CN110685454B - 采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法 - Google Patents

采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，包括步骤：一、拱顶受剪区域覆土挖除：将覆土层中拱顶受剪区域内覆土挖除，获得拱顶受剪置换腔；二、置换土填充：采用置换土对拱顶受剪置换腔进行填充。本发明设计合理且施工方便、使用效果好，挖除X型剪切破坏区域内覆土并形成拱顶受剪置换腔，再采用由黄土、水玻璃和水按比例加工成的置换土对拱顶受剪置换腔填充并夯实，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层连接稳固、牢靠，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，将其破坏区域转移至非关键部位，从而提高黄土窑洞的抗震效果并大大降低震害损失。

Description

采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法
技术领域
本发明涉及一种窑洞加固方法，尤其是涉及一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法。
背景技术
窑洞是中国西北黄土高原上居民的古老居住形式，这一“穴居式”民居的历史可以追溯到四千多年前。窑洞一般有靠崖式窑洞、下沉式窑洞、独立式等形式，其中靠山窑应用较多，靠山窑指靠山挖的黄土窑洞。目前，采用的窑洞多为拱形窑洞，拱形窑洞包括拱圈和左右两个分别支撑于拱圈的两个拱脚下方的侧墙。实际使用过程中，黄土窑洞的拱圈易出现冒顶问题，冒顶是指黄土窑洞拱圈从上到下自然塌落(即冒落)的现象。黄土窑洞出现冒顶后，存在的安全隐患非常大。
实际使用过程中，地震作用下，黄土窑洞的典型破坏形态为拱顶约1/2拱跨高度范围内覆土的“X”型剪切破坏(即X型剪切破坏)，详见图1。黄土窑洞1的拱圈拱顶(也称黄土窑洞1的拱顶)为黄土窑洞1的拱圈上方区域，黄土窑洞1的拱顶发生“X”型剪切破坏后，发生“X”型剪切破坏的区域(即X型剪切破坏区域)内出现两道裂缝2且两道裂缝2呈“X”形交叉布设，两道裂缝2均从窑脸由外向内延伸，且两道裂缝2均从黄土窑洞1的拱圈拱顶底部由下向上延伸。两道裂缝2之间存在交叉缝13，交叉缝为两道裂缝2中相互重叠的缝隙。两道裂缝2之间相互重叠的缝隙为交叉缝13，交叉缝13的上部区域为空洞3，空洞3与两道裂缝2相连通；两道裂缝2之间交叉缝13的下部区域为因黄土从上到下自然塌落形成的冒顶区4，冒顶区4与黄土窑洞1内部连通。黄土窑洞振动台试验也表明，地震作用下，黄土窑洞的拱圈拱顶极易出现如图1所示的“X”型剪切破坏。其中，窑脸是指黄土窑洞外露的门脸。一旦拱圈拱顶出现“X”型剪切破坏，黄土窑洞存在极大的安全隐患，甚至失去稳定性并发生倒塌，因而需对既有黄土窑洞进行有效地抗震加固，防止因拱圈出现“X”型剪切破坏导致的黄土窑洞失稳并发生倒塌的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，再采用由黄土、水玻璃和水按比例加工而成的置换土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层之间的连接稳固、牢靠，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，从而提高黄土窑洞的抗震效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：所加固黄土窑洞拱圈上方的覆土层内存在两道裂缝，两道所述裂缝呈交叉布设且二者呈X形布设，两道所述裂缝之间相互重叠的缝隙为交叉缝，所述交叉缝的上部区域为空洞，所述交叉缝的下部区域为冒顶区；
对黄土窑洞进行加固时，包括以下步骤：
步骤一、拱顶受剪区域覆土挖除：将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除，获得拱顶受剪置换腔；
两道所述裂缝均位于所述拱顶受剪区域内，所述拱顶受剪置换腔为将所述拱顶受剪区域内的覆土挖除后形成的空腔，所述拱顶受剪置换腔为底部开口且与黄土窑洞连通的空腔，所述拱顶受剪置换腔的左右两侧壁均为竖直向侧壁且其顶面呈水平布设，所述拱顶受剪置换腔的左右两侧壁均沿黄土窑洞的进深方向布设，所述拱顶受剪置换腔的长度与黄土窑洞的进深相同；
步骤二、置换土填充：采用置换土对步骤一中所述拱顶受剪置换腔进行填充并获得拱顶受剪置换层，完成黄土窑洞的加固过程；
所述拱顶受剪置换层的结构与尺寸均与拱顶受剪置换腔的结构和尺寸相同，所述拱顶受剪置换层为将所述置换土填充至拱顶受剪置换腔内并夯实后形成的置换土填充层；
步骤二中进行置换土填充之前，先对所述置换土进行加工，过程如下：
步骤201、拌合：将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰(3.5～4.5)︰(3.5～4.5)的比例搅拌均匀，获得拌合土；
步骤202、静置：将步骤201中所述拌合土静置不少于1.5小时，获得加工好的置换土。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：所述黄土窑洞的窑脸为呈竖直向布设的窑洞窑脸；两道所述裂缝中位于空洞上方左侧的裂缝节段为左侧上部裂缝段，两道所述裂缝中位于空洞上方右侧的裂缝节段为右侧上部裂缝段，所述左侧上部裂缝段由右向左逐渐向上倾斜，所述右侧上部裂缝段由左向右逐渐向上倾斜；所述窑洞窑脸上所述左侧上部裂缝段的左端为裂缝左端点，所述窑洞窑脸上所述右侧上部裂缝段的右端为裂缝右端点，所述窑洞窑脸上冒顶区位于所述裂缝左端点与所述裂缝右端点之间；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除之前，先在所述窑洞窑脸上对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定；
所述拱顶受剪区域的轮廓线为门字形轮廓线且其包括顶部轮廓线和左右两个均位于所述顶部轮廓线下方的侧部轮廓线，所述顶部轮廓线呈水平布设，两个所述侧部轮廓线均呈竖直向布设；
对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定时，先对裂缝上端点进行确定；对所述裂缝上端点进行确定时，对所述裂缝左端点的高度和所述裂缝右端点的高度进行对比：当所述裂缝左端点的高度大于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度小于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝右端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度与所述裂缝右端点的高度相同时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；
两个所述侧部轮廓线分别为位于所述顶部轮廓线左侧下方的左侧轮廓线和位于所述顶部轮廓线右侧下方的右侧轮廓线；所述左侧轮廓线位于所述裂缝左端点左侧且二者之间的水平间距不小于0.15m，所述右侧轮廓线位于所述裂缝右端点右侧且二者之间的水平间距不小于0.15m，所述顶部轮廓线位于所述裂缝上端点上方且二者之间的竖向间距不小于0.1m。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤二中采用所述置换土对拱顶受剪置换腔进行填充时，由上至下分多层对拱顶受剪置换层进行填充；
所述拱顶受剪置换层由上至下分为多个置换土层，多个所述置换土层由上至下进行布设，多个所述置换土层均为呈水平布设的水平土层且其层厚均为25cm～35cm；
