郭哲

吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院 吉林長(zhǎng)春 130021

建筑學(xué)中有許多分支，其中土木工程是一個(gè)重要的部分，土木工程是建筑中給予結(jié)構(gòu)牢固性及可靠性的重要保障。由此土木工程在建筑中得到了高度重視，因?yàn)橥聊竟こ虥Q定了人們住房的質(zhì)量，也為后續(xù)的建筑打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，土木工程的作用很大程度就是保證施工的安全性。

1 建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)特點(diǎn)與原則

建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工作，在實(shí)施過程中準(zhǔn)確把握加固設(shè)計(jì)與施工的特點(diǎn)與原則非常重要。首先，要明確加固設(shè)計(jì)與施工的目的。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)與施工目的是要增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定可靠性，而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定可靠性應(yīng)是最大程度減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)的干擾和損壞。其次，結(jié)構(gòu)評(píng)估是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工的第一步，工作人員應(yīng)根據(jù)建筑業(yè)主提供的建筑原始數(shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)核查情況對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，以評(píng)估結(jié)果作為對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)與施工的重要依據(jù)。加固設(shè)計(jì)要基于建筑物布局，以確保設(shè)計(jì)符合有關(guān)安全和使用要求。在加固施工中，為減小次要作用力影響，應(yīng)對(duì)原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行卸載，然后按加固設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行施工。建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)和施工要遵循一定的原則，主要有以下幾方面：①經(jīng)濟(jì)性原則。這是建筑工程施工中的首要原則，在確保施工質(zhì)量基礎(chǔ)上，施工建設(shè)成本就是需要重點(diǎn)考慮的問題，體現(xiàn)在實(shí)際工作中就是經(jīng)濟(jì)性。建筑加固設(shè)計(jì)中要充分考慮加固改建費(fèi)用合理性問題，加固設(shè)計(jì)前要充分做好加固經(jīng)濟(jì)性評(píng)估工作，以確保加固設(shè)計(jì)與施工的經(jīng)濟(jì)性。②實(shí)用性原則。大多需要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)與施工的建筑都是用來居住或使用的，而實(shí)用性是使用中的關(guān)鍵問題，因此在建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工中要充分考慮結(jié)構(gòu)功能的實(shí)用性。③合理性原則。結(jié)構(gòu)加固要符合實(shí)際需求，應(yīng)從實(shí)用方面對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化加固設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)脫離實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)而導(dǎo)致成本增加及后續(xù)實(shí)用不符合需要的情況。④可行性原則。不同加固設(shè)計(jì)及施工技術(shù)應(yīng)用都有相關(guān)要求及應(yīng)用范圍，要根據(jù)工程各方面的具體條件進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)過于追求技術(shù)而不考慮可行性的加固設(shè)計(jì)[1]。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 合理選擇建筑基礎(chǔ)類型

應(yīng)保障建筑基礎(chǔ)選型的合理性和科學(xué)性。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要關(guān)注建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計(jì)，還應(yīng)實(shí)地考察建筑物所在區(qū)域環(huán)境，做好實(shí)地考察工作，掌握建筑物建設(shè)地址周圍實(shí)際情況，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，以確保所制訂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案符合施工區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)，避免建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，不具備可行性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物基礎(chǔ)的選型能力，還要重視對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)，強(qiáng)化設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力，提高其實(shí)地勘察意識(shí)，使其能夠在實(shí)際工作中采集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，提升設(shè)計(jì)人員數(shù)據(jù)收集能力，確保建筑基礎(chǔ)選型更加合理，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供可靠的參考依據(jù)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。工作人員在獲取設(shè)計(jì)圖紙后，需要全面了解建筑物所在地實(shí)際情況，充分掌握其水文條件、地質(zhì)環(huán)境和氣候特點(diǎn)等，并根據(jù)這些信息進(jìn)行綜合分析調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，使建筑物結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)，保障建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，之后再實(shí)施建模計(jì)算工作。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)剛性樓面和承重墻結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)剛性樓面時(shí)，可利用專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，明確其結(jié)構(gòu)真實(shí)承受力，防止出現(xiàn)誤差。為使整個(gè)樓層設(shè)計(jì)為剛性樓面，需要做到以下4點(diǎn)：①在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，不可選擇存在變形狀況的平面比，如大開洞；②布置建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配筋，設(shè)計(jì)平面要和剛性樓板相關(guān)要求保持一致；③在設(shè)計(jì)承重墻結(jié)構(gòu)時(shí)，需全面分析地震災(zāi)害，不斷提升墻體抗剪強(qiáng)度，使之抗震性能得到提升；④所使用施工材料強(qiáng)度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，增加橫墻軸壓力。如若建筑物面積較大，在設(shè)置縱墻結(jié)構(gòu)時(shí)，可利用梁支撐方式來提高其承重力。除此之外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可交替布置橫墻承重和縱墻承重[2]。

