基土进行搅拌，形成具有较好整体性、水稳定性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，作为建筑物的基础。

该项工程结合地质勘察数据，根据工程施工标准及作业要求，最终确定采用强夯法，具有施工简单、处理效果好、成本低等优点，并确定地基的土质类型、分布情况、承载能力等参数，对各面层的进展细致分析，并详细记录各环节中的信息数据，为施工方案的制订提供可靠依据。同时，在施工过程中进行实时监测和记录，确保施工质量和安全。

2.5 回填土

在加固完成后，进行回填土。回填土要选用质量较好的土料，分层压实，确保回填土的质量和稳定性，并结合工程施工要求对回填土层的实际情况详细分析（如图2所示），也便于各单位在现场作业时做出调整与完善，避免引发质量或安全问题。

另外，在选择压实机械时，根据回填土的种类和厚度选择合适的机械。对于较硬的土料，选择重型压路机进行压实；对于较软的土料，选择轻型压路机进行压实。再开展压实参数，主要是根据回填土的种类和厚度进行选择。一般来说，压实次数和压实速度应该根据实际情况进行调整，以达到最佳的压实效果。

回填工作完成后，需开展施工质量检查工作，主要包括回填土的密实度、平整度、坡度等。如果发现质量问题，要及时处理和修复，关系到回填土的质量和稳定性，并在施工过程中实时监测和记录，确保施工安全。

3 结语

综上所述，施工单位应当掌握土木工程结构设计要点及地基加固方法。应当结合现场作业实际情况，综合考虑多种因素，如地质条件、材料性能、施工环境等，确保工程的安全性和稳定性。同时，在结构设计方面还需注意对建筑物的安全性、稳定性和使用功能的影响。地基加固是建筑物稳定性的基础，施工单位应严格遵守设计规范和施工标准，确保每一项工作都能按照要求顺利实施，既能满足工程建设要求，又可提高土木工程设计和施工成效，保证工程综合效益最大化。

参考文献

[1]张小良.绿色建造技术在土木工程结构设计中的应用探讨[J].佛山陶瓷，2022，32（12）：116-118.

[2]刘旭楠.土木工程结构设计与地基加固技术分析[J].工程技术研究，2022，7（20）：167-169.

[3]张良武.探析土木工程结构设计安全问题及策略[J].价值工程，2020，39（27）：66-67.

[4]陈松庭.探微土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].中华建设，2020（9）：106-107.

[5]叶昕.基于安全性及经济价值前提的土木工程结构设计与地基加固技术探究[J].花炮科技与市场， 2019（4）：122.