CN105178986B - 生土窑居衬砌定位用可变曲线模具及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具及其施工工艺，包括前立架、后立架、钢管模板支架及定位线，所述的钢管模板支架支撑前立架、后立架及衬砌模板，前立架及后立架分别设置在钢管模板支架的前后两端，前立架与后立架之间通过定位线连接，生土窑居衬砌施工以定位线为基准，本发明是以多点对应的方式，对拱券曲线进行精准定位，能够根据生土窑居窑室拱券的实际曲线情况制作衬砌定位用的曲线模具，这种曲线模具的制作方式适用于各种不同尺寸、不同形状的生土窑居窑室的衬砌施工，克服现有施工技术的不足，使窑室衬砌后更贴合原窑室拱顶结构，加固效果好。

Description

生土窑居衬砌定位用可变曲线模具及其施工工艺

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衬砌定位用可变曲线模具及其施工工艺。

背景技术：

生土窑居，指在原始土中经人工挖凿而形成的穴居居住形式。它是中国传统民居建筑中较为奇特的一类，被称为“人类古老居住建筑形态的活化石”；是人与大自然和谐共处的典型范例，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，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。

生土窑居在长期的使用过程中，由于受到人类活动、气候环境、地质灾害等因素的影响，产生了不同程度的破坏。生土窑居常见的破坏形式有：窑室内纵横向裂缝、拱券破坏、窑室内土体局部坍塌、窑顶大面积坍塌等，严重的甚至整体坍塌。生土窑居的破坏危及着人们的生命财产安全，因此，需要对传统生土窑居进行加固修缮保护。

在对损坏的生土窑居的窑室进行加固时，衬砌是一种较好的加固方式，它可以改善窑室受力性能，保证窑室结构安全。在对生土窑居窑室进行衬砌的施工过程中，需要设置曲线模具来对生土窑居窑室拱券曲线部位的进行衬砌定位。

生土窑居在原始建造过程中，由于建造手法的多样性和随意性，窑室的拱券曲线形状及尺寸各不相同，且沿窑室进深方向，拱券曲线也会发生一定程度的变化。而现有的窑室衬砌技术所采用的模具是固定模具，对于不同类型、不同尺寸的拱券曲线，需要分段设计制作多个木质的曲线衬砌模具，模具多样一方面制作模具施工工艺繁琐、材料浪费严重、成本较高；另一方面砌筑的衬砌与原始窑室窑拱结构贴合不够紧密，衬砌受力不合理，加固效果不明显。这也是现有的衬砌技术在生土窑居窑室加固方面得不到很好发展的重要原因。

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衬砌定位用可变曲线模具及其施工工艺，它是以多点对应的方式，对拱券曲线进行精准定位，能够根据生土窑居窑室拱券的实际曲线情况制作衬砌定位用的曲线模具，这种曲线模具的制作方式适用于各种不同尺寸、不同形状的生土窑居窑室的衬砌施工，克服现有施工技术的不足，使窑室衬砌后更贴合原窑室拱顶结构，加固效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其中：包括前立架、后立架、钢管模板支架及定位线，所述的钢管模板支架支撑前立架、后立架及衬砌模板，前立架及后立架分别设置在钢管模板支架的前后两端，前立架与后立架之间通过定位线连接，生土窑居衬砌施工以定位线为基准，所述的前立架与后立架结构相同，均包括横梁、竖杆、套管及穿筋，所述的横梁沿生土窑居窑室的宽度方向布置，沿横梁的长度方向设置多个竖杆，竖杆下端与横梁紧固连接，所有竖杆的上端均连接有套管，穿筋穿装在套管内，所有套管通过穿筋连接，穿筋的两端紧固连接在横梁两端，所述的竖杆顶端到横梁顶面的距离为该竖杆与横梁的连接点位置到生土窑居窑室拱券曲线相应点的直线距离减去衬砌厚度。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的横梁上设置有透孔，所述的横梁上设置有与透孔垂直的连接孔，夹具两端穿装在连接孔内，并与横梁通过螺纹紧固连接，竖杆下部穿装在透孔内，并通过夹具夹紧。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的竖杆下部为圆形钢管，竖杆顶部为与圆形钢管焊接的钢板，钢板上开有螺栓孔，竖杆与套管螺栓连接。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的套管由短钢管与小钢板焊接而成，小钢板上开有螺栓孔，穿筋穿装在短钢管的内孔内，套管与竖杆通过穿过螺栓孔的螺栓连接。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的横梁两端设置有长孔，穿筋穿过套管后，其两端从横梁上的长孔穿过，并通过垫板及螺纹套筒与横梁紧固连接。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的夹具包括两个对称设置夹片及锁紧螺母，两个对称设置的夹片结构相同，均为两端螺纹中部圆弧结构，两端螺纹与锁紧螺母相互配合，两个夹片对称设置后中部圆弧组成圆形结构，该圆形的直径小于竖杆下部的圆形钢管的外径。