步骤二中进行置换土填充之前，先对步骤一中所述拱顶受剪置换腔的左右两侧壁和顶面分别进行打毛。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤二中所述拱顶受剪置换层施工完成后，还需在所述覆土层内布设多组向黄土窑洞的拱圈上方土体内注入水玻璃的水玻璃注射管，多组水玻璃注射管沿黄土窑洞的进深方向由外向内进行布设；每组所述水玻璃注射管均包括左右两个布设于同一竖直面上的水玻璃注射管，所述水玻璃注射管为平直管且其上开有多个用于注入所述水玻璃的圆孔，所述水玻璃注射管的上端均开有注浆孔洞；
每个所述水玻璃注射管均为由下至上经拱顶受剪置换层后插入所述覆土层内的平直钢管，每个所述水玻璃注射管的底端伸出至黄土窑洞内，每个所述水玻璃注射管的底端均通过一根连接管与内部存储所述水玻璃的水玻璃存储装置连接，所述连接管上装有液压泵；每个所述水玻璃注射管的上端均伸出至拱顶受剪置换层上方；
待多组所述水玻璃注射管均布设完成后，通过多组所述水玻璃注射管同步向黄土窑洞的拱圈上方土体内注入水玻璃；待所注入水玻璃凝固后，完成黄土窑洞的加固过程。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：所述黄土窑洞的进深大于2m；
步骤一中所述拱顶受剪区域沿黄土窑洞的进深方向由内向外分为多个待开挖节段，所述拱顶受剪置换腔沿黄土窑洞的进深方向由内向外分为多个置换腔节段；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除时，沿黄土窑洞的进深方向由内向外将多个所述待开挖节段内的覆土分别挖除；
每个所述待开挖节段内的覆土挖除后，均形成一个所述置换腔节段；
步骤二中进行置换土填充时，沿黄土窑洞的进深方向由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：所述拱顶受剪区域中位于最内侧的所述待开挖节段为内侧待开挖节段，所述拱顶受剪区域中位于最外侧的所述待开挖节段为外侧待开挖节段；
步骤二中所述拱顶受剪置换层沿黄土窑洞的进深方向由内向外分为多个置换层节段，每个所述置换腔节段内均设置有一个所述置换层节段；所述拱顶受剪置换层中的所有置换层节段紧固连接为一体；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除过程中，按照步骤二中所述的方法采用所述置换土由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充，过程如下：
步骤A、内侧待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：将所述内侧待开挖节段内的覆土挖除，获得所述内侧待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得所述内侧待开挖节段的所述置换层节段；
步骤B、下一个待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：待上一个所述待开挖节段的所述置换层节段填充完成后，将当前所施工待开挖节段内的覆土挖除，获得当前所施工待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得当前所施工待开挖节段的所述置换层节段；
上一个所述待开挖节段为位于当前所施工待开挖节段内侧且与当前所施工待开挖节段相邻的所述待开挖节段；
步骤C、置换完成判断：判断所述外侧待开挖节段的所述置换层节段是否填充完成：当所述外侧待开挖节段的所述置换层节段填充完成时，判断为完成黄土窑洞的加固过程，获得施工成型的拱顶受剪置换层；否则，返回步骤B。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤一中所述拱顶受剪置换腔内固定有门字形拉结网，所述门字形拉结网由一个固定于拱顶受剪置换腔顶面上的水平拉结网和两个分别固定于拱顶受剪置换腔左右两侧壁上的竖向拉结网组成；
步骤二中置换土填充完成后，所述门字形拉结网固定于拱顶受剪置换层与拱顶受剪置换腔周侧的所述覆土层之间。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤二中所述拱顶受剪置换层内设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架呈水平布设且其沿黄土窑洞的进深方向布设；所述钢筋骨架为立方体骨架且其紧固固定于拱顶受剪置换层内；
所述钢筋骨架包括四道呈水平布设的受力钢筋和多道呈竖直向布设的拉结筋，四道所述受力钢筋均沿黄土窑洞的进深方向布设，四道所述受力钢筋的长度均与黄土窑洞的进深相同且其分别布设在拱顶受剪置换腔的左右两侧顶部和左右两侧下部；多道所述拉结筋均为矩形钢筋且其均套装在四道所述受力钢筋外侧，多道所述拉结筋的尺寸均相同且其沿黄土窑洞的进深方向由内向外布设。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤二中置换土填充后，在黄土窑洞内支立加固模板，所述加固模板的横截面为拱形且其位于拱顶受剪置换层下方；所述加固模板沿黄土窑洞的进深方向布设，所述加固模板的长度与拱顶受剪置换层的长度相同；所述加固模板的横截面宽度大于拱顶受剪置换层的横向宽度，所述加固模板的左右两侧上表面均与黄土窑洞的上表面紧贴。
上述一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征是：步骤二中进行置换土填充之前，先在黄土窑洞外侧支立侧部成型模板，所述侧部成型模板呈竖直向布设且其与黄土窑洞的窑脸紧贴；所述侧部成型模板位于拱顶受剪置换腔外侧且其为对拱顶受剪置换腔的外端口进行封堵的封堵模板。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且实现方便，投入施工成本低，所采用的施工设备少。
2、施工简便且施工周期短、施工效率高，主要包括拱顶受剪区域覆土挖除和置换土填充两个步骤，先对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，再采用由黄土、水玻璃和水按比例加工而成的置换土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实即可。
3、所采用的置换土由黄土、水玻璃和水按比例加工而成，所加工好的置换土粘附能力最佳，并且易于进行填充，同时所填土的置换土便于与拱顶受剪置换腔周侧的土体进行黏粘。所添加的水玻璃能有效提高施工成型的拱顶受剪置换层的施工质量，起到胶结和填充孔隙的作用，通过水玻璃进行土体固化，使拱顶受剪置换层的强度和承载能力均能到有效提高。并且，能有效确保施工成型的拱顶受剪置换层与拱顶受剪置换腔周侧的土体之间的连接强度，确保黄土窑洞的加固效果，并且实现简便，能对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换。
4、拱顶受剪区域的轮廓线为门字形轮廓线且确定方法简便，所确定的轮廓线合理，并且拱顶受剪区域内覆土挖除简便，只需由下至上进行挖除即可；同时，拱顶受剪区域内覆土挖除过程中窑洞结构稳固，挖除过程对窑洞结构稳定性造成的影响非常小。实际施工时，既可以将已发生破坏的X型剪切破坏区域内的土体以及X型剪切破坏区域周侧的不稳定土体均去除，又不会影响黄土窑洞的稳固性，并使拱顶受剪置换腔的结构和尺寸设计合理，开挖简便。
5、拱顶受剪置换层内设置有钢筋骨架，并且拱顶受剪置换层内通长布设所述钢筋骨架，能有效提高拱顶受剪置换层的整体性、支撑强度和抗剪强度，进一步确保黄土窑洞的加固效果，并且施工简便，投入成本较低。
