试论钢结构在港口软基处理工程中的应用

试论钢结构在港口软基处理工程中的应用

苗达宇

中建二局第三建筑工程有限公司北京100070

摘要：在软基处理工程之中，经常会使用两种材料，分别是结构钢和钢筋混凝土，在施工的过程中，应该针对结构特征和施工有效性、施工成本等几个方面进行分析。本文研究了在软基处理工程中钢结构的特征，并对施工重点进行了阐述。

关键词：特征；钢结构；软基处理工程；特征；施工

在软基处理工程中，结构构件容纳和承受效应会受到钢结构的强度的影响，应该针对我国相关的规定，选择钢结构构件的性能。在近些年之中，钢结构在建筑中的使用产生了很大的变化，以往钢结构强度级别的标准已经不能满足现实情况的需求。

1、港口工程中软土地基所具有的特征表现

（1）.以软土为主要的组成部分，而且还夹杂着一些粉砂和粉土的地基，就是软土地基。一般来说，这种软土地基是比较软的，因此它的可塑性是很强的，然而它的承载能力却是比较低的。在港口工程的实际施工过程中如果存有软土地会给港口的施工产生一定的困难，因为软土地基的含水量比较高，所以软土地还存在较大的空隙，这比较容易导致水分的快速流失，使得土地变得相对比较疏松。

（2）.置于软土地上的建筑设施失稳原因

港口施工如果在软土地基上开展常常使建筑设施遭到一定程度的破坏，这是因为建筑设施会容易发生滑动。造成建筑设施滑动的原因主要是因为软土地基中滞洪的某个面上所具有的抗剪强度低于了它所受到的剪应力，这就导致两者之间的平衡力遭到打破，进而产生了这种现象。

（3）.港口工程中软土地基处理技术的重要性

因为软土是掺杂着一些薄层粉、细砂的混合物，其渗透性相对比较差，会严重影响着地基的排水功能以及承载力低，所以在港口工程的施工过程中会影响着地基的强度，软土地基对于水利工程的危害一般表现在港口设施工程中的公路方面，如果桥头高路堤发生滑移、沉降或者单边膨胀的现象会严重影响到桥梁使用的寿命和价值。

（4）.港口工程软土地基处理技术的介绍

（一）排水法

这种方式一般多适用于桥梁、堤坝、机场跑道、港口堆场等工程中。主要运用于天然地基中的软弱粘性土层中。排水法也包含几种，其中主要有：塑料排水板、挤密砂桩法以及矿井排水固结法等，这是一种直排水法通常适用于软土层比较厚的土壤以及路堤高度较高的一些软土地基中。

（二）爆炸排淤法

爆炸排淤法主要是用在沼泽和淤泥为主地基中。此方法主要用在防洪堤、海岸护岸、滑道抛石基床、围堰等水工结构中的软土地基处理中。它是放置一些炸药在软土层中，通过引爆炸药的方式来把软土基层表面上的像淤泥、泥炭等成分清除掉，从而让那些比较坚硬的具有渗水性的土层可以相对比较容易的填进来，也就强化了地基土层的固结性。

2、软土地基的处理方法和适用条件

地基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。

对地基处理方法进行严格的统一分类是很困难的。根据地基处理的加固原理，港口工程中的地基处理方法可以划分为以下几类。

1.常用的软基处理方法

（一）挤淤置换处理

依靠换填材料的自重以及借助其他外力，如：压载、振动、爆破、强夯或卸荷等，使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。这种方法不可能把软弱层完全挤出，需要考虑一定的沉降。主要有一下几种施工工艺：压载法；2、振动挤淤；强夯挤淤；爆破挤淤；卸荷挤淤。

（二）排水预压法

排水固结法是对地下水位以下的天然地基，或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体地基，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先行加载预压，通过加载系统在地基中产生水头差，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。其优点是：工期短，效果好安全可靠，施工便利，节约资源，利于环保。注意事项：堆载前要注意保护密封膜，防止堆载时刺破；堆载层底部应选用较细且不含硬块状的堆载物；选择合适的堆载时间和荷重。

3、钢结构的优点及其应用的必然性

钢结构建筑是以钢材作为建筑的主体结构，通常由型钢和钢板等钢材制成各种建筑构件，表现形式为钢梁、钢柱、钢桁架等，并采用焊缝、螺栓或铆钉的连接方式，将各部件拼装成完整的结构体系，再配以轻质墙板或节能砖等新型材料作为外围墙体建造而成。

当前，国家大力提倡构建和谐社会，发展节能省地型住宅，推广住宅产业化，特别是在一些大中型城市，更需要解决寸土寸金的实际情况及满足人们对生活空间、生存环境等提出的更高要求，人们在追求舒适性的同时越来越注重建筑的美观性及布局的独特性；另外，低碳经济已成为全球经济发展的新潮流，此趋势在我国也同样受到高度重视。综上所述，在这样的大背景下，在此形势的驱动下，钢结构因其自身独特的优点应运而生，并得到广泛使用，同时，利用钢结构，通过灵活设计来实现异形建筑则成为建筑中最好的选择。钢结构建筑承载力高、密闭性好，而且比传统结构用料省，易拆除，且回收率高，另外，此建筑的外围墙体也多采用如节能砖、防火涂料等环保材料，这大大降低了钢铁污染所带来的高风险，符合国家绿色环保、节能减排的政策；同时，多用于超高层及超大跨度建筑中的钢结构，符合可持续发展的理念，能够缓解人多地少的矛盾，拓展了人们的生存空间，提高了人们的生活质量。

