土木工程建设中结构与地基加固技术的应用探讨

土木工程建设中结构与地基加固技术的应用探讨

刘先栋

安徽建工新安江建设投资有限公司 安徽 宣城 245300

摘要：土木工程作为基础设施建设的重要组成部分，对于人类社会的发展和安全至关重要。然而，土木工程在面临自然环境的影响和工程要求的挑战时，常常面临耐久性和安全性的问题。为了提高土木工程的质量和可持续性，结构设计和地基加固技术成为不可或缺的关键因素。

关键词：土木工程；结构设计；地基加固技术；应用

1 地基病害及其危害

地基病害是指地基在使用过程中出现的各种问题，其会对建筑物造成损害并危及建筑使用安全。地基沉降是指地基整体下沉，其可能是由于土层压实、土质流失或地下水位变化等原因引起的，地基沉降会导致建筑物结构产生变形、裂缝等，从而影响建筑物的稳定性和使用功能，甚至造成建筑物倒塌的危险。地基不均匀沉降是指地基在不同位置或不同部分发生的沉降程度不一致的现象，地基不均匀沉降会导致建筑物产生倾斜、变形等问题，严重时还会造成建筑物结构的破坏和倒塌。地基液化是指土壤在受到外部振动作用时失去了固体特性，变成类似液体的状态，地基液化会导致建筑物失去承载能力，使建筑物发生沉降、倾斜等问题，严重时会造成建筑物结构的严重破坏和倒塌。地基侧移是指地基在水平方向上发生的移动或变形，地基侧移会导致建筑物产生裂缝、变形等问题，影响建筑物的稳定性和使用功能，严重时会导致建筑物结构的破坏。

2土木工程结构设计

2.1 剪力墙结构设计

剪力墙是一种常用的结构形式，用于提供土木工程的抗震能力和稳定性。它是由连续的垂直墙体构成，通过吸收和分散地震力量，将其传递到地基并保护建筑结构。第一，剪力墙应布置在建筑结构的关键位置，通常位于建筑的外围或内部核心区域，在布置剪力墙时，要考虑到结构的几何形状、建筑功能和空间布局等因素。第二，剪力墙的形状和尺寸应根据土木工程的设计要求进行确定。通常，剪力墙的高度较大，延伸从地基到建筑物的上部，以提供足够的刚度和稳定性。第三，常见的剪力墙材料包括钢筋混凝土、预应力混凝土或砌块。材料的选择取决于土木工程的设计要求和地震区域的特点，高强度混凝土和钢筋可以提供剪力墙所需的刚度和强度。第四，剪力墙应设计适当的纵向和横向钢筋配置，以提供足够的抗剪和抗弯刚度，纵向钢筋用于抵抗墙体的弯曲力和剪切力，而横向钢筋用于增加墙体的抗震能力。第五，剪力墙与土木工程的其他结构构件，如梁、柱和楼板等，需要进行良好的连接，连接方式可以采用焊接、螺栓或钢筋混凝土节点等，以确保剪力墙和其他构件间的力的传递和协同工作。第六，剪力墙的抗震设计是确保其在地震荷载下发挥预期功能的关键。设计时要考虑到地震力的作用，包括水平地震力和垂直地震力，通过合理的分析和计算，确定剪力墙的尺寸、钢筋配置和墙体厚度等参数，以满足设计要求。

2.2 钢筋混凝土结构设计

钢筋混凝土结构是土木工程中常见且广泛应用的结构形式，具有优秀的强度、刚度和耐久性。钢筋混凝土结构设计的第一步是确定作用于结构的各种荷载，包括常规荷载（如自重、使用荷载）和可变荷载（如风荷载、雪荷载），通过荷载计算和分析，确定结构所需的强度和刚度。第二，根据土木工程的具体要求和功能，选择适当的结构形式，如框架结构、平面框架结构、梁柱结构等，结构形式的选择应考虑到建筑物的几何形状、空间布局和使用要求。第三，设计各种结构构件，如梁、柱、楼板和基础等，根据荷载计算和结构形式，确定构件的尺寸、钢筋配置和混凝土强度等参数，构件的设计应满足强度、刚度、稳定性和耐久性的要求。第四，在钢筋混凝土结构设计中，钢筋的配置对结构的强度和刚度至关重要，通过合理布置和设计钢筋，可以抵抗结构受力时的弯曲、剪切和扭转等力的作用，钢筋配置应遵循国家和地区的建筑标准和规范。第五，混凝土是钢筋混凝土结构的重要组成部分，混凝土配合比设计包括确定水泥、砂、骨料和水的比例，以满足结构的强度和耐久性要求，混凝土的设计应考虑到材料的可获得性、施工工艺和耐久性等因素。