2.3 基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

房屋建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的影響是非常大的，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是否合理會(huì)關(guān)系到房屋建筑的穩(wěn)定性與安全性。因此，進(jìn)行房屋建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件選擇最為恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)結(jié)構(gòu)類型。比如，一些房屋建筑的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，常常會(huì)面臨上下柱墩抗沖切情況，當(dāng)墩柱尺寸相同時(shí)，上柱墩可以滿足沖切需求，而下柱墩卻難以達(dá)到?jīng)_切標(biāo)準(zhǔn)，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的問題往往是由于上柱墩與沖切線之間存在相交的情況，而相同尺寸的下墩柱與沖切線不相交；上下墩柱選擇不合理，一旦在基礎(chǔ)施工過程中土方的開挖量相對(duì)較大時(shí)，往往需進(jìn)行下柱墩的科學(xué)設(shè)計(jì)。針對(duì)筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的這一問題，應(yīng)結(jié)合具體的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各個(gè)細(xì)節(jié)的科學(xué)設(shè)計(jì)和調(diào)整?？傊?，任何的房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員都應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地基地質(zhì)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等方面的綜合分析，在最終的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定時(shí)，充分從結(jié)構(gòu)可靠性、施工成本和施工技術(shù)的角度出發(fā)優(yōu)化方案。比如，如果工程現(xiàn)場(chǎng)的承載力比較好，可以采用淺基礎(chǔ)，而工程現(xiàn)場(chǎng)地基承載力不足、土質(zhì)較差的情況下，需進(jìn)行地基加固處理，選用樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等，但無論采用的是哪種樁基礎(chǔ)，都要注意基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。

2.4 防腐安全設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的防腐安全設(shè)計(jì)工作極為重要。本項(xiàng)工程防腐安全設(shè)計(jì)如下：①選用耐候鋼為主要材料，并要求材料廠家對(duì)鋼材進(jìn)行熱浸鍍鋅處理，涂抹必要的防銹底漆；②由于本項(xiàng)工程具有一定美觀度要求，因此，在鋼結(jié)構(gòu)中，使用部分鋁制或鋅質(zhì)材料，這些活潑性金屬容易與周圍物質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)并表現(xiàn)出腐蝕性，因此，施工單位決定通過“涂層法”進(jìn)一步提升鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性，即在材料表面均勻涂抹黏性好、電阻大、疏水性好的防腐材料；③針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主體的地下部分，施工單位采用了“陰極保護(hù)法”提升防腐性能，即在地下結(jié)構(gòu)表面附加較活潑的金屬材料，從而取代鋼材進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到防腐的效果。

