CN101748902B - 生土窑居拱券错位的加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑结构加固技术领域，特别涉及一种生土窑居拱券错位的加固方法，它是采用楔形土坯加固的方法对生土窑居进行加固处理，剔除掉已破坏的土体，代之以坚固可靠的土坯拱券，并使其与原有结构融为一体，经久耐用，它能够有效地解决我国中原地区生土窑居中的由于拱券错位而引起的拱顶土体坍塌问题，使窑居居民可以放心居住，而不必采用影响使用的木柱支撑方法，所用材料简单易得，整个结构受力均匀，可根据裂缝开展情况，采用全拱和部分拱加固，最大限度地减少了对原土体的破坏和扰动，最大程度地保持了生土窑洞的原有特色，是一种既便于施工，又具有较高安全性和地域适用性的加固技术，整个结构安全可靠，坚固耐用。

Description

生土窑居拱券错位的加固方法
技术领域：
本发明属于建筑结构加固技术领域，特别涉及一种生土窑居拱券错位的加固方法。
背景技术：
新世纪的到来，人类对自身环境的认识已达到一个新的境界，面对环境危机，人们已充分认识到走可持续发展的道路是人类共同的目标，时下从建筑理论界到众多国家的建筑师、学者，对中国的生土窑洞这一节约能源的乡土建筑，给予极大的关注并积极地再认识、再创造。生土窑居是世界上少有的、最具地方特色的建筑，迄今已有数千年的历史，被称为人类居住文明的活化石。我国目前仍有3000万人口居住在窑居中，总建筑面积约为1.7亿m2。生土窑居具有因地制宜、施工简便、造价低廉、适应气候、可再生性强等特点；它深藏于土层之中，充分利用地下热能和覆土的储热能力，“冬暖夏凉”，具有良好的保温、隔热、隔音、储能、调解洞室小气候的功能，符合生态原则，是天然的节能建筑。
生土窑居的结构体系完全由挖凿成型的纯原状土拱体作为窑居的自支撑体系，没有栋梁支撑，也没有其他支护。窑居的结构破坏形式有很多，以裂缝和崩塌最为常见。由于特定的构筑材料和自支撑结构形式，在干缩和温度应力循环作用下，窑居在役过程中常常带裂缝的。当窑腿以上、窑脊以下沿进深方向发生裂缝时，裂缝导致大块土拱体的错动，使得土体拱券发生严重错位。拱券是窑体的主承力体系，错位切断了力流传递路径，会造成体系在错位处的突然性破坏。
在生土窑居实际使用过程中，一旦出现错位的纵向裂缝，很容易造成窑室内部拱顶的大面积突然坍塌。由于坍塌发生的突然性，造成人员伤亡的情况不乏其例。在窑居区人们对这种破坏形式的处理方法多采用室内木柱支撑的方法，虽然简单有效，但严重影响了窑室的使用功能，使得本来就很狭小的室内空间变得更局促了。
发明内容：
综上所述，为克服现有技术的不足，本发明提供了一种生土窑居拱券错位的加固方法，它是采用楔形土坯加固的方法对生土窑居进行加固处理，剔除掉已破坏的土体，代之以坚固可靠的土坯拱券，并使其与原有结构融为一体，经久耐用，它能够有效地解决我国中原地区生土窑居中的由于拱券错位而引起的拱顶土体坍塌问题，是一种既便于施工、又具有较高安全性和地域适用性的加固技术。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种生土窑居拱券错位的加固方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：
第一步、施工前准备：
a、查看生土窑居中的裂缝情况，判断其延伸范围、裂缝宽度和错位宽度，分析可能引起坍塌的土体范围；
b、用木柱支撑可能坍塌的土体，木柱直径≥150mm，木柱之间的间隔≤3m，其数量为至少两根；
c、制备土坯3：土坯3为楔形体，其长度为300～500mm，厚度为：50～70mm，其大头宽度为：250～280mm，小头宽度为：220～250mm，将制作好的土坯3风干，备用；