6、拱顶受剪置换腔内固定有门字形拉结网，能对拱顶受剪置换腔进行临时加固，具有临时加固效果，投入成本较低，并且临时加固效果好，投入成本较低，经济实用。并且，所采用的拉结网布设位置合理，由于拱顶受剪置换腔所处区域为窑洞拱顶受力的关键区域，通过拉结网能对关键区域进行全面拉结，进一步提高拱顶受剪置换层的整体性，能对拱顶受剪置换层进行整体增强，因而加固效果更佳。同时，待拱顶受剪置换层施工完成后，由于置换土中含有水玻璃，待水玻璃凝固后，拉结网紧固固定于黄土窑洞的拱圈上方土体内，拉结网在拱顶受剪置换层与周侧未置换土体之间的连接处形成一道牢靠、稳固的全方位拉结结构，进一步增大加固强度和可靠性，实现对黄土窑洞的拱圈上方土体(包括未置换区域土体)进行全面加固的目的，能有效提高黄土窑洞的加固效果；并且，拉结网能有效增强其所处位置处土体的抗剪强度，拉结网紧固固定于土体内且其与土体紧固连接为一体，形成一道稳固、可靠的抗剪带，能有效提高黄土窑洞拱顶的整体性和受力性能。
7、所采用的抗剪件施工简便且使用效果好，抗剪件与拉结网紧固连接为一体，能进一步提高抗剪效果，进一步提高黄土窑洞的加固效果。
8、加固效果好且经济实用，对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，再采用由黄土、水玻璃和水按比例加工而成的置换土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层之间的连接稳固、牢靠，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，将其破坏区域转移至非关键部位，从而提高黄土窑洞的抗震效果并大大降低了震害损失。同时，在拱顶受剪置换腔内内布设拉结网，并在拉结网上布设多个剪力件，能进一步提高黄土窑洞的加固效果，确保黄土窑洞的抗震效果。另外，在拱顶受剪置换层内通长布设所述钢筋骨架，能有效提高拱顶受剪置换层的整体性、支撑强度和抗剪强度，进一步确保黄土窑洞的加固效果。
9、推广应用前景广泛，能对既有黄土窑洞进行简便、快速加固，并且投入成本低，经济实用。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，对X型剪切破坏区域内的覆土进行挖除并形成拱顶受剪置换腔，再采用由黄土、水玻璃和水按比例加工而成的置换土对拱顶受剪置换腔进行填充并夯实，实现对X型剪切破坏区域内不稳定覆土进行充分、有效置换的目的，施工成型的置换土填充层强度高且其与周侧覆土层之间的连接稳固、牢靠，能有效提高X型剪切破坏区域的整体强度，将窑洞拱顶的破坏区域转移至非关键部位，从而提高黄土窑洞的抗震效果并大大降低了震害损失。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为黄土窑洞发生X型剪切破坏时的横断面结构示意图。
图2为本发明实施例1中的方法流程框图。
图3为本发明实施例1中拱顶受剪置换腔施工完成后的施工状态示意图。
图4为本发明实施例1中拱顶受剪置换层施工完成后的施工状态示意图。
图5为图1中A处的局部放大示意图。
图6为本发明侧部成型模板的布设位置示意图。
图7为本发明实施例1中拱顶受剪置换腔的轮廓线的布设位置示意图。
图8为本发明实施例2和实施例6中钢筋骨架的布设位置示意图。
图9为本发明实施例3和实施例7中拉结网的布设位置示意图。
图10为本发明实施例4和实施例8中加固模板的布设位置示意图。
图11为本发明实施例5中的方法流程框图。
图12为本发明实施例15中水玻璃注射管在待加固黄土窑洞横断面上的布设位置示意图。
附图标记说明:
1—黄土窑洞； 2—裂缝； 3—空洞；
4—冒顶区； 5—拱顶受剪置换腔；
6—拱顶受剪置换层； 7—拉结网； 8—抗剪件；
9—脚手架； 11—加固模板；
12—受力钢筋； 13—交叉缝； 14—拉结筋；
15—侧部成型模板； 16—水玻璃注射管； 17—窑洞窑脸；
18—门字形轮廓线； 19—X形钢筋。
具体实施方式
实施例1
如图2所示的一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，所加固黄土窑洞1拱圈上方的覆土层内存在两道裂缝2，两道所述裂缝2呈交叉布设且二者呈X形布设，两道所述裂缝2之间相互重叠的缝隙为交叉缝13，所述交叉缝13的上部区域为空洞3，所述交叉缝13的下部区域为冒顶区4，详见图1；
对黄土窑洞1进行加固时，包括以下步骤：
步骤一、拱顶受剪区域覆土挖除：将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除，获得拱顶受剪置换腔5，详见图3；
两道所述裂缝2均位于所述拱顶受剪区域内，所述拱顶受剪置换腔5为将所述拱顶受剪区域内的覆土挖除后形成的空腔，所述拱顶受剪置换腔5为底部开口且与黄土窑洞1连通的空腔，所述拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁均为竖直向侧壁且其顶面呈水平布设，所述拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁均沿黄土窑洞1的进深方向布设，所述拱顶受剪置换腔5的长度与黄土窑洞1的进深相同；
步骤二、置换土填充：采用置换土对步骤一中所述拱顶受剪置换腔5进行填充并获得拱顶受剪置换层6，完成黄土窑洞1的加固过程，详见图4和图5；
所述拱顶受剪置换层6的结构与尺寸均与拱顶受剪置换腔5的结构和尺寸相同，所述拱顶受剪置换层6为将所述置换土填充至拱顶受剪置换腔5内并夯实后形成的置换土填充层；
步骤二中进行置换土填充之前，先对所述置换土进行加工，过程如下：
步骤201、拌合：将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰(3.5～4.5)︰(3.5～4.5)的比例搅拌均匀，获得拌合土；
步骤202、静置：将步骤201中所述拌合土静置不少于1.5小时，获得加工好的置换土。
其中，所述冒顶区4为底部开口的空腔且其与黄土窑洞1内部连通。
本实施例中，所述黄土窑洞1的进深不大于2m。
所述水玻璃是一种水溶性硅酸盐的水溶液(俗称泡花碱)，是一种矿黏合剂。水溶性硅酸盐的化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物；其中n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的模数(也称摩数)。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠(Na2O·nSiO2)的水溶液，水溶性硅酸盐为硅酸钠。
实际进行加固时，所述水玻璃由硅酸钠与水按体积比为0.95～1.05︰1的比例均匀混合而成，所述水玻璃的模数为3.0～3.3。本实施例中，所述水玻璃由硅酸钠与水按体积比为1︰1的比例均匀混合而成，所述水玻璃的模数为3.1。实际使用过程中，可根据具体需要，对所述水玻璃中硅酸钠和水的体积比以及水玻璃的模数分别进行相应调整。
实际进行加固时，所述水玻璃也可以采用建筑上常用的水玻璃。
如图1所示，两道所述裂缝2均从黄土窑洞1的拱圈拱顶底部由下向上延伸，所述交叉缝13为两道所述裂缝2中相互重叠的缝隙。
本实施例中，所述黄土窑洞1的拱圈中部上方土体(即黄土窑洞1上方覆土层的厚度)的厚度h不小于5m。并且，所述黄土窑洞1的进深不小于5m。其中，所述黄土窑洞1的进深为黄土窑洞1的纵向长度。所述黄土窑洞1的进深方向为黄土窑洞1的纵向延伸方向。
其中，h为所述黄土窑洞1的覆土厚度，并且h为黄土窑洞1的拱圈中部与黄土窑洞1上方覆土层的上表面之间的竖向距离。
本实施例中，所述黄土窑洞1的进深不大于2m，并且所述黄土窑洞1的左右两侧壁之间的水平间距为2m～4m。
结合图1和图5，所述覆土层内两道所述裂缝2所处的区域为X型剪切破坏区域，所述黄土窑洞1为存在X型剪切破坏区域的窑洞，所述X型剪切破坏区域位于黄土窑洞1上方的覆土层内。如图1所示，所述X型剪切破坏区域位于黄土窑洞1的拱圈中部上方，所述X型剪切破坏区域为黄土窑洞1的拱圈上方存在两道所述裂缝2的区域。
