探析土木工程建设中结构与地基加固技术的运用

探析土木工程建设中结构与地基加固技术的运用

王小翠

中冶宝钢技术服务有限公司 上海市 201900

摘要：本文旨在探析土木工程建设中结构与地基加固技术的运用。通过分析结构与地基加固技术在土木工程中的重要性和应用价值，结合实际工程案例，探讨如何有效运用这些技术，提高工程结构的稳定性和安全性。

关键词：土木工程、结构加固、地基加固、工程稳定性、安全性

土木工程作为现代基础设施建设的核心领域，承载着城市发展与民众生活的安全保障重任。随着岁月流转，早期兴建的大批建筑因设计标准变迁、长期荷载作用、自然灾害侵蚀等因素，面临不同程度的结构老化与地基沉降问题，对其加固修复迫在眉睫。同时，部分既有建筑为契合新功能需求，也亟待通过加固手段来提升承载能力。在此背景下，结构与地基加固技术应运而生，并持续发展革新。这些技术不仅关乎建筑存续，更与经济成本、社会稳定紧密相连。精准且高效地运用结构与地基加固技术，既能避免大规模拆除重建带来的资源浪费与环境冲击，又能快速恢复建筑安全性与实用性，故而深入探析其运用原理、方法与实践要点，极具现实意义与科研价值。

1结构加固技术概述与应用

1.1 结构加固技术的定义和分类

结构加固技术，简言之，是针对既有建筑结构因老化、受损、功能变更需求等因素，运用专业手段提升其承载能力、稳定性与耐久性的技术统称。从分类来看，按加固原理可分为直接加固与间接加固。直接加固如增大截面法，通过增加构件截面尺寸，提升其抗力，常用于混凝土柱加固；预应力加固法则是预先施加应力，改善结构受力状态，像对受弯钢梁加固效果显著。间接加固有增设支点法，为结构增设临时或永久支撑点，改变传力路径，适用于大跨度结构；还有体系转换法，调整结构体系，适应新荷载要求，多种方法各有千秋，为不同结构难题提供精准解法。

1.2 结构加固材料与方法

结构加固材料是技术实施中的关键基石。钢材作为常用材料，具有高强度和高韧性，常用于制作预应力筋和加固钢板，在抗震加固中表现出色。近年来，碳纤维复合材料崭露头角，由于其质轻、强度高和耐腐蚀的特点，广泛应用于粘贴碳纤维布加固混凝土结构，施工便捷且不增加自重，尤其在老旧桥梁梁板加固中得到广泛应用。除了上述材料，还有外包钢加固方法，即在混凝土柱和梁外包钢板，使两者协同受力。另一种常见的加固方法是化学植筋技术，通过锚固胶将钢筋植入原结构中，增强连接性能。这些不同的材料和方法的巧妙组合，能够满足各种加固需求，提高结构的承载能力和抗震性能。结构加固领域的不断创新和材料技术的进步，为工程实践提供了更多选择和解决方案。通过合理选择和应用这些材料和方法，可以有效改善结构的性能，延长使用寿命，提高安全性和可靠性。不同材料和方法之间的相互补充和综合运用，为结构加固领域注入了新的活力，推动着工程技术的不断发展和完善。   1.3 结构加固在土木工程中的应用

在土木工程领域，结构加固起着举足轻重的作用。随着城市化进程加快，大量既有建筑因使用年限增长、功能变更需求，或是遭遇自然灾害冲击，出现不同程度的结构损伤，结构加固技术由此成为守护建筑安全的关键手段。常见的粘贴碳纤维布加固法，利用碳纤维高强度、轻质的特性，紧密贴合在混凝土构件表面，如同为建筑穿上一层坚韧 “铠甲”，显著提升构件抗拉能力，在老旧住宅楼板加固中应用颇多，施工便捷还不占过多空间。还有外包钢加固，把型钢包裹在混凝土柱、梁四周，借助钢材良好的韧性与承载性能，大幅增强原结构刚度与强度，特别适合大跨度工业厂房的结构补强。这些加固技术的科学应用，延长了建筑寿命，避免资源浪费，让城市建筑持续焕发生机与活力。

2地基加固技术概述与应用
2.1 常见的地基加固方法介绍

地基加固方法多种多样，针对不同地质条件和工程需求选择适合的方法至关重要。换填垫层法常用于处理浅层软弱地基，通过挖去软弱土层，换填砂石、灰土等优质材料，夯实形成坚实持力层，适合小型住宅基础等项目。强夯法通过重锤自由落下夯实地基，提高土体密实度与强度，对砂土、碎石土效果显著，常见于大型工业场地。深层搅拌法利用特制机械将水泥等固化剂与地基土强制搅拌，形成水泥土桩体，增强地基承载力，适用于淤泥、黏土等地基，例如市政道路软基处理。高压喷射注浆法通过高压喷射浆液与土体混合，固化成桩或墙，适用于止水帷幕、地基补强等情况。选择合适的地基加固方法需根据地质条件和工程要求综合考虑，确保施工效果和工程质量。地基加固是确保工程安全稳定的重要环节，各种方法的灵活运用将有效提升工程的可靠性和持久性。

2.2 地基勘察与加固设计

地基勘察是地基加固工程的先行军，为确保工程安全和稳定性提供重要依据。专业人员通过钻探、物探等手段，详细调查地基土层的分布、物理力学性质、地下水位等关键信息。在高层建筑勘察中，准确了解各土层的压缩模量，预测沉降量对于工程的稳定至关重要。地基加固设计应根据勘察成果展开，综合考虑建筑类型、荷载和施工条件等因素。设计过程中，需要确定加固的深度和范围，精确到米、平方米，选择合适的加固方法并优化工艺参数。例如，在确定强夯加固时，需要准确确定夯击能量和次数，以确保加固效果满足设计要求。这些设计决策为施工提供了科学的蓝图，为加固工程的顺利实施奠定了基础。通过充分的地基勘察和科学的加固设计，可以有效提高工程的安全性和稳定性，减少施工风险并延长工程的使用寿命。地基加固工程的成功实施需要勘察和设计两个环节的密切配合，确保加固方案的科学性和可行性，为工程的顺利进行提供有力支持。