第二步、剔除开裂土体：
a、从室内裂缝位置开始向上将开裂的土体剔除，剔除深度为300～500mm；
b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡与水平面的夹角为15°～20°；
c、在剔除过程中观察裂缝的发展情况，当发现裂缝消失或极细小时，中止剔除，测量此处距窑脊的距离，若该距离≤400mm，继续剔除直至窑脊，即采用全拱加固；若该距离＞400mm，停止剔除，即采用部分拱加固；
d、沿窑居纵深方向根据裂缝发展的不同情况，分别采用全拱或部分拱加固；
第三步，砌筑土坯拱券：
a、制备泥浆：可用剔除下来的土体为原料，将土体打碎、晒干、过筛，然后加水搅拌，制成泥浆；
b、砌筑土坯拱券：在剔除开裂土体的窑壁上，沿窑居纵深方向，由内而外，自下而上一层一层地砌筑土坯拱券，土坯与土坯之间用泥浆粘接，在最上层土坯与原有土体之间的缝隙中塞填带泥的碎瓦片并敲实；
第四步，加固后处理：
a、待土坯间的泥浆风干凝固后，将支撑用的木柱逐根去掉，检验加固是否安全可靠；
b、确认安全后，用草泥浆抹面。
本发明的技术方案可以是这样实现的：在第一步，施工前准备的c步骤中，所述的土坯3的长度为400mm，厚度为60mm，其大头宽度为266mm，小头宽度为233mm。
本发明的技术方案可以是这样实现的：在第二步，剔除开裂土体a步骤中，剔除深度为400mm。
本发明的技术方案可以是这样实现的：在第二步，剔除开裂土体b步骤中，斜坡与水平面的夹角为18°。
本发明的有益效果为：
(1)本发明从拱券产生错位的成因为切入点，根据大块土体错动的类型及受力变形规律，结合对错位拱券提出了应用当地建筑材料和适宜当地施工条件的加固技术，解决了生土窑居室内拱顶的坍塌问题，使窑居居民可以放心居住，提高生土窑洞的安全性、可靠性，用科学方法解决生土窑居拱券错位的问题。
(2)本发明加固方法尽可能的恢复了生土窑居原结构的“自支撑”体系，使整个结构受力均匀，而不必采用木柱支撑方法，不影响室内的使用功能，为了保持室内的使用面积；
(3)本发明尽可能的以“土”为材料，使其很好地融于原有结构之中，最大程度地保持了生土窑洞的原有特色；
(4)本发明可根据裂缝开裂情况及窑洞结构材料的特殊性，采用全拱和部分拱加固，最大限度地减少了对原状土的破坏和扰动；
(5)本发明合理应用拱结构的受力特点，充分利用土坯的抗压性能，整个结构安全可靠，坚固耐用，且施工方便。
附图说明：
图1为本发明全拱加固的结构示意图；
图2为本发明部分拱加固的结构示意图；
图3为本发明楔形土坯的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1、图3所示，当生土窑居的窑腿1以上，窑脊2以下的窑壁上沿窑居进深方向产生裂缝，发生拱券错位时，对该生土窑居实施加固工艺，具体工艺步骤如下：
第一步，施工前准备：
a、查看生土窑居中的裂缝情况，判断其延伸范围、裂缝宽度和错位宽度，分析可能引起坍塌的土体范围；
b、用木柱支撑可能坍塌的土体，木柱直径为150mm，木柱之间的间隔为2m，其数量为15根；
c、制备土坯3：土坯3为楔形体，其长度为400mm，厚度为60mm，其大头宽度为266mm，小头宽度为233mm，将制作好的土坯3风干，备用；
第二步，剔除开裂土体：
a、从室内裂缝位置开始向上将开裂的土体剔除，剔除深度为400mm，应保证剔除面的光滑平整，并尽量减少对相邻土体的扰动；
b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡与水平面的夹角为18°；
