CN104895346A - 生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统及其施工工艺，它是在生土窑洞拱顶裂缝处沿生土窑居拱顶内表面设置钢筋网片，将钢筋网片与生土窑居拱顶土体连接，再在裂缝前后设置拱形钢架，通过拱形钢架支撑钢筋网片，最后在钢筋网片外支模板并浇注水泥砂浆，在拱形钢架外支模板并浇注混凝土，钢筋网片上沫水泥砂浆后，将钢筋网片与拱顶土体成为整体结构，能够有效的防止拱顶土体脱落，同时，拱形钢架及浇注后的混凝土，支撑钢筋网片及拱顶载荷，改变生土窑居拱顶结构的传力路径，降低拱顶裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部脱落甚至坍塌。

Description

生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统及其施工工艺

技术领域：

本发明属于传统民居技术领域，具体涉及一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统及其施工工艺。

背景技术：

我国地域辽阔、历史悠久，不同的地域环境、气候特征、经济状况及人文背景造就传统民居不同的结构形式，生土窑居是出现类型最早、分布较为广泛的传统民居，也是我国传统民居的主要代表形式之一。生土窑洞主要分布于我国黄土高原地区，利用高原有利地形，凿洞而居，因此具有因地制宜、施工简便、造价低廉。生土窑居取之自然而融于自然，深藏于土层之中，充分利用了地下热能和覆土的储热能力，“冬暖夏凉”，具有保温、隔热、储能、调解洞室小气候的功能，最符合生态原则。

生土窑居利用高原有利地形，凿洞而成，其完全依靠挖凿成型的生土窑居的土拱体系作为支撑结构，没有栋梁支撑，也没有其他的支护体系。生土窑居的上方一般要求有3-6米厚的覆土层，3-6米厚的覆土层将向下产生巨大的自重压力，生土窑居的土拱要承受来自覆土层的自重压力、营造的建筑空间所需要的支撑力以及可能发生的地震、土体滑坡、局部坍塌等各种荷载。当这些荷载不能维持平衡时，窑洞拱顶土体极易产生裂缝，当裂缝相互交错时，拱顶结构整体性下降，土体之间粘结性较差，在外力扰动作用下，拱顶土体极易产生局部坍塌，最终导致拱顶结构整体坍塌。根据实地调研，发生在窑洞拱顶土体局部坍塌现象比较普遍。目前，对于生土窑居拱顶土体局部坍塌的质量病害，缺乏行之有效、经济合理的治理措施。

发明内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统及其施工工艺，它是在生土窑洞拱顶裂缝处沿生土窑居拱顶内表面设置钢筋网片，将钢筋网片与生土窑居拱顶土体连接，再在裂缝前后设置拱形钢架，通过拱形钢架支撑钢筋网片，最后在钢筋网片外支模板并浇注水泥砂浆，在拱形钢架外支模板并浇注混凝土，钢筋网片上沫水泥砂浆后，将钢筋网片与拱顶土体成为整体结构，能够有效的防止拱顶土体脱落，同时，拱形钢架及浇注后的混凝土，支撑钢筋网片及拱顶载荷，改变生土窑居拱顶结构的传力路径，降低拱顶裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其中：包括钢筋网片、连接件、水泥砂浆、支撑架、基础及混凝土，所述的钢筋网片是由钢筋相互固定成网格状结构，钢筋网片在生土窑居拱顶裂缝处沿拱顶土体内表面布置，且钢筋网片通过连接件与生土窑居拱顶土体固定，钢筋网片外浇注有水泥砂浆，所述的沿生土窑居拱顶裂缝前后各设置一个支撑架，支撑架支撑钢筋网片，支撑架下端固定在基础上，支撑架外浇注混凝土。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的钢筋网片为弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同，其弧长生土窑居拱顶弧长相同。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的连接件为长钉，长钉的端帽为向内弯曲的U形帽。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的支撑架为拱形钢架，拱形钢架为由主筋与箍筋相互固定而成的、截面形状为四边形的钢筋骨架。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的基础为混凝土基础，基础顶面预埋钢板，基础内预埋钢筋，预埋钢筋顶端与预埋钢板底面固定，支撑架下端固定在预埋钢板的顶面。