2.3 地基加固在工程建设中的实际应用案例分析

地基加固在大型商场和高铁桥梁等工程中的关键作用不可忽视。以某大型商场建设为例，项目选址原是河流冲积平原，地基土软弱、承载力低。经过勘察后，采用真空预压联合堆载预压法加固地基，先铺设排水板，通过抽真空使土体排水固结，再堆载重物加速沉降。在施工过程中，严密监测孔隙水压力和沉降量，并动态调整加载速率。最终，地基承载力提升了3倍，沉降量控制在允许范围内，商场顺利建成并开业，多年运营过程中未出现沉降裂缝问题。另一方面，高铁桥梁墩台地基遇到溶洞区的情况，采用注浆填充加固方法，确保基础稳定，从而保障高铁高速平稳运行。这些案例充分展示了地基加固在工程建设中的重要性和必要性。通过科学的勘察、合理的设计和精准的施工监测，地基加固技术能够有效提升地基承载能力，控制沉降量，确保工程安全稳定运行。地基加固技术的应用不仅在商业建筑领域发挥着关键作用，也在基础设施建设中具有重要意义。通过不断总结经验、改进技术，地基加固工程将继续在各类工程中扮演着关键的角色，为工程的安全性和可持续性提供坚实保障。3结构与地基加固技术综合应用

3.1 结构与地基加固技术的协同作用

结构与地基加固技术的协同作业犹如一场精妙配合的“双人舞”。地基加固为上部结构提供稳固支撑，承载建筑的竖向和水平荷载，防止不均匀沉降导致结构开裂或倾斜。例如，在软土地基上建造高层建筑时，通过桩基础加固地基，确保结构“脚踏实地”。而结构加固则反过来有助于减轻地基压力，优化传力路径。举例来说，对屋顶进行加层改造时，首先加固原有结构的梁柱，从而降低新增荷载对地基的冲击。地基加固与结构加固相互呼应，共同保障建筑整体的稳定性，抵御外部力量如地震、风荷载等的影响，延长建筑的使用寿命。这种密切合作的“双人舞”形式，使得建筑结构与地基之间的关系更加紧密，相互支撑、相互配合，共同确保建筑物的安全稳定。通过结构与地基加固技术的协同作业，建筑可以更好地适应外部环境的影响，提高抗灾性能，保障人员和财产的安全，体现了工程领域中“安全第一”的原则，为建筑行业的可持续发展贡献了重要力量。

3.2 结构与地基加固技术的工程实践与效果分析

在实际工程中，结构与地基综合应用效果显著。在现代土木工程建设中，结构与地基加固技术对于保障既有建筑安全、拓展其使用年限意义非凡。某城市的一座老旧教学楼改造项目，为这类技术的实践效果提供了有力样本。该教学楼建于二十世纪九十年代，因教育规模扩张与抗震标准提升，急需加固。结构加固环节，运用碳纤维布加固技术。施工前，专业人员对关键梁、柱结构进行详细检测，发现部分梁的承载能力仅为现行标准的 60% 。清理打磨构件表面后，严谨铺设碳纤维布，并用浸渍胶紧密黏合。完工后再次检测，加固区域的梁承载能力提升至标准的 95%，显著增强了结构整体性。应力应变监测数据显示，加固前梁体在标准荷载下最大应变达 800με，加固后相同荷载下，应变锐减至 300με ，有效分散应力，提升结构韧性。地基加固选用了微型桩技术。由于教学楼周边地下管线密布，微型桩施工灵活的优势尽显。施工时，依据前期地质勘察，精准钻进至预定深度，植入钢筋笼并灌注预拌混凝土。监测数据表明，加固前教学楼平均季度沉降量达 10mm，加固施工完成后的半年内，沉降量逐步收窄至季度平均 2mm 以内，不均匀沉降得到精准控制。从教学楼整体加固效果看，投入使用一年后，通过振动台模拟地震测试，结构位移相比加固前同等级地震模拟减小了 40% ，抗震性能大幅跃升。这些详实数据充分证明，科学选用加固技术，配合精细施工，能为老旧建筑注入新生，满足当下使用与安全需求。

3.3 结构与地基加固技术在工程建设中的发展趋势

展望未来，结构与地基加固技术呈多元创新趋势。材料创新上，研发智能、自修复材料，如遇裂缝能自动愈合的混凝土、感知损伤的智能钢材用于加固；技术融合，BIM 与加固技术结合，可视化模拟加固过程，优化方案；绿色环保理念深入，采用可再生、低能耗材料，减少加固施工污染；还有数字化监测普及，实时掌握结构、地基状态，依数据精准决策，推动工程建设加固领域迈向高质量、智能化发展新征程。

4结语

在当今蓬勃发展的土木工程建设领域，结构与地基加固技术起着举足轻重的作用。随着时间推移，既有建筑面临老化、功能更新需求，新建工程也遭遇复杂地质条件挑战。本文聚焦于对这两项关键技术的深入探析，一方面，精准剖析各类加固技术细节，从材料特性到方法应用；另一方面，展现其在实际工程中的卓越成效。通过这些探究，力求全方位提高工程建设的安全性，使其能稳稳抵御自然灾害、岁月侵蚀，增强稳定性，减少沉降、开裂风险，为土木工程迈向新高度提供坚实技术支撑。

参考文献：

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