一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，其中：包括以下步骤：

第一步、制作零部件

a、制作横梁

截取与生土窑居窑室宽度等长的槽钢，在槽钢的腹板上设置多个透孔，在槽钢的翼板上，与透孔相应的位置设置连接孔，在槽钢两端的腹板上设置长孔；

b、制作竖杆

根据横梁上的透孔的数量，截取一定长度的圆形钢管，在圆形钢管的顶部焊接固定钢板，并在钢板上加工螺栓孔；

c、制作套管

截取短钢管，将短钢管与小钢板焊接固定，并在小钢板上设置螺栓孔；

d、制作穿筋

截取长度大于生土窑居窑室拱券弧长的光面圆钢筋，并在光面圆钢筋的两端设置螺纹；

e、准备夹具、螺纹套管及垫板

根据横梁上的透孔的数量准备相应数量的夹具，准备两个与穿筋两端的螺纹配套的螺纹套管，准备垫板；

第二步、拼装前立架及后立架

a、将横梁架设到生土窑居窑室拱券的拱脚位置，量取横梁上的透孔与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离；

b、从生土窑居窑室拱券的拱脚位置取下横梁，通过螺栓将竖杆与套管连接；再将竖杆的下部从横梁的透孔内穿过，并通过夹具夹紧竖杆下部；

c、松开竖杆与横梁夹紧用的夹具，根据步骤a中量取的横梁上的透孔与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离，调节竖杆位于横梁之上部分的长度；

d、松开竖杆与套管的连接螺栓，使套管与竖杆相对转动，转动套管，使套管的短钢管与生土窑居窑室拱券曲线相切，然后再拧紧竖杆与套管的连接螺栓；

e、将穿筋从左至右依次穿过各个套管，穿筋两端穿过横梁两端的长孔，并用垫板及螺纹套管将穿筋两端与横梁紧固连接；

第三步、架设钢管模板支架

根据生土窑居窑室的尺寸，在窑室内搭建普通钢管模板支架，将拼装好的前立架及后立架分别搭放在钢管模板支架的前后两侧的上端，并用扣件固定；

第四步、设置定位线

将前立架与后立架通过定位线连接，定位线绑扎在前立架及后立架相对应的各个套管上；

第五步、铺设衬砌模板

以定位线为基准，在钢管模板支架上铺设衬砌模板，衬砌模板铺设完毕后，对生土窑居窑室拱券进行衬砌浇注施工。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第一步：制作零部件的a制作横梁步骤中，所述的横梁上的透孔的设置位置为：在生土窑居窑室拱券曲线上取多个点，各个点在横梁上的投影位置。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第二步：拼装前立架及后立架的c步骤中，所述的竖杆的位于横梁之上部分的长度为横梁上的透孔与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离减去衬砌厚度。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第四步：设置定位线后可直接进行砖衬砌或土坯衬砌的施工，当要进行浇注衬砌时，进行第五步铺设衬砌模板。

本发明的有益效果为：

1、本发明是以多点对应的方式，对拱券曲线进行精准定位，能够根据生土窑居窑室拱券的实际曲线情况制作衬砌定位用的曲线模具，这种曲线模具的制作方式适用各种不同尺寸、不同形状的生土窑居窑室的衬砌施工，克服现有施工技术的不足，使窑室衬砌后更贴合原窑室拱顶结构，加固效果好。

2、本发明采用在生土窑居窑室拱券曲线选取多个点位，并在横梁上的各个点位的投影位置设置透孔，将竖杆下端穿装在透孔内，并将横梁与竖杆紧固连接，调节竖杆顶端到横梁顶面的距离，使该距离为该竖杆与横梁的连接点位置到生土窑居窑室拱券曲线相应点的直线距离减去衬砌厚度，那么，所有竖杆顶端的连线将与生土窑居窑室拱券曲线平行，相当于将生土窑居窑室拱券曲线复制并向下平移，平移距离为衬砌厚度。这样，在将前后立架上的相应的套管连线之后，以该连线为定位线铺设衬砌模板，衬砌浇注后，能够保证衬砌面与原始窑室窑拱结构面贴合紧密，衬砌受力均匀，加固效果明显。