一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工工艺，其中：包括以下步骤：

第一步、施工前准备：

a、准备钢筋，钢筋直径为8mm~12mm，各项性能指标不低于HPB300；

b、准备长钉，长钉直径为4mm~8mm，长度为150mm~200mm，并将长钉尾端向内弯曲成U形；

c、准备八根主筋，主筋为带肋钢筋，带肋钢筋各项性能指标不低于HRB400，有效直径不小于18mm；

d、准备箍筋，箍筋光面钢筋，钢筋各项性能指标不低于HPB300，直径不小于8mm，将光面钢筋弯曲成四边形结构，；

e、准备四块预埋钢板，预埋钢板厚度为厚度不小于10mm，预埋钢板截面与基础截面相同；

d、准备预埋钢筋，预埋钢筋直径不小于6mm，,长度不小于50mm；

第二步、清理土体：

a、清理生土窑居拱顶裂缝周围土体表面，凿除松动土体；

b、在生土窑居拱顶裂缝前后各400-600mm处，紧贴窑洞侧壁开挖高不低于250mm、横截面不小于300mm×300mm的凹槽；

第三步、制作基础

a、制作预埋件

   将四根预埋钢筋上端焊接固定在预埋钢板底面，预埋钢筋之间距离100mm~200mm；

b、浇注混凝土基础

在第二步清理土体的b步骤中开挖的凹槽内，用混凝土浇注高度不小于200mm，横截面不小于250mm×250mm的混凝土基础，浇注时，将a制作预埋件步骤中制作好的预埋件预埋在混凝土基础内；

第四步、制备钢筋网片

        将第一步、施工前准备的a步骤中准备的钢筋做成钢筋网片，钢筋网片的长度为生土窑居拱顶弧长相同，钢筋网片宽度为800mm~1200mm，钢筋网片的网格边长为100mm~200mm，并将钢筋网片沿其长度方向弯曲成弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同；

第五步、制备支撑架

将八根主筋分成两组，分别与箍筋相互固定，制成两榀拱形钢筋骨架；

第六步、固定钢筋网片

        在第二步清理土体的a步骤清理后的生土窑居拱顶上，通过长钉将钢筋网片固定在生土窑居拱顶土体上，长钉的U形尾端卡住钢筋网片的钢筋；

 第七步、固定支撑架

         将第五步中制备好的钢筋骨架的下端焊接固定在基础的预埋钢板上，钢筋骨架的上部顶住钢筋网片；

第八步、浇注

        a、沿钢筋网片外抹水泥砂浆；

        b、在支撑架外设置模板，在模板内浇注混凝土；

待水泥砂浆及混凝土凝固后完成生土窑居拱顶防局部土体坍塌加固系统的施工。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第五步、制备支撑架中，所述的钢筋骨架横截面为200mm×200mm，箍筋间距200mm。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第八步、浇注中，水泥砂浆的强度等级不低于M10，混凝土强度不低于C30。

本发明的有益效果为：

1、本发明是在生土窑洞拱顶裂缝处沿生土窑居拱顶内表面设置钢筋网片，使钢筋网片与原拱顶土体融为一体，能够有效的防止拱顶土体脱落，再在裂缝前后设置拱形钢架，通过拱形钢架支撑钢筋网片，最后在钢筋网片外支模板并浇注水泥砂浆，在拱形钢架外支模板并浇注混凝土，支撑钢筋网片及拱顶载荷，改变生土窑居拱顶结构的传力路径，降低拱顶裂缝处的应力，防止裂缝进一步扩大致使土体局部坍塌。

2、本发明结构简单、操作容易、施工工艺简单，可操作性强，施工安全性高，易于掌握及推广，保证了生土窑居结构的完整性，解决了生土窑洞拱顶裂缝部位土体局部坍塌问题，提高居民的居住安全性，延长生土窑居的使用寿命，提升生土窑居的居住质量。

3、本发明适用范围广，适用于几乎所有生土窑居，可用于旧窑居的修缮美化加固，对于我国传统生土窑居的保护工作具有重要意义。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1的A-A剖视示意图；