本实施例中，所述黄土窑洞1的窑脸为呈竖直向布设的窑洞窑脸17；两道所述裂缝2中位于空洞3上方左侧的裂缝节段为左侧上部裂缝段，两道所述裂缝2中位于空洞3上方右侧的裂缝节段为右侧上部裂缝段，所述左侧上部裂缝段由右向左逐渐向上倾斜，所述右侧上部裂缝段由左向右逐渐向上倾斜；所述窑洞窑脸17上所述左侧上部裂缝段的左端为裂缝左端点，所述窑洞窑脸17上所述右侧上部裂缝段的右端为裂缝右端点，所述窑洞窑脸17上冒顶区4位于所述裂缝左端点与所述裂缝右端点之间；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除之前，先在所述窑洞窑脸上对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定，详见图7；
所述拱顶受剪区域的轮廓线为门字形轮廓线18且其包括顶部轮廓线和左右两个均位于所述顶部轮廓线下方的侧部轮廓线，所述顶部轮廓线呈水平布设，两个所述侧部轮廓线均呈竖直向布设；
对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定时，先对裂缝上端点进行确定；对所述裂缝上端点进行确定时，对所述裂缝左端点的高度和所述裂缝右端点的高度进行对比：当所述裂缝左端点的高度大于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度小于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝右端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度与所述裂缝右端点的高度相同时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；
两个所述侧部轮廓线分别为位于所述顶部轮廓线左侧下方的左侧轮廓线和位于所述顶部轮廓线右侧下方的右侧轮廓线；所述左侧轮廓线位于所述裂缝左端点左侧且二者之间的水平间距不小于0.3m，所述右侧轮廓线位于所述裂缝右端点右侧且二者之间的水平间距不小于0.3m，所述顶部轮廓线位于所述裂缝上端点上方且二者之间的竖向间距不小于0.2m。其中，左侧轮廓线上端与所述顶部轮廓线左端连接，所述右侧轮廓线上端与所述顶部轮廓线右端连接。
本实施例中，两道所述裂缝2的顶部与所述覆土层上表面之间的竖向距离均不大于0.5h，即所述裂缝上端点与所述覆土层上表面之间的竖向距离不大于0.5h。
所述拱顶受剪区域的轮廓线为所述拱顶受剪区域的横截面轮廓线，且所述拱顶受剪区域的轮廓线为拱顶受剪置换腔5的轮廓线。对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定时，在黄土窑洞1的窑脸上进行确定，实际确定简便，所确定的轮廓线合理。
本实施例中，两道所述裂缝2均位于所述拱顶受剪区域内。
为进一步确保施工准确性和置换有效性，对所述X型剪切破坏区域进行超范围置换，所述拱顶受剪置换腔5的左侧壁与X型剪切破坏区域的左侧壁(即所述裂缝左端点)之间的水平间距以及所述拱顶受剪置换腔5的右侧壁位于X型剪切破坏区域的右侧壁(即所述裂缝右端点)之间的水平间距均不小于0.15m，所述拱顶受剪置换腔5的顶面位于X型剪切破坏区域的顶面(即所述裂缝上端点)上方且二者之间的竖向间距不小于0.1m。
同时，为确保覆土挖除过程中所述黄土窑洞1的稳固性，防止拱顶受剪置换腔5过大开挖破坏黄土窑洞1，所述拱顶受剪置换腔5的左侧壁与X型剪切破坏区域的左侧壁(即所述裂缝左端点)之间的水平间距以及所述拱顶受剪置换腔5的右侧壁位于X型剪切破坏区域的右侧壁(即所述裂缝右端点)之间的水平间距均为0.15m～0.3m，所述拱顶受剪置换腔5的顶面与X型剪切破坏区域的顶面(即所述裂缝上端点)之间的竖向间距为0.1m～0.2m。因而，所述左侧轮廓线与所述裂缝左端点之间的水平间距以及所述右侧轮廓线与所述裂缝右端点之间的水平间距均为0.15m～0.3m，所述顶部轮廓线与所述裂缝上端点之间的竖向间距为0.1m～0.2m。
这样，既可以将已发生破坏的所述X型剪切破坏区域内的土体以及所述X型剪切破坏区域周侧的不稳定土体均去除，又不会影响黄土窑洞1的稳固性，因而拱顶受剪置换腔5的结构和尺寸设计合理，开挖简便。
本实施例中，所述左侧轮廓线与所述裂缝左端点之间的水平间距以及所述右侧轮廓线与所述裂缝右端点之间的水平间距均为0.2m，所述顶部轮廓线与所述裂缝上端点之间的竖向间距为0.1m。
实际施工时，可根据具体需要，对所述左侧轮廓线与所述裂缝左端点之间的水平间距、所述右侧轮廓线与所述裂缝右端点之间的水平间距以及所述顶部轮廓线与所述裂缝上端点之间的竖向间距分别进行相应调整。
为避免覆土挖除过程影响黄土窑洞1的稳固性，步骤一中将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除时，采用人工手动开挖方法对拱顶受剪区域内的覆土进行挖除。
本实施例中，步骤一中将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除时，人工采用切割工具对拱顶受剪区域内的覆土进行切削。实际施工时，也可以人工采用挖刀或铲刀对拱顶受剪区域内的覆土进行挖除。
本实施例中，步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰3.5︰4.5的比例搅拌均匀，获得拌合土。
实际使用时，可根据具体需要，对所述拌合土中黄土、水玻璃和水的质量比进行相应调整。
本实施例中，步骤201中所述黄土为黄土窑洞1所处区域周侧的黄土，获取方便，并且投入成本较低。
将黄土、水玻璃和水按比例混合均匀且静置1.5小时～2.5小时后，此时所加工好的置换土粘附能力最佳，并且易于进行填充，同时所填土的置换土便于与拱顶受剪置换腔5周侧的土体进行黏粘。另外，所添加的水玻璃能有效提高施工成型的拱顶受剪置换层6的施工质量，起到胶结和填充孔隙的作用，使拱顶受剪置换层6的强度和承载能力均能到有效提高。并且，能有效确保施工成型的拱顶受剪置换层6与拱顶受剪置换腔5周侧的土体之间的连接强度，确保黄土窑洞1的加固效果，并且实现简便。
本实施例中，步骤202中进行静置时，将步骤201中所述拌合土静置2小时，获得加工好的置换土。
实际加工时，可根据具体需要，对所述拌合土的静置时间进行相应调整。
为进一步确保置换土填充速度和填充质量，步骤二中采用所述置换土对拱顶受剪置换腔5进行填充时，由上至下分多层对拱顶受剪置换层6进行填充；
所述拱顶受剪置换层6由上至下分为多个置换土层，多个所述置换土层由上至下进行布设，多个所述置换土层均为呈水平布设的水平土层且其层厚均为25cm～35cm。
实际施工时，可根据具体需要，对多个所述置换土层的层厚进行相应调整。
所述拱顶受剪置换层6的底面为拱形且其横截面形状与尺寸与其所处位置处黄土窑洞1的横截面形状和尺寸相同，因而，采用本发明对黄土窑洞1进行加固后，后期无需对黄土窑洞1的拱圈进行修整，省工省时，经济实用，使用效果非常好。
为进一步提高拱顶受剪置换层6与周侧土体之间的连接强度和连接质量，步骤二中进行置换土填充之前，先对步骤一中所述拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁和顶面分别进行打毛。
对步骤一中所述拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁和顶面进行打毛时，采用打毛机进行打毛。实际施工时，也可以采用凿毛机进行凿毛，并且也可以采用刨毛机进行刨毛，只需能将拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁和顶面均为处理成粗糙面即可。
本实施例中，所述黄土窑洞1为靠崖窑洞，因而还需对黄土窑洞1内部与拱顶受剪置换层6内端连接的内侧壁进行打毛，以便提高拱顶受剪置换层6内端与周侧土体之间的连接强度和连接质量。
本实施例中，步骤二中由上至下分多层对拱顶受剪置换层6进行填充时，由于各置换土层的底面为粗糙面时，更有利于提高该置换土层与下一个置换土层之间的连接强度和连接质量，因而无需对各置换土层的底面进行磨平处理，因而不仅施工简便，省工省时，并且能有效确保上下相邻两个所述置换土层之间的连接强度和连接质量，确保施工成型的拱顶受剪置换层6的整体性，同时能确保拱顶受剪置换层6与周侧土体之间的连接可靠性。