3、本发明适用范围广，适用于砖衬砌、土坯衬砌、混凝土衬砌等，多种类型的生土窑居拱券衬砌加固。

4、本发明制作工艺简单、施工安全性高，取材方便、成本低廉、可以重复利用、经济性较好，本发明简化了现有施工工艺、降低了对资源的消耗，推广价值高。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的前立架及后立架的结构示意图；

图3为本发明的横梁的结构示意图；

图4为本发明图3的俯视示意图；

图5为本发明的竖杆及套管的结构示意图；

图6为本发明的夹具的结构示意图；

图7为本发明的螺纹套管的结构示意图。

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1~7所示，一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，包括前立架1、后立架2、钢管模板支架3及定位线4，所述的钢管模板支架3支撑前立架1、后立架2及衬砌模板，前立架1及后立架2分别设置在钢管模板支架3的前后两端，前立架1与后立架2之间通过定位线4连接，生土窑居衬砌施工以定位线4为基准，所述的前立架1与后立架2结构相同，均包括横梁5、竖杆6、套管7及穿筋8，所述的横梁5沿生土窑居窑室的宽度方向布置，沿横梁5的长度方向设置多个竖杆6，竖杆6下端与横梁5紧固连接，所述的横梁5顶面上设置有多个透孔9，所述的横梁5侧面设置有与透孔9垂直的连接孔10，夹具11两端穿装在连接孔10内，并与横梁5通过螺纹紧固连接，竖杆6下部穿装在透孔9内，并通过夹具11夹紧。所述的夹具11包括两个对称设置夹片14及锁紧螺母15，两个对称设置的夹片14结构相同，均为两端螺纹中部圆弧结构，两端螺纹与锁紧螺母15相互配合，两个夹片14对称设置后中部圆弧组成圆形结构，该圆形的直径小于竖杆6下部的圆形钢管16的外径。所有竖杆6的上端均连接有套管7，穿筋8穿装在套管7内，所述的竖杆6下部为圆形钢管16，竖杆6顶部为与圆形钢管16焊接的钢板17，钢板17上开有螺栓孔，所述的套管7由短钢管19与小钢板18焊接而成，小钢板18上开有螺栓孔，穿筋8穿装在短钢管19的内孔内，套管7与竖杆6通过穿过螺栓孔的螺栓连接。所述的竖杆6与套管7通过穿装在螺栓孔内的螺栓连接，所有套管7通过穿筋8连接，穿筋8的两端紧固连接在横梁5两端，所述的横梁5两端设置有长孔12，穿筋8穿过套管7后，其两端从横梁5上的长孔12穿过，并通过垫板及螺纹套筒13与横梁5紧固连接。所述的竖杆6顶端到横梁5顶面的距离为该竖杆6与横梁5的连接点位置到生土窑居窑室拱券曲线相应点的直线距离减去衬砌厚度。

一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，包括以下步骤：

第一步、制作零部件

a、制作横梁5

截取与生土窑居窑室宽度等长的槽钢，在槽钢的腹板上设置多个透孔9，在槽钢的翼板上，与透孔9相应的位置设置连接孔10，在槽钢两端的腹板上设置长孔12；所述的横梁5上的透孔9的设置位置为：在生土窑居窑室拱券曲线上取多个点，各个点在横梁5上的投影位置。

b、制作竖杆6

根据横梁5上的透孔9的数量，截取一定长度的圆形钢管16，在圆形钢管16的顶部焊接固定钢板17，并在钢板17上加工螺栓孔；

c、制作套管7

截取短钢管19，将短钢管19与小钢板18焊接固定，并在小钢板18上设置螺栓孔；

d、制作穿筋8

截取长度大于生土窑居窑室拱券弧长的光面圆钢筋，并在光面圆钢筋的两端设置螺纹；

e、准备夹具11、螺纹套管7及垫板

根据横梁5上的透孔9的数量准备相应数量的夹具11，准备两个与穿筋8两端的螺纹配套的螺纹套管7，准备垫板；

第二步、拼装前立架1及后立架2

a、将横梁5架设到生土窑居窑室拱券的拱脚位置，量取横梁5上的透孔9与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离；