图3为本发明图1的B-B剖视示意图；

图4为本发明的连接件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，包括钢筋网片1、连接件2、水泥砂浆3、支撑架4、基础5及混凝土6，所述的钢筋网片1是由钢筋相互固定成网格状结构，钢筋直径10mm，各项性能指标不低于HPB300，钢筋网片1长4710mm，宽1000mm，网格为正方形网格，网格大小为200mmx200mm,钢筋网片1在生土窑居拱顶裂缝处沿拱顶土体内表面布置，且钢筋网片1通过连接件2与生土窑居拱顶土体固定，钢筋网片1为弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同，其弧长生土窑居拱顶弧长相同，连接件2为长钉，长钉直径为8mm，长度为200mm，长钉的端帽7为向内弯曲的U形帽。钢筋网片1外浇注有水泥砂浆3，水泥砂浆3强度等级为M10，所述的沿生土窑居拱顶裂缝前后各设置一个支撑架4，支撑架4支撑钢筋网片1，支撑架4为拱形钢架，拱形钢架为由主筋8与箍筋9相互固定而成的、截面形状为四边形的钢筋骨架，主筋8选取HRB400级的带肋钢筋，直径为25mm；箍筋9选取HPB300的光面钢筋，直径为12mm；支撑架4下端固定在基础5上，基础5为混凝土基础，基础5顶面预埋钢板11，基础5内预埋钢筋10，预埋钢筋10顶端与预埋钢板11底面固定，基础5高250mm，横截面为300mm×300mm，混凝土6等级为C30，支撑架4下端固定在预埋钢板11的顶面，支撑架4外浇注混凝土6，混凝土6等级为C30。

上述生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工工艺，包括以下步骤：

第一步、施工前准备：

a、准备钢筋，钢筋直径为10mm，各项性能指标为于HPB300；

b、准备长钉，长钉直径为8mm，长度为200mm，并将长钉尾端向内弯曲成U形；

c、准备八根主筋8，主筋8为带肋钢筋，带肋钢筋各项性能指标为HRB400，有效直径25mm；

d、准备箍筋9，箍筋9光面钢筋，钢筋各项性能指标为HPB300，直径12mm，将光面钢筋弯曲成四边形结构，；

e、准备四块预埋钢板11，预埋钢板11厚度为10mm，预埋钢板11长宽为300mm×300mm；

d、准备预埋钢筋10，预埋钢筋10直径8mm，,长度为50mm；

第二步、清理土体：

a、清理生土窑居拱顶裂缝周围土体表面，凿除松动土体；

b、在生土窑居拱顶裂缝前后各400mm处，紧贴窑洞侧壁开挖高为250mm、横截面为300mm×300mm的凹槽；

第三步、制作基础5

a、制作预埋件

   将四根预埋钢筋10上端焊接固定在预埋钢板11底面，预埋钢筋10之间距离200mm；

b、浇注混凝土6基础5

在第二步清理土体的b步骤中开挖的凹槽内，用混凝土6浇注高度250mm，横截面为300mm×300mm的混凝土基础，浇注时，将a制作预埋件步骤中制作好的预埋件预埋在混凝土基础内，混凝土6强度等级为C30；

第四步、制备钢筋网片1

        将第一步、施工前准备的a步骤中准备的直径10mm的钢筋做成钢筋网片1，钢筋网片1的长度为生土窑居拱顶弧长相同为4710mm，钢筋网片1宽度为1000mm，钢筋网片1的网格边长为200mm，网格大小为200mm×200mm，并将钢筋网片1沿其长度方向弯曲成弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同；

第五步、制备支撑架4

将八根主筋8分成两组，分别与箍筋9相互固定，制成两榀拱形钢筋骨架；钢筋骨架横截面为200mm×200mm，箍筋9间距200mm；

第六步、固定钢筋网片1

        在第二步清理土体的a步骤清理后的生土窑居拱顶上，通过长钉将钢筋网片1固定在生土窑居拱顶土体上，长钉的U形尾端卡住钢筋网片1的钢筋；

 第七步、固定支撑架4

         将第五步中制备好的钢筋骨架的下端焊接固定在基础5的预埋钢板11上，钢筋骨架的上部顶住钢筋网片1；

第八步、浇注

        a、沿钢筋网片1外抹水泥砂浆3，水泥砂浆3的强度等级为M10；

        b、在支撑架4外设置模板，在模板内浇注混凝土6，混凝土6强度为C30；

待水泥砂浆3及混凝土6凝固后完成生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工。

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 (8)

1.一种生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其特征在于：包括钢筋网片（1）、连接件（2）、水泥砂浆（3）、支撑架（4）、基础（5）及混凝土（6），所述的钢筋网片（1）是由钢筋相互固定成网格状结构，钢筋网片（1）在生土窑居拱顶裂缝处沿拱顶土体内表面布置，且钢筋网片（1）通过连接件（2）与生土窑居拱顶土体固定，钢筋网片（1）外浇注有水泥砂浆（3），所述的沿生土窑居拱顶裂缝前后各设置一个支撑架（4），支撑架（4）支撑钢筋网片（1），支撑架（4）下端固定在基础（5）上，支撑架（4）外浇注混凝土（6）。