如图6所示，为确保步骤二中置换土填充过程简便、快速进行，并且为进一步确保施工成型拱顶受剪置换层6的填充质量和黄土窑洞1窑脸上拱顶受剪置换层6外端面的平滑性与施工质量，减少后期修整工作量，步骤二中进行置换土填充之前，先在黄土窑洞1外侧支立侧部成型模板15，所述侧部成型模板15呈竖直向布设且其与黄土窑洞1的窑脸紧贴；所述侧部成型模板15位于拱顶受剪置换腔5外侧且其为对拱顶受剪置换腔5的外端口进行封堵的封堵模板。
本实施例中，所述侧部成型模板15为矩形模板。
实际使用时，所述侧部成型模板15也可以采用其它形状的模板，如拱形模板等，只需能对拱顶受剪置换腔5的外端口进行封堵即可。
本实施例中，所述侧部成型模板15为木模板。
并且，在黄土窑洞1内搭设有对侧部成型模板15进行支撑的模板支撑架。
实施例2
如图8所示，本实施例中，与实施例1不同的是：步骤二中所述拱顶受剪置换层6内设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架呈水平布设且其沿黄土窑洞1的进深方向布设；所述钢筋骨架为立方体骨架且其紧固固定于拱顶受剪置换层6内；
所述钢筋骨架包括四道呈水平布设的受力钢筋12和多道呈竖直向布设的拉结筋14，四道所述受力钢筋12均沿黄土窑洞1的进深方向布设，四道所述受力钢筋12的长度均与黄土窑洞1的进深相同且其分别布设在拱顶受剪置换腔5的左右两侧顶部和左右两侧下部；多道所述拉结筋14均为矩形钢筋且其均套装在四道所述受力钢筋12外侧，多道所述拉结筋14的尺寸均相同且其沿黄土窑洞1的进深方向由内向外布设。
实际布设时，四道所述受力钢筋12分别布设于一个矩形的四个顶角上。
步骤二中所述拱顶受剪置换层6施工完成后，所述钢筋骨架紧固固定于拱顶受剪置换层6内，并且拱顶受剪置换层6内通长布设所述钢筋骨架，能有效提高拱顶受剪置换层6的整体性、支撑强度和抗剪强度，进一步确保黄土窑洞1的加固效果，并且施工简便，投入成本较低。
步骤二中进行置换土填充之前，先在拱顶受剪置换腔5内布设所述钢筋骨架，并通过多个搭设于黄土窑洞1内的竖向支撑架对所述钢筋骨架进行支撑，多个所述竖向支撑架沿黄土窑洞1的进深方向由内至外进行布设。
本实施例中，所述竖向支撑架为由多根钢筋搭设而成的钢筋支架，实际加工简便且投入成本较低。
实际施工时，所述竖向支撑架也可以采用其它类型的支撑架，如钢管支架、木支架等，只需能满足所述钢筋骨架的平稳支撑需求即可。
步骤二中进行置换土填充过程中，通过多个所述竖向支撑架对所述钢筋骨架进行支撑。
步骤二中所述拱顶受剪置换层6施工完成后，便可拆除多个所述竖向支撑架。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例3
如图9所示，本实施例中，与实施例1不同的是：步骤一中所述拱顶受剪置换腔5内固定有门字形拉结网7，所述门字形拉结网7由一个固定于拱顶受剪置换腔5顶面上的水平拉结网和两个分别固定于拱顶受剪置换腔5左右两侧壁上的竖向拉结网组成；
步骤二中置换土填充完成后，所述门字形拉结网7固定于拱顶受剪置换层6与拱顶受剪置换腔5周侧的所述覆土层之间。
本实施例中，所述门字形拉结网7中所述水平拉结网和两个所述竖向拉结网紧固连接为一体，所述门字形拉结网7的展开片材为一个整体式矩形网。两个所述竖向拉结网的上部分别与所述水平拉结网的左右两侧连接。
步骤二中进行置换土填充之前，先在拱顶受剪置换腔5内布设拉结网7，并使拱顶受剪置换腔5的左右两侧壁和顶面均被拉结网7覆盖。
实际使用时，所述拉结网7为钢筋网片或编织网，所述编织网为打包带编织网或绳索编织网，所述打包带编织网为由多根打包带编织形成的网片，所述绳索编织网为由多根绳索编织形成的网片。其中，所述绳索为尼龙绳等。
本实施例中，所述拉结网7为所述打包带编织网。
所述水玻璃对所述打包带编织网的粘结效果更佳，能进一步确保所述打包带编织网与周侧土体之间的连接强度。
其中，打包带别名捆扎带，其以聚乙烯、聚丙烯树脂为主要原料，也有以尼龙和聚酯为原料，经挤出单向拉伸制得。
本实施例中，所述打包带为PP打包带或PET打包带。其中，PP打包带(又称聚丙烯打包带)，使用聚丙烯为原料生产。PET打包带(又称塑钢打包带)，使用PET聚酯为原料生产。
实际使用时，所述打包带编织网的网格形状为菱形或矩形。
本实施例中，所述打包带编织网的网格形状为正方形。并且，所述打包带编织网的网格面积为10cm2～50cm2。
实际使用时，可根据具体需要，对打包带编织网的网格面积进行相应调整。
如图9所示，所采用拉结网7的布设位置合理，由于两道裂缝2均从黄土窑洞1的拱圈拱顶由下向上延伸，拉结网7布设于拱顶受剪置换腔5与拱顶受剪置换层6之间，能有效限制并防止裂缝2进一步向拱顶受剪置换腔5外侧发展；并且，拉结网7在发生后X型剪切破坏的区域(即X型剪切破坏区域10)外侧形成一道牢靠、稳固的全方位拉结结构，进一步增大加固面积，能对黄土窑洞1的拱圈上方土体进行全面加固，能提高黄土窑洞1的加固效果；同时，拉结网7能有效增强其所处位置处土体的抗剪强度，拉结网7紧固固定于土体内且其与土体紧固连接为一体，形成一道稳固、可靠的抗剪带，能有效提高黄土窑洞1拱顶的整体性和受力性能。
为进一步提高加固效果，所述拉结网7上布设有多个抗剪件8，所述抗剪件8均插入至拱顶受剪置换腔5上方的土体内或拱顶受剪置换腔5左侧两侧的土体内。
步骤二中所述拱顶受剪置换层6施工完成后，多个所述抗剪件8均紧固固定于拱顶受剪置换层6周侧的土体内。
本实施例中，每个所述剪力件均通过绑扎丝与拉结网7固定连接为一体。其中，所述绑扎丝为纤维丝或绑扎绳。
本实施例中，所述抗剪件8为钢筋或螺栓。
实际使用时，所述抗剪件8也可以采用其它类型的抗剪组件，如塑料棒等。
本实施例中，步骤202中进行静置时，将步骤201中所述拌合土静置1.5小时，获得加工好的置换土。所述左侧轮廓线与所述裂缝左端点之间的水平间距以及所述右侧轮廓线与所述裂缝右端点之间的水平间距均为0.15m，所述顶部轮廓线与所述裂缝上端点之间的竖向间距为0.15m。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例4
如图10所示，本实施例中，与实施例1不同的是：步骤二中置换土填充后，在黄土窑洞1内支立加固模板11，所述加固模板11的横截面为拱形且其位于拱顶受剪置换层6下方；所述加固模板11沿黄土窑洞1的进深方向布设，所述加固模板11的长度与拱顶受剪置换层6的长度相同；所述加固模板11的横截面宽度大于拱顶受剪置换层6的横向宽度，所述加固模板11的左右两侧上表面均与黄土窑洞1的上表面紧贴。
步骤二中置换土填充后，通过加固模板11提供稳固的支撑力，能有效确保拱顶受剪置换层6的成型质量，确保拱顶受剪置换层6内土体的密实度，提高加固效果，并且有效避免拱顶受剪置换层6固化前黄土窑洞1拱圈上部土体发生塌落，对黄土窑洞1进行有效加固，进一步提高施工安全性；同时，能有效确保加固后黄土窑洞1拱圈的成型效果，后期无需对黄土窑洞1的拱圈进行修整，经济实用，使用效果非常好。
本实施例中，所述加固模板11通过脚手架9进行支撑，所述脚手架9由多根钢管搭设而成，实际支撑简便且牢靠。所述脚手架9位于黄土窑洞1内且其支撑于加固模板11下方。所述加固模板11为木模板。
待拱顶受剪置换层6成型后，对脚手架9和加固模板11进行拆除即可。
本实施例中，进一步增大加固模板11的横截面宽度，所述加固模板11的横截面形状和尺寸均与黄土窑洞1的拱圈横截面形状和尺寸均相同。
因而，在黄土窑洞1的拱圈下方均布设加固模板11，能进一步提高加固效果。
本实施例中，步骤202中进行静置时，将步骤201中所述拌合土静置2.5小时，获得加工好的置换土。所述左侧轮廓线与所述裂缝左端点之间的水平间距以及所述右侧轮廓线与所述裂缝右端点之间的水平间距均为0.3m，所述顶部轮廓线与所述裂缝上端点之间的竖向间距为0.2m。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例5