2.3 承重结构设计

在土木工程结构设计中，特别是对于不同地区的建筑物，考虑到地理位置和相关因素的影响是至关重要的。不同地区具有不同的地理位置和气候条件，如海岸地区、高海拔地区、热带地区等，这些因素会影响建筑物所需的抗风能力、抗雨水侵入能力和耐久性等，设计人员需要根据地理位置的特点，选择合适的建筑结构和材料，以应对当地的气候和环境条件。地质条件对建筑物的抗震能力和稳定性有重要影响。例如，存在地质问题的地区，如软土地基、岩石地层、地下水位较高等，需要进行地质勘测和分析，并采取相应的地基加固措施，以增强建筑物的抗震能力。

3土木工程建设中地基加固技术的应用

3.1 桩基法

在土木工程建设的过程中，施工人员需要根据具体的实际情况选择合适的地基加固技术，从而保证施工的质量。目前，在建筑工程施工中，桩基法是较为常用的地基加固技术。通过对土进行灌注和压实，能够有效地提高土层的强度。桩基法是目前应用较为广泛的地基加固技术之一，其施工的主要工序如下。（1）在设计钻孔之前，对地下的土质情况进行充分勘察，保证施工时土层密实性。（2）将钻机固定在钻孔底部，利用钻头对土层进行反复切割，根据实际情况选择适宜的钻头，以此保证钻孔质量。（3）钻机在进入土层之后，由专门的技术人员控制钻头进行垂直钻孔，将钻孔中的土清除干净。（4）在孔内注入水泥浆或水玻璃等材料，然后利用高压水泵将其压入土中。（5）当土层被压实之后，采用高压泵将其抽出孔口，将混凝土灌注到孔内。（6）在完成施工后，还需要开展地基承载力检验。

3.2 浅基础地基加固

土木工程建设过程中，地基加固技术的应用目的是提高地基的承载力。浅基础地基加固技术具有较高的灵活性，且施工过程简单，适用于多种类型的工程建设中。在土木工程建设过程中，浅基础地基加固技术主要包括旋喷法和深层搅拌法等。旋喷桩法是通过水泥或其他材料与土壤进行搅拌形成桩体，进而对土木工程建设中的浅基础地基进行加固。旋喷桩法对于多种类型的工程都具有较高的适应性，可有效提高土木工程建设质量。在旋喷桩法施工过程中，如果出现突发状况，也可以采用钻孔取芯方式进行处理。旋喷桩法应用对地基加固效果好，且施工过程简单，能够有效避免因为地基不均匀沉降问题而造成的建筑安全隐患。

3.3 换填法

换填法是指将地基中的不良土层或者软土，通过专业处理，将其变为满足施工要求的垫层。在该垫层中，加入一定的砂石、碎石、土料等材料，并对垫层进行分层压实处理。在该技术应用中，换填法可以有效提高地基承载力。在建设过程中，需要根据土木工程施工要求，以及具体情况选择适宜的换填法。换填法能够有效改善地基受力情况，提高地基强度，保证地基稳定性。换填法能够有效降低地下水位，使地基变形情况得到有效改善。还可以有效解决建筑物不均匀沉降问题，增强建筑物稳定性和安全性。除此之外，换填法还具有一定的施工灵活性，可以有效解决工程项目中的难题。在土木工程建设过程中，施工人员需要根据实际情况，选择适宜的换填材料，并按照一定的技术规范要求进行分层压实，从而提高地基的稳定性和承载力。

4 结束语

土木工程行业作为社会发展的重要基础，承载着城市可持续发展的使命。住宅地基安全则是城市可持续发展的基石，关系到人们安居乐业的方方面面。通过对土木工程在社会发展中的作用和住宅地基安全与城市可持续发展的密切关系的深入思考，人们迎来了一个更加安全、宜居的城市未来，土木工程的智慧与创新，为城市的繁荣注入源源不断的力量，让人们共同见证城市的蓬勃发展、生活的美好变革。

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