2.根据权利要求1所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其特征在于：所述的钢筋网片（1）为弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同，其弧长生土窑居拱顶弧长相同。

3.根据权利要求1所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其特征在于：所述的连接件（2）为长钉，长钉的端帽（7）为向内弯曲的U形帽。

4.根据权利要求1所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其特征在于：所述的支撑架（4）为拱形钢架，拱形钢架为由主筋（8）与箍筋（9）相互固定而成的、截面形状为四边形的钢筋骨架。

5.根据权利要求1所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统，其特征在于：所述的基础（5）为混凝土基础，基础（5）顶面预埋钢板（11），基础（5）内预埋钢筋（10），预埋钢筋（10）顶端与预埋钢板（11）底面固定，支撑架（4）下端固定在预埋钢板（11）的顶面。

6.如权利要求1所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、施工前准备：

a、准备钢筋，钢筋直径为8mm~12mm，各项性能指标不低于HPB300；

b、准备长钉，长钉直径为4mm~8mm，长度为150mm~200mm，并将长钉尾端向内弯曲成U形；

c、准备八根主筋（8），主筋（8）为带肋钢筋，带肋钢筋各项性能指标不低于HRB400，有效直径不小于18mm；

d、准备箍筋（9），箍筋（9）光面钢筋，钢筋各项性能指标不低于HPB300，直径不小于8mm，将光面钢筋弯曲成四边形结构，；

e、准备四块预埋钢板（11），预埋钢板（11）厚度为厚度不小于10mm，预埋钢板（11）截面与基础（5）截面相同；

d、准备预埋钢筋（10），预埋钢筋（10）直径不小于6mm，,长度不小于50mm；

第二步、清理土体：

a、清理生土窑居拱顶裂缝周围土体表面，凿除松动土体；

b、在生土窑居拱顶裂缝前后各400-600mm处，紧贴窑洞侧壁开挖高不低于250mm、横截面不小于300mm×300mm的凹槽；

第三步、制作基础（5）

a、制作预埋件

   将四根预埋钢筋（10）上端焊接固定在预埋钢板（11）底面，预埋钢筋（10）之间距离100mm~200mm；

b、浇注混凝土基础

在第二步清理土体的b步骤中开挖的凹槽内，用混凝土（6）浇注高度不小于200mm，横截面不小于250mm×250mm的混凝土基础，浇注时，将a制作预埋件步骤中制作好的预埋件预埋在混凝土基础内；

第四步、制备钢筋网片（1）

        将第一步、施工前准备的a步骤中准备的钢筋做成钢筋网片（1），钢筋网片（1）的长度为生土窑居拱顶弧长相同，钢筋网片（1）宽度为800mm~1200mm，钢筋网片（1）的网格边长为100mm~200mm，并将钢筋网片（1）沿其长度方向弯曲成弧形，其弧度与生土窑居拱顶弧度相同；

第五步、制备支撑架（4）

将八根主筋（8）分成两组，分别与箍筋（9）相互固定，制成两榀拱形钢筋骨架；

第六步、固定钢筋网片（1）

        在第二步清理土体的a步骤清理后的生土窑居拱顶上，通过长钉将钢筋网片（1）固定在生土窑居拱顶土体上，长钉的U形尾端卡住钢筋网片（1）的钢筋；

 第七步、固定支撑架（4）

         将第五步中制备好的钢筋骨架的下端焊接固定在基础（5）的预埋钢板（11）上，钢筋骨架的上部顶住钢筋网片（1）；

第八步、浇注

        a、沿钢筋网片（1）外抹水泥砂浆（3）；

        b、在支撑架（4）外设置模板，在模板内浇注混凝土（6）；

待水泥砂浆（3）及混凝土（6）凝固后完成生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工。

7.根据权利要求6所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工工艺，其特征在于：第五步、制备支撑架（4）中，所述的钢筋骨架横截面为200mm×200mm，箍筋（9）间距200mm。

8.根据权利要求6所述的生土窑居拱顶防局部土体坍塌的加固系统的施工工艺，其特征在于：第八步、浇注中，水泥砂浆（3）的强度等级不低于M10，混凝土（6）强度不低于C30。