b、从生土窑居窑室拱券的拱脚位置取下横梁5，通过螺栓将竖杆6与套管7连接；再将竖杆6的下部从横梁5的透孔9内穿过，并通过夹具11夹紧竖杆6下部；

c、松开竖杆6与横梁5夹紧用的夹具11，根据步骤a中量取的横梁5上的透孔9与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离，调节竖杆6的位于横梁5之上部分的长度；所述的竖杆6的位于横梁5之上部分的长度为横梁5上的透孔9与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离减去衬砌厚度。

d、松开竖杆6与套管7的连接螺栓，使套管7与竖杆6相对转动，转动套管7，使套管7的短钢管19与生土窑居窑室拱券曲线相切，然后再拧紧竖杆6与套管7的连接螺栓；

e、将穿筋8从左至右依次穿过各个套管7，穿筋8两端穿过横梁5两端的长孔12，并用垫板及螺纹套管7将穿筋8两端与横梁5紧固连接；

第三步、架设钢管模板支架3

根据生土窑居窑室的尺寸，在窑室内搭建普通钢管模板支架3，将拼装好的前立架1及后立架2分别搭放在钢管模板支架3的前后两侧的上端，并用扣件固定；

第四步、设置定位线4

将前立架1与后立架2通过定位线4连接，定位线4绑扎在前立架1及后立架2的相对应的各个套管7上；

第五步、铺设衬砌模板

以定位线4为基准，在钢管模板支架3上铺设衬砌模板，衬砌模板铺设完毕后，对生土窑居窑室拱券进行衬砌浇注施工。

本发明即可对生土窑居进行砖衬砌、土坯衬砌，也可对生土窑居进行混凝土浇注衬砌，在对生土窑居进行砖衬砌或土坯衬砌时，本发明施工工艺进行到第四步，设置定位线4后，就可进行砖衬砌或土坯衬砌。当对生土窑居进行混凝土浇注衬砌时，才需要第五步，铺设衬砌模板。

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 (9)

1.一种生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其特征在于：包括前立架（1）、后立架（2）、钢管模板支架（3）及定位线（4），所述的钢管模板支架（3）支撑前立架（1）、后立架（2）及衬砌模板，前立架（1）及后立架（2）分别设置在钢管模板支架（3）的前后两端，前立架（1）与后立架（2）之间通过定位线（4）连接，生土窑居衬砌施工以定位线（4）为基准，所述的前立架（1）与后立架（2）结构相同，均包括横梁（5）、竖杆（6）、套管（7）及穿筋（8），所述的横梁（5）沿生土窑居窑室的宽度方向布置，沿横梁（5）的长度方向设置多个竖杆（6），竖杆（6）下端与横梁（5）紧固连接，所述的横梁（5）上设置有透孔（9），所述的横梁（5）上设置有与透孔（9）垂直的连接孔（10），夹具（11）两端穿装在连接孔（10）内，并与横梁（5）通过螺纹紧固连接，竖杆（6）下部穿装在透孔（9）内，并通过夹具（11）夹紧，所有竖杆（6）的上端均螺栓连接有套管（7），套管（7）与竖杆（6）的相对角度可调，套管（7）与生土窑居窑室拱券曲线相切，穿筋（8）穿装在套管（7）内，所有套管（7）通过穿筋（8）连接，穿筋（8）的两端紧固连接在横梁（5）两端，定位线（4）绑扎在前立架（1）及后立架（2）的相对应的各个套管（7）上，以定位线（4）为基准，在钢管模板支架（3）上铺设衬砌模板，所述的竖杆（6）顶端到横梁（5）顶面的距离为该竖杆（6）与横梁（5）的连接点位置到生土窑居窑室拱券曲线相应点的直线距离减去衬砌厚度。

2.根据权利要求1所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其特征在于：所述的竖杆（6）下部为圆形钢管（16），竖杆（6）顶部为与圆形钢管（16）焊接的钢板（17），钢板（17）上开有螺栓孔，竖杆（6）与套管（7）螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其特征在于：所述的套管（7）由短钢管（19）与小钢板（18）焊接而成，小钢板（18）上开有螺栓孔，穿筋（8）穿装在短钢管（19）的内孔内，套管（7）与竖杆（6）通过穿过螺栓孔的螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其特征在于：所述的横梁（5）两端设置有长孔（12），穿筋（8）穿过套管（7）后，其两端从横梁（5）上的长孔（12）穿过，并通过垫板及螺纹套筒（13）与横梁（5）紧固连接。