如图11所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述黄土窑洞1的进深大于2m；
步骤一中所述拱顶受剪区域沿黄土窑洞1的进深方向由内向外分为多个待开挖节段，所述拱顶受剪置换腔5沿黄土窑洞1的进深方向由内向外分为多个置换腔节段；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除时，沿黄土窑洞1的进深方向由内向外将多个所述待开挖节段内的覆土分别挖除；
每个所述待开挖节段内的覆土挖除后，均形成一个所述置换腔节段；
步骤二中进行置换土填充时，沿黄土窑洞1的进深方向由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充。
由于所述黄土窑洞1的进深较大，因而一次性对拱顶受剪置换腔5内的覆土进行挖除时，存在的安全风险较大，对黄土窑洞1的稳固性影响较大。因而，将多个所述待开挖节段内的覆土分别挖除，以便减小一次性挖除时存在的安全隐患。
并且，由于两道所述裂缝2沿黄土窑洞1的进深方向由外向内延伸，因而黄土窑洞1内侧的剪切破坏程度较小，因而黄土窑洞1内侧的待开挖节段内覆土的挖除对黄土窑洞1的稳定性影响较小，因而先对黄土窑洞1内侧的待开挖节段内覆土进行挖除，并且沿黄土窑洞1的进深方向由内向外将多个所述待开挖节段内的覆土分别挖除，能将覆土挖除过程对黄土窑洞1的稳定性影响降至最低，确保施工安全。
本实施例中，所述待开挖节段的纵向长度为1m～1.5m。
实际施工时，可根据具体需要，对所述待开挖节段的纵向长度进行相应调整。
本实施例中，所述拱顶受剪区域中位于最内侧的所述待开挖节段为内侧待开挖节段，所述拱顶受剪区域中位于最外侧的所述待开挖节段为外侧待开挖节段；
步骤二中所述拱顶受剪置换层6沿黄土窑洞1的进深方向由内向外分为多个置换层节段，每个所述置换腔节段内均设置有一个所述置换层节段；所述拱顶受剪置换层6中的所有置换层节段紧固连接为一体；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除过程中，按照步骤二中所述的方法采用所述置换土由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充，过程如下：
步骤A、内侧待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：将所述内侧待开挖节段内的覆土挖除，获得所述内侧待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得所述内侧待开挖节段的所述置换层节段；
步骤B、下一个待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：待上一个所述待开挖节段的所述置换层节段填充完成后，将当前所施工待开挖节段内的覆土挖除，获得当前所施工待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得当前所施工待开挖节段的所述置换层节段；
上一个所述待开挖节段为位于当前所施工待开挖节段内侧且与当前所施工待开挖节段相邻的所述待开挖节段；
步骤C、置换完成判断：判断所述外侧待开挖节段的所述置换层节段是否填充完成：当所述外侧待开挖节段的所述置换层节段填充完成时，判断为完成黄土窑洞1的加固过程，获得施工成型的拱顶受剪置换层6；否则，返回步骤B。
由上述内容可知，为进一步提高施工安全性、可靠性，所述待开挖节段内覆土的挖除过程与置换土填充过程交替进行，避免黄土窑洞1内多个所述待开挖节段内覆土全部挖除后影响黄土窑洞1稳固性的问题。
同时，为进一步提高拱顶受剪置换层6中每个置换层节段与周侧土体之间的连接强度和连接质量，步骤A和步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，均先对本步骤中所获得置换腔节段的左右两侧壁和顶面分别进行打毛。
对所述置换腔节段的左右两侧壁和顶面进行打毛时，采用打毛机进行打毛。实际施工时，也可以采用凿毛机进行凿毛，并且也可以采用刨毛机进行刨毛，只需能将所述置换腔节段的左右两侧壁和顶面均为处理成粗糙面即可。
本实施例中，由于黄土窑洞1为靠崖窑洞，因而步骤A中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，还需对黄土窑洞1内部与拱顶受剪置换层6内端连接的内侧壁进行打毛，以便提高拱顶受剪置换层6内端与周侧土体之间的连接强度和连接质量。
为进一步确保置换土填充速度和填充质量，本实施例中，每个所述置换层节段均由上至下分为多个置换土层节段，多个所述置换土层节段由上至下进行布设，多个所述置换土层节段均为呈水平布设的水平土层且其层厚均为25cm～35cm。
实际施工时，可根据具体需要，对多个所述置换土层节段的层厚进行相应调整。
步骤A和步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充时，由上至下分多层对所述置换腔节段进行填充，具体对所述置换腔节段内的多个所述置换土层节段分别进行填充。
每个所述置换层节段的底面均为拱形且其横截面形状与尺寸与其所处位置处黄土窑洞1的横截面形状和尺寸相同，因而，采用本发明对黄土窑洞1进行加固后，后期无需对黄土窑洞1的拱圈进行修整，省工省时，经济实用，使用效果非常好。
本实施例中，由上至下分多层对所述置换腔节段进行填充时，由于各置换土层节段的底面为粗糙面时，更有利于提高该置换土层节段与下一个置换土层节段之间的连接强度和连接质量，因而无需对各置换土层节段的底面进行磨平处理，同时不仅施工简便，省工省时，并且能有效确保上下相邻两个所述置换土层节段之间的连接强度和连接质量，确保施工成型的所述置换层节段的整体性，同时能确保所述置换层节段与周侧土体之间的连接可靠性。
由于一次仅挖除一个所述待开挖节段内的覆土，因而对除所述外侧待开挖节段之外的各待开挖节段进行置换土填充时，每个所述待开挖节段的四周侧的土体形成该待开挖节段内置换层节段的侧部模板，因而无需进行支模，实际施工非常简便。
仅是对所述外侧待开挖节段进行置换土填充时，为确保置换土填充过程简便、快速进行，并且为进一步确保施工成型所述外侧待开挖节段内置换层节段的填充质量和黄土窑洞1窑脸上拱顶受剪置换层6外端面的平滑性与施工质量，减少后期修整工作量，采用所述置换土对本步骤中对所述外侧待开挖节段进行填充之前，先在黄土窑洞1外侧支立侧部成型模板15，所述侧部成型模板15呈竖直向布设且其与黄土窑洞1的窑脸紧贴；所述侧部成型模板15位于拱顶受剪置换腔5外侧且其为对拱顶受剪置换腔5的外端口进行封堵的封堵模板，如图6所示。
本实施例中，所述侧部成型模板15为矩形模板。
实际使用时，所述侧部成型模板15也可以采用其它形状的模板，如拱形模板等，只需能对拱顶受剪置换腔5的外端口进行封堵即可。
本实施例中，所述侧部成型模板15为木模板。
并且，在黄土窑洞1内搭设有对侧部成型模板15进行支撑的模板支撑架。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例6
如图8所示，本实施例中，与实施例5不同的是：所述拱顶受剪置换层6内设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架呈水平布设且其沿黄土窑洞1的进深方向布设；所述钢筋骨架为立方体骨架且其紧固固定于拱顶受剪置换层6内；
所述钢筋骨架包括四道呈水平布设的受力钢筋12和多道呈竖直向布设的拉结筋14，四道所述受力钢筋12均沿黄土窑洞1的进深方向布设，四道所述受力钢筋12的长度均与黄土窑洞1的进深相同且其分别布设在拱顶受剪置换腔5的左右两侧顶部和左右两侧下部；多道所述拉结筋14均为矩形钢筋且其均套装在四道所述受力钢筋12外侧，多道所述拉结筋14的尺寸均相同且其沿黄土窑洞1的进深方向由内向外布设。
实际布设时，四道所述受力钢筋12分别布设于一个矩形的四个顶角上。