4、钢结构在软基处理工程中的特征

在软基处理工程中，不是所有的钢都具有全部的强度级别，因此，在一个特定的建筑设计之中，选择钢种的强度级别和类型是十分重要的，从整体的角度上来说，使用合适的钢结构能够减少结构自身的重量，将物料的消耗降到最低，减小地基的尺寸，最终使整个建筑的成本降低。钢结构的刚度会对变形和震动等参数产生影响，在结构中的刚度也会受到连接件和构件的影响。具体来说，材料的几何截面特征会影响其刚度，在高强度的混凝土之中，刚性只有钢结构的五分之一或者十分之一，因此，在刚性方面，钢结构具有明显的优势。延伸性指的是在拉伸材料过程中的变形能力，在设计结构的过程中，尤其是着重于抗震设计的建筑中，在遭受到较强的非弹性变形的过程中，如果结构框架具有滞后耗能的特征，那么建筑物幸存的比重会大大提高。在软基处理工程之中，经常会使用两种材料，分别是结构钢和钢筋混凝土，在施工的过程中，应该针对结构特征和施工有效性、施工成本等几个方面进行分析。尤其是在软基处理工程中钢结构的特征，是施工的重点，钢结构是在软基处理工程中韧性最高、使用最广泛的材料，但是需要注意的是，建筑材料内部的延伸性和建筑结构的延伸性没有必然的关系，在设计的过程中，使用稳定、可靠的措施，保证其滞销机制。构件延性、结构延性、材料延性、材料截面会对建筑物的延性产生很大的影响，具体来说，结构延性、构建延性、变延性水平和延性值的需求和能力相适应，即使钢结构具有较大的应变延性，由于缺乏稳定的受力，会造成曲率延伸性不达标。钢结构的韧性指的是塑性变形和吸收能量的能力，能够减少由于不稳定的缺口部位而造成的裂纹扩散状况。因为钢结构的韧性，在钻孔、锻造、冲孔、剪切和弯曲的过程中减少了裂缝的产生。钢结构的韧性有十分苛刻的温度条件，韧性会随着温度的降低而不断降低，因此，在一些气候十分寒冷的地区对钢结构进行设计的时候，应该重视韧性，低碳钢在改善韧性方面，与高碳钢相比具有一定的优势。

从软基处理工程的整体上来说，钢结构的延性、强度和刚度，都比钢筋混凝土具有优势，而且使用钢结构有助于建造创新的建筑形式，增加设计的针对性和灵活性，提高空间的使用效率。同时，钢结构是一种悬臂施工系统可以为电路和管道提供相应的通道，减少了楼层的高度，使其自身的美学价值增加。可以在增加现有建筑结构楼层的过程中使用钢结构，在施工的过程中，减少了施工人员的需求数量，在修改的时候，具有成本低廉、更改容易和施工进度快的特征。

5、钢结构的缺陷

钢结构在施工和应用的过程中存在着一定的缺陷，主要表现为以下几个方面的特征。虽然钢结构具有较强的刚度，但是构件截面少于混凝土结构，为了使其稳定性得到提高，应该不断增加钢种的尺寸，使用混凝土进行填充，钢材一旦受到高温辐射，会产生一定程度的耐热性，因此，一旦温度升高到一定的程度，应该使用隔热层进行适当的保护，在一些重要的部位，应该刷涂防火涂料。其次，在市场环境之中，应该重视钢结构的功能需求，保证其处于合适的应用范围之中。当钢结构具有较多节点的时候，应该对焊缝、垫板和螺丝进行准确的计算，在设计的过程中具有十分复杂的特征，图纸的数量也会超过混凝土结构。钢结构只有在进行大规模生产的过程中，才能够体现出其性能，我国目前缺乏钢结构的质量标准、价格标准和生产标准，在监督管理机制和国家标准方面都存在着很多缺陷，开发商和设计师需要相关的法律法规进行指导。因为生产钢结构在我国还没有形成完整的体系，因此，其价格较高，虽然每年的钢产量都在提高，但是人均产值太低，在国民经济中，是十分珍贵的材料，相对来说，混凝土具有一定的价格优势。钢结构的使用寿命较短，一般只有四十五年左右，在住宅建筑之中，会影响消费者的购买欲。

6、钢结构在软基处理工程中的施工要点

钢结构的施工具有复杂的特征，针对建筑的不同需求，在细节上具有很大的差异性。应该针对安装流水的前后顺序，合理的对钢构件进行堆放。在对基层处理的时候，应该首先对金属的表面进行清理，之后再进行除锈，如果产生锈蚀的现象，应该使用铲刀和钢丝刷进行处理。可以将厚漆、红丹粉混入腻子之中，加速腻子的干硬，待腻子干燥之后进行打磨，并及时的清理，在长时间的堆放之后，应该进行第二次涂刷。在涂刷面漆的时候，应该进行多次涂刷，保证光亮和色泽的一致性，同时应该进行及时的检查，减少漏刷的现象，应该对面漆进行两次以上的涂刷，保证厚度在七十微米左右，最终提高软基处理工程的施工质量。

7、结语

总之，从软基处理工程的整体上来说，钢结构的延性、强度和刚度，都比钢筋混凝土具有优势，而且使用钢结构有助于建造创新的建筑形式，增加设计的针对性和灵活性，提高空间的使用效率。

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