c、在剔除过程中观察裂缝的发展情况，当发现裂缝消失或极细小时，中止剔除，测量此处距窑脊的距离，此时，该距离为360mm，该距离＜400mm，则继续剔除直至窑脊，采用全拱加固；
d、沿窑居纵深方向根据裂缝发展的不同情况，分别采用全拱或部分拱加固，以最大程度地减少对原状土的破坏和扰动；
第三步，砌筑土坯拱券：
a、制备泥浆：可用剔除下来的土体为原料，将土体打碎、晒干、过筛，然后加水搅拌，制成泥浆；
b、砌筑土坯拱券：在剔除开裂土体的窑壁上，沿窑居纵深方向，由内而外，自下而上一层一层地砌筑土坯拱券，土坯与土坯之间用泥浆粘接，层与层之间应压茬错缝，并保证土坯间紧密接触，在最上层土坯与原有土体之间的缝隙中塞填带泥的碎瓦片并敲实，保证最上层土坯与原有土体紧密接触；
第四步，加固后处理：
a、待土坯间的泥浆风干凝固后，将支撑用的木柱逐根去掉，检验加固是否安全可靠；
b、确认安全后，用草泥浆(在泥浆中掺入长约3cm的麦秸秆)抹面，使表面平整，然后自然风干。
实施例二
如图2、图3所示，重复实施例一，有以下不同：在第二步，剔除开裂土体的c步骤中，中止剔除后，测量中止处距窑脊的距离，此时，该距离为700mm，则停止剔除土体，采用部分拱加固。
最后要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种生土窑居拱券错位的加固方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：
第一步，施工前准备：
a、查看生土窑居中的裂缝情况，判断其延伸范围、裂缝宽度和错位宽度，分析可能引起坍塌的土体范围；
b、用木柱支撑可能坍塌的土体，木柱直径≥150mm，木柱之间的间隔≤3m，其数量为至少两根；
c、制备土坯(3)：土坯(3)为楔形体，其长度为300～500mm，厚度为：50～70mm，其大头宽度为：250～280mm，小头宽度为：220～250mm，将制作好的土坯(3)风干，备用；
第二步，剔除开裂土体：
a、从室内裂缝位置开始向上将开裂的土体剔除，剔除深度为300～500mm；
b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡与水平面的夹角为15°～20°；
c、在剔除过程中观察裂缝的发展情况，当发现裂缝消失或极细小时，中止剔除，测量此处距窑脊的距离，若该距离≤400mm，继续剔除直至窑脊，即采用全拱加固；若该距离＞400mm，停止剔除，即采用部分拱加固；
d、沿窑居纵深方向根据裂缝发展的不同情况，分别采用全拱或部分拱加固；
第三步，砌筑土坯拱券：
a、制备泥浆：用剔除下来的土体为原料，将土体打碎、晒干、过筛，然后加水搅拌，制成泥浆；
b、砌筑土坯拱券：在剔除开裂土体的窑壁上，沿窑居纵深方向，由内而外，自下而上一层一层地砌筑土坯拱券，土坯与土坯之间用泥浆粘接，在最上层土坯与原有土体之间的缝隙中塞填带泥的碎瓦片并敲实；
第四步，加固后处理：
a、待土坯间的泥浆风干凝固后，将支撑用的木柱逐根去掉，检验加固是否安全 可靠；
b、确认安全后，用草泥浆抹面。
2.根据权利要求1所述的生土窑居拱券错位的加固方法，其特征在于：在第一步，施工前准备的c步骤中，所述的土坯(3)的长度为：400mm，厚度为：60mm，其大头宽度为：266mm，小头宽度为：233mm。
3.根据权利要求1所述的生土窑居拱券错位的加固方法，其特征在于：在第二步，剔除开裂土体a步骤中，剔除深度为400mm。
4.根据权利要求1或3所述的生土窑居拱券错位的加固方法，其特征在于：在第二步，剔除开裂土体b步骤中，斜坡与水平面的夹角为18°。 
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