本实施例中，每道所述拉结筋14内均布设有一个X形钢筋19，每道所述拉结筋14均与其内部的X形钢筋19布设于同一竖直面上，四道所述受力钢筋12通过X形钢筋19紧固连接，所述X形钢筋19由两道呈交叉布设的平直钢筋连接而成。
所述拱顶受剪置换层6施工完成后，所述钢筋骨架紧固固定于拱顶受剪置换层6内，并且拱顶受剪置换层6内全程布设所述钢筋骨架，能有效提高拱顶受剪置换层6的整体性、支撑强度和抗剪强度，进一步确保黄土窑洞1的加固效果，并且施工简便，投入成本较低。
本实施例中，所述钢筋骨架沿黄土窑洞1的进深方向由内向外分为多个钢筋骨架节段，每个所述置换腔节段内均布设一个所述钢筋骨架节段，前后相邻两个所述钢筋骨架节段紧固连接为一体。
步骤A中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，先在本步骤中所获得的置换腔节段内布设一个所述钢筋骨架节段。步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，先在本步骤中所获得的置换腔节段内布设一个所述钢筋骨架节段，并将所布设的钢筋骨架节段与上一个所述置换腔节段内的钢筋骨架节段焊接固定为一体。
相应地，在各置换腔节段内布设钢筋骨架节段后，采用搭设于黄土窑洞1内的竖向支撑架对所布设的钢筋骨架节段进行支撑。
本实施例中，所述竖向支撑架为由多根钢筋搭设而成的钢筋支架，实际加工简便且投入成本较低。
实际施工时，所述竖向支撑架也可以采用其它类型的支撑架，如钢管支架、木支架等，只需能满足所述钢筋骨架的平稳支撑需求即可。
步骤A和步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充时，通过所述竖向支撑架对所述钢筋骨架进行支撑。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例5相同。
实施例7
如图9所示，本实施例中，与实施例5不同的是：步骤一中所述拱顶受剪置换腔5内固定有门字形拉结网7，所述门字形拉结网7由一个固定于拱顶受剪置换腔5顶面上的水平拉结网和两个分别固定于拱顶受剪置换腔5左右两侧壁上的竖向拉结网组成；
步骤二中置换土填充完成后，所述门字形拉结网7固定于拱顶受剪置换层6与拱顶受剪置换腔5周侧的所述覆土层之间。
本实施例中，所述拉结网7沿黄土窑洞1的进深方向由内向外分为多个拉结网节段，每个所述置换腔节段内均布设一个所述拉结网节段，前后相邻两个所述拉结网节段紧固连接为一体。
步骤A中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，先在本步骤中所获得的置换腔节段内布设一个所述拉结网节段，并使所述置换腔节段的左右两侧壁和顶面均被所述拉结网节段覆盖。步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充之前，先在本步骤中所获得的置换腔节段内布设一个所述拉结网节段，并使所述置换腔节段的左右两侧壁和顶面均被所述拉结网节段覆盖，同时将所布设的拉结网节段与上一个所述置换腔节段内的拉结网节段连接固定为一体。
实际使用时，所述拉结网7为钢筋网片或编织网，所述编织网为打包带编织网或绳索编织网，所述打包带编织网为由多根打包带编织形成的网片，所述绳索编织网为由多根绳索编织形成的网片。其中，所述绳索为尼龙绳等。
本实施例中，所述拉结网7为所述打包带编织网。
所述水玻璃对所述打包带编织网的粘结效果更佳，能进一步确保所述打包带编织网与周侧土体之间的连接强度。
其中，打包带别名捆扎带，其以聚乙烯、聚丙烯树脂为主要原料，也有以尼龙和聚酯为原料，经挤出单向拉伸制得。
本实施例中，所述打包带为PP打包带或PET打包带。其中，PP打包带(又称聚丙烯打包带)，使用聚丙烯为原料生产。PET打包带(又称塑钢打包带)，使用PET聚酯为原料生产。
实际使用时，所述打包带编织网的网格形状为菱形或矩形。
本实施例中，所述打包带编织网的网格形状为正方形。并且，所述打包带编织网的网格面积为10cm2～50cm2。
实际使用时，可根据具体需要，对打包带编织网的网格面积进行相应调整。
如图9所示，所采用拉结网7的布设位置合理，由于两道裂缝2均从黄土窑洞1的拱圈拱顶由下向上延伸，拉结网7布设于拱顶受剪置换腔5与拱顶受剪置换层6之间，能有效限制并防止裂缝2进一步向拱顶受剪置换腔5外侧发展；并且，拉结网7在发生后X型剪切破坏的区域(即X型剪切破坏区域10)外侧形成一道牢靠、稳固的全方位拉结结构，进一步增大加固面积，能对黄土窑洞1的拱圈上方土体进行全面加固，能提高黄土窑洞1的加固效果；同时，拉结网7能有效增强其所处位置处土体的抗剪强度，拉结网7紧固固定于土体内且其与土体紧固连接为一体，形成一道稳固、可靠的抗剪带，能有效提高黄土窑洞1拱顶的整体性和受力性能。
为进一步提高加固效果，所述拉结网7上布设有多个抗剪件8，所述抗剪件8均插入至拱顶受剪置换腔5上方的土体内或拱顶受剪置换腔5左侧两侧的土体内。
所述拱顶受剪置换层6施工完成后，多个所述抗剪件8均紧固固定于拱顶受剪置换层6周侧的土体内。
本实施例中，每个所述剪力件均通过绑扎丝与拉结网7固定连接为一体。其中，所述绑扎丝为纤维丝或绑扎绳。
本实施例中，所述抗剪件8为钢筋或螺栓。
实际使用时，所述抗剪件8也可以采用其它类型的抗剪组件，如塑料棒等。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例5相同。
实施例8
如图10所示，本实施例中，与实施例5不同的是：步骤A中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充后，在黄土窑洞1内支立加固模板11，所述加固模板11的横截面为拱形且其位于当前所施工置换层节段下方；所述加固模板11沿黄土窑洞1的进深方向布设，所述加固模板11的长度不小于当前所施工置换层节段的长度；所述加固模板11的横截面宽度大于拱顶受剪置换层6的横向宽度，所述加固模板11的左右两侧上表面均与黄土窑洞1的上表面紧贴。
步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充后，将上一个所述置换腔节段下方的加固模板11向外移动至当前所施工置换腔节段下方，并使加固模板11向外移动至当前所施工置换层节段下方；所述加固模板11沿黄土窑洞1的进深方向布设，所述加固模板11的长度不小于当前所施工置换层节段的长度。
这样，步骤A和步骤B中采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充后，通过加固模板11提供稳固的支撑力，能有效确保所述置换层节段的成型质量，确保所述置换层节段内土体的密实度，提高加固效果，并且有效避免所述置换层节段固化前黄土窑洞1拱圈上部土体发生塌落，对黄土窑洞1进行有效加固，进一步提高施工安全性；同时，能有效确保加固后黄土窑洞1拱圈的成型效果，后期无需对黄土窑洞1的拱圈进行修整，经济实用，使用效果非常好。
本实施例中，所述加固模板11通过脚手架9进行支撑，所述脚手架9由多根钢管搭设而成，实际支撑简便且牢靠。所述脚手架9位于黄土窑洞1内且其支撑于加固模板11下方。所述加固模板11为木模板。
步骤三中待拱顶受剪置换层6成型后，对脚手架9和加固模板11进行拆除即可。
本实施例中，进一步增大加固模板11的横截面宽度，所述加固模板11的横截面形状和尺寸均与黄土窑洞1的拱圈横截面形状和尺寸均相同。
因而，在黄土窑洞1的拱圈下方均布设加固模板11，能进一步提高加固效果。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例5相同。
实施例9
本实施例中，与实施例1不同的是：所述拱顶受剪置换腔5的左侧壁与X型剪切破坏区域10的左侧壁之间的水平间距以及所述拱顶受剪置换腔5的右侧壁位于X型剪切破坏区域10的右侧壁之间的水平间距为0.3m，所述拱顶受剪置换腔5的顶面位于X型剪切破坏区域10的顶面之间的竖向间距为0.15m；步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰3.5︰4的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例10