5.根据权利要求1所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具，其特征在于：所述的夹具（11）包括两个对称设置夹片（14）及锁紧螺母（15），两个对称设置的夹片（14）结构相同，均为两端螺纹中部圆弧结构，两端螺纹与锁紧螺母（15）相互配合，两个夹片（14）对称设置后中部圆弧组成圆形结构，该圆形的直径小于竖杆（6）下部的圆形钢管（16）的外径。

6.如权利要求1~5任一项所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、制作零部件

a、制作横梁（5）

截取与生土窑居窑室宽度等长的槽钢作为横梁（5）的本体，在槽钢的腹板上设置多个透孔（9），在槽钢的翼板上，与透孔（9）相应的位置设置连接孔（10），在槽钢两端的腹板上设置长孔（12）；

b、制作竖杆（6）

根据横梁（5）上的透孔（9）的数量，截取一定长度的圆形钢管（16），在圆形钢管（16）的顶部焊接固定钢板（17），并在钢板（17）上加工螺栓孔；

c、制作套管（7）

截取短钢管（19），将短钢管（19）与小钢板（18）焊接固定，并在小钢板（18）上设置螺栓孔；

d、制作穿筋（8）

截取长度大于生土窑居窑室拱券弧长的光面圆钢筋，并在光面圆钢筋的两端设置螺纹；

e、准备夹具（11）、螺纹套筒（13）及垫板

根据横梁（5）上的透孔（9）的数量准备相应数量的夹具（11），准备两个与穿筋（8）两端的螺纹配套的螺纹套筒（13），准备垫板；

第二步、拼装前立架（1）及后立架（2 ）

a、将横梁（5）架设到生土窑居窑室拱券的拱脚位置，量取横梁（5）上的透孔（9）与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离；

b、从生土窑居窑室拱券的拱脚位置取下横梁（5），通过螺栓将竖杆（6）与套管（7）连接；再将竖杆（6）的下部从横梁（5）的透孔（9）内穿过，并通过夹具（11）夹紧竖杆（6）下部；

c、松开竖杆（6）与横梁（5）夹紧用的夹具（11），根据步骤a中量取的横梁（5）上的透孔（9）与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离，调节竖杆（6）的位于横梁（5）之上部分的长度；

d、松开竖杆（6）与套管（7）的连接螺栓，使套管（7）与竖杆（6）相对转动，转动套管（7），使套管（7）的短钢管（19）与生土窑居窑室拱券曲线相切，然后再拧紧竖杆（6）与套管（7）的连接螺栓；

e、将穿筋（8）从左至右依次穿过各个套管（7），穿筋（8）两端穿过横梁（5）两端的长孔（12），并用垫板及螺纹套筒（13）将穿筋（8）两端与横梁（5）紧固连接；

第三步、架设钢管模板支架（3）

根据生土窑居窑室的尺寸，在窑室内搭建普通钢管模板支架（3），将拼装好的前立架（1）及后立架（2）分别搭放在钢管模板支架（3）的前后两侧的上端，并用扣件固定；

第四步、设置定位线（4）

将前立架（1）与后立架（2）通过定位线（4）连接，定位线（4）绑扎在前立架（1）及后立架（2）的相对应的各个套管（7）上；

第五步、铺设衬砌模板

以定位线（4）为基准，在钢管模板支架（3）上铺设衬砌模板，衬砌模板铺设完毕后，对生土窑居窑室拱券进行衬砌浇注施工。

7.根据权利要求6所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，其特征在于：第一步、制作零部件的a制作横梁（5）步骤中，所述的横梁（5）上的透孔（9）的设置位置为：在生土窑居窑室拱券曲线上取多个点，各个点在横梁（5）上的投影位置。

8.根据权利要求6所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，其特征在于：第二步、拼装前立架（1）及后立架（2）的c步骤中，所述的竖杆（6）的位于横梁（5）之上部分的长度为横梁（5）上的透孔（9）与生土窑居窑室拱券相应点的直线距离减去衬砌厚度。

9.根据权利要求6所述的生土窑居衬砌定位用可变曲线模具的施工工艺，其特征在于：第四步、设置定位线（4）后可直接进行砖衬砌或土坯衬砌的施工，当要进行浇注衬砌时，进行第五步铺设衬砌模板。