3 土木工程地基加固技術(shù)分析

3.1 換填法

換填法作為地基加固方法中最普遍常見的方法之一，主要應(yīng)用于地表是軟土層的地理環(huán)境。軟土層顧名思義土層比較松軟，土壤的濕度和黏性大，施工中為了增加土壤的硬度，往往采用換填的施工方法，即在實(shí)際的施工中將地表層的軟土挖出，將挖出空置的部分充填進(jìn)堅(jiān)硬的土塊和石頭，這樣將土石和軟土進(jìn)行置換，以此來達(dá)到為地基加固、改善地基承載力特性的目的。換填法具體的施工還要根據(jù)環(huán)境制定具體的施工方法，比如換土墊層法、強(qiáng)夯置換法、振沖置換法、碎石樁法以及EPS輕填法等。換土之后的地基相比較于原來的地基，具有荷載力高、硬度高、不易變形等優(yōu)點(diǎn)，形成性能良好的人工地基，更加適合土木工程的施工建設(shè)[3]。

3.2 加筋地基技術(shù)

土木工程是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)性的工程，每個(gè)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系都很緊密。所以在施工時(shí)每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須得到質(zhì)量上的保證，以確保最后的建筑是一個(gè)合格并且堅(jiān)固的建筑。如果其中的某一項(xiàng)環(huán)節(jié)沒有得到保證，那么一定會(huì)在建筑在顯現(xiàn)出來，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患。所以為了確保施工的安全性，工程技術(shù)人員需要對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行審核以保證環(huán)節(jié)的正確性。在施工過程中可以使用多項(xiàng)技術(shù)的有效融合來對(duì)某一塊土地進(jìn)行施工加固，也對(duì)后續(xù)的建筑施工提供保障。為了安全性能夠得到保證，在對(duì)地基加固時(shí)的技術(shù)及方法就變得十分重要，尤其是加筋地基加固技術(shù)的使用，這項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)目前使用比前兩項(xiàng)技術(shù)更多的一項(xiàng)。加筋地基加固技術(shù)是在土地中加入一種抗拉材料來增加地基地堅(jiān)固性，相比與前兩者更加傾向于用現(xiàn)代的新技術(shù)來加固地基。這種新材料也沒有讓施工人員失望，抗拉材料能有效增加地基地堅(jiān)固性以及穩(wěn)定性。在使用這種技術(shù)方法時(shí)不需要太多的復(fù)雜的工藝以及技術(shù)手段，在具體的施工過程中也可以使用難度不大的方法對(duì)其進(jìn)行落實(shí)?？估牧喜皇侵敢环N專門的材料，而是具有抗拉強(qiáng)度能力的材料都成為抗拉材料，施工人員可以根據(jù)土地的具體情況使用不同的抗拉材料。最簡(jiǎn)單的就是選擇一些土工合成性材料融合到地基中來增強(qiáng)堅(jiān)固性。土工材料與土地有較好的結(jié)合性，還具有較好的防水性以及隔離性能。本身就能對(duì)地基起到很好的加固作用，所以是一種較好的材料。還有一種方法就是將鋼筋放入土地中，拉筋能夠與土地有一個(gè)良好的摩擦作用，當(dāng)拉筋與土地形成良好的摩擦之后，這種摩擦力可以增強(qiáng)拉筋與土地的連接性，拉筋與土地形成一種新的土地結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了土地的穩(wěn)定性。施工人員還可以將錨放入土地中作為拉筋加固劑。這種方法也是比較常見的，不僅可以增強(qiáng)土地的穩(wěn)定性也可以增強(qiáng)土地的承載能力。目前這種技術(shù)因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)勢(shì)以及對(duì)土地?zé)o污染等有點(diǎn)被廣泛地利用在各個(gè)地基建設(shè)中。施工人員根據(jù)土地結(jié)構(gòu)可以在土地中插入土釘，可以作為一種加固方式來使用，施工人員再合適的位置上插入土釘，可以分擔(dān)地基承載力來彌補(bǔ)地基強(qiáng)度不高的問題。最后還可以使用在不穩(wěn)定低級(jí)周圍種樹的方法，利用樹的樹根來對(duì)土地進(jìn)行加固，最好的是使用虞樹，虞樹樹根長(zhǎng)、強(qiáng)硬能夠?qū)ν恋仄鸬胶芎玫募庸套饔谩?/p>