本实施例中，与实施例1不同的是：所述拱顶受剪置换腔5的左侧壁与X型剪切破坏区域10的左侧壁之间的水平间距以及所述拱顶受剪置换腔5的右侧壁位于X型剪切破坏区域10的右侧壁之间的水平间距为0.5m，所述拱顶受剪置换腔5的顶面位于X型剪切破坏区域10的顶面之间的竖向间距为0.2m；步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰3.5︰3.5的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例11
本实施例中，与实施例1不同的是：步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰4︰3.5的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例12
本实施例中，与实施例1不同的是：步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰4︰4的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例13
本实施例中，与实施例1不同的是：步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰4︰4.5的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例14
本实施例中，与实施例1不同的是：步骤201中进行拌合时，将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰4.5︰4.5的比例搅拌均匀，获得拌合土。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
实施例15
如图12所示，本实施例中，与实施例1不同的是：步骤二中所述拱顶受剪置换层6施工完成后，还需在所述覆土层内布设多组向黄土窑洞1的拱圈上方土体内注入水玻璃的水玻璃注射管16，多组水玻璃注射管16沿黄土窑洞1的进深方向由外向内进行布设；每组所述水玻璃注射管16均包括左右两个布设于同一竖直面上的水玻璃注射管16，所述水玻璃注射管16为平直管且其上开有多个用于注入所述水玻璃的圆孔，所述水玻璃注射管16的上端均开有注浆孔洞；每组所述水玻璃注射管16中左右两个所述水玻璃注射管16均布设于黄土窑洞1的同一个横断面上；
每个所述水玻璃注射管16均为由下至上经拱顶受剪置换层6后插入所述覆土层内的平直钢管，每个所述水玻璃注射管16的底端伸出至黄土窑洞1内，每个所述水玻璃注射管16的底端均通过一根连接管与内部存储所述水玻璃的水玻璃存储装置连接，所述连接管上装有液压泵；每个所述水玻璃注射管16的上端均伸出至拱顶受剪置换层6上方。
每组所述水玻璃注射管16中两个所述水玻璃注射管16分别为左侧注射管和位于所述左侧注射管右侧的右侧注射管，所述左侧注射管由下至上逐渐向左倾斜，所述右侧注射管由下至上逐渐向右倾斜。
待多组所述水玻璃注射管16均布设完成后，通过多组所述水玻璃注射管16同步向黄土窑洞1的拱圈上方土体内注入水玻璃；待所注入水玻璃凝固后，完成黄土窑洞1的加固过程。
所述覆土层内开有由下至上多个供水玻璃注射管16插装的管道插孔，所述管道插孔为采用钻孔由下至上在所述覆土层内钻取的钻孔；所述覆土层内所有管道插孔的孔径均相同；
所述管道插孔的孔径为φ7cm～φ10cm，多组所述水玻璃注射管16中所有水玻璃注射管16的外径均与所述管道插孔的孔径相同。
实际施工时，可根据具体需要，对所述管道安装孔的孔径进行相应调整。
实际施工时，所述水玻璃由水玻璃与水按体积比为0.95～1.05︰1的比例均匀混合而成，所述水玻璃的模数为3.0～3.3。
为进一步确保加固效果，实际进行水玻璃注射时，所述水玻璃的注入压力为0.2MPa～0.5MPa。
本实施例中，所述管道插孔为圆柱形钻孔，所述水玻璃注射管16为圆管。其中，所述圆管的横截面为圆形。
本实施例中，所述水玻璃注射管16上多个所述圆孔呈均匀布设且其呈梅花形布设，所述水玻璃注射管道16上端均开有多个所述注浆孔洞，所述注浆孔洞为圆形孔洞。
所注入的水玻璃能有效提高加固后土体的质量，起到胶结和填充孔隙的作用，使加固后土体的强度和承载能力均能到有效提高。通过向待加固黄土窑洞1拱圈上方的拱顶受剪置换层6内注入水玻璃进行土体固化，能进一步提高拱顶受剪置换层6的整体性和支撑强度，同时每个所述水玻璃注射管16的上端均伸出至拱顶受剪置换层6上方，能进一步增强拱顶受剪置换层6与周侧土体之间的连接强度，并对拱顶受剪置换层6与周侧土体之间的连接处以及拱顶受剪置换层6周侧的土体均进行有效加固，加固后的窑洞稳定性好且投入成本较低。
本实施例中，其余方法步骤均与实施例1相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：所加固黄土窑洞(1)拱圈上方的覆土层内存在两道裂缝(2)，两道所述裂缝(2)呈交叉布设且二者呈X形布设，两道所述裂缝(2)之间相互重叠的缝隙为交叉缝(13)，所述交叉缝(13)的上部区域为空洞(3)，所述交叉缝(13)的下部区域为冒顶区(4)；
对黄土窑洞(1)进行加固时，包括以下步骤：
步骤一、拱顶受剪区域覆土挖除：将所述覆土层中拱顶受剪区域内的覆土挖除，获得拱顶受剪置换腔(5)；
两道所述裂缝(2)均位于所述拱顶受剪区域内，所述拱顶受剪置换腔(5)为将所述拱顶受剪区域内的覆土挖除后形成的空腔，所述拱顶受剪置换腔(5)为底部开口且与黄土窑洞(1)连通的空腔，所述拱顶受剪置换腔(5)的左右两侧壁均为竖直向侧壁且其顶面呈水平布设，所述拱顶受剪置换腔(5)的左右两侧壁均沿黄土窑洞(1)的进深方向布设，所述拱顶受剪置换腔(5)的长度与黄土窑洞(1)的进深相同；
步骤二、置换土填充：采用置换土对步骤一中所述拱顶受剪置换腔(5)进行填充并获得拱顶受剪置换层(6)，完成黄土窑洞(1)的加固过程；
所述拱顶受剪置换层(6)的结构与尺寸均与拱顶受剪置换腔(5)的结构和尺寸相同，所述拱顶受剪置换层(6)为将所述置换土填充至拱顶受剪置换腔(5)内并夯实后形成的置换土填充层；
步骤二中进行置换土填充之前，先对所述置换土进行加工，过程如下：
步骤201、拌合：将黄土、水玻璃和水按质量比为100︰(3.5～4.5)︰(3.5～4.5)的比例搅拌均匀，获得拌合土；
步骤202、静置：将步骤201中所述拌合土静置不少于1.5小时，获得加工好的置换土。
2.按照权利要求1所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：所述黄土窑洞(1)的窑脸为呈竖直向布设的窑洞窑脸(17)；两道所述裂缝(2)中位于空洞(3)上方左侧的裂缝节段为左侧上部裂缝段，两道所述裂缝(2)中位于空洞(3)上方右侧的裂缝节段为右侧上部裂缝段，所述左侧上部裂缝段由右向左逐渐向上倾斜，所述右侧上部裂缝段由左向右逐渐向上倾斜；所述窑洞窑脸(17)上所述左侧上部裂缝段的左端为裂缝左端点，所述窑洞窑脸(17)上所述右侧上部裂缝段的右端为裂缝右端点，所述窑洞窑脸(17)上冒顶区(4)位于所述裂缝左端点与所述裂缝右端点之间；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除之前，先在所述窑洞窑脸上对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定；
所述拱顶受剪区域的轮廓线为门字形轮廓线(18)且其包括顶部轮廓线和左右两个均位于所述顶部轮廓线下方的侧部轮廓线，所述顶部轮廓线呈水平布设，两个所述侧部轮廓线均呈竖直向布设；
对所述拱顶受剪区域的轮廓线进行确定时，先对裂缝上端点进行确定；对所述裂缝上端点进行确定时，对所述裂缝左端点的高度和所述裂缝右端点的高度进行对比：当所述裂缝左端点的