3.3 植筋施工技術(shù)

植筋加固法主要在房屋建筑結(jié)構(gòu)中較為常見，一般是在澆筑和振動(dòng)混凝土過程中，在結(jié)構(gòu)柱鋼筋和部分墻拉筋脫落而墻體本身沒有支撐環(huán)的情況下應(yīng)用。該加固法通過植入和固定鋼筋，然后使用黏合劑將拉桿牢固粘合和固定于混凝土上，能夠更好地保證連接質(zhì)量，進(jìn)而提高混凝土結(jié)構(gòu)和填充墻完整性，提高整體承載能力。植入加固法在實(shí)際中的應(yīng)用有以下要點(diǎn)：①鉆孔。這個(gè)施工環(huán)節(jié)中先根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)識(shí)出鉆孔位置、型號(hào)，然后利用沖擊電鉆在確定位置鉆孔?？咨罴翱讖揭鶕?jù)國家設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求確定，確保符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。②清孔。這是植筋加固技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，也是確保植筋加固施工質(zhì)量的重要措施，因此鉆孔完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清孔。③鋼筋除銹。鋼筋是植筋加固的重要材料，如果其本身質(zhì)量存在問題就會(huì)影響加固施工質(zhì)量，因此植入前要對(duì)鋼筋上的銹跡及污跡地進(jìn)行清潔處理，以增強(qiáng)鋼筋粘接錨固性能。④注膠。使用專用注膠工具從孔底部開始進(jìn)行注膠，施工中要注意盡量排出孔內(nèi)空氣。⑤植筋。植筋加固法的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求按照規(guī)范流程進(jìn)行施工，要根據(jù)鉆孔截圖情況合理選擇植筋方法，以確保施工質(zhì)量。

3.4 化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)

科學(xué)技術(shù)是先進(jìn)的生產(chǎn)力，施工人員需要提升專業(yè)的素質(zhì)，選擇用科技來提升技術(shù)水平。比如應(yīng)用化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化地基穩(wěn)定性的目的，就可以在土壤中適當(dāng)加入化學(xué)物質(zhì)，使得土壤起化學(xué)反應(yīng)，減小土壤之間的空隙，加強(qiáng)土壤內(nèi)部的連接，使得土壤形成一個(gè)堅(jiān)固的整體?；瘜W(xué)強(qiáng)化可分為注漿法和深層攪拌法。注漿法主要是通過注漿的孔縫向土壤中加入化學(xué)物質(zhì)，使得土壤獲得加固。深層攪拌法主要是將水泥、石灰、水、還有其他材料有效融合，使混合之后的物質(zhì)進(jìn)入到土層之中，從而提高地基地承載能力。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國土木工程建設(shè)的重要性日益凸顯。本文在分析以往土木工程施工實(shí)例的基礎(chǔ)上，通過對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)科學(xué)合理的分析，發(fā)現(xiàn)其具有不可或缺的重要性，因?yàn)槠洳粌H可以極大地增加相關(guān)設(shè)計(jì)方案的使用價(jià)值，還為以后相關(guān)工作的順利進(jìn)行提供了重要的依據(jù)。所以，在土木工程建設(shè)中，應(yīng)重視優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基加固技術(shù)。現(xiàn)階段我國正在推進(jìn)舊物改造工程，隨著土木工程使用壽命的增加，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些因?yàn)樽陨聿牧侠匣?、天?zāi)而產(chǎn)生的損壞情況，同時(shí)建筑物本身也可能會(huì)有一定的質(zhì)量問題，不僅影響了用戶的財(cái)產(chǎn)安全，還關(guān)系到用戶的生命安全。土木工程地基也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降強(qiáng)度降低、基礎(chǔ)松動(dòng)的問題。為保證住宅的質(zhì)量安全，必須對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)進(jìn)行加固和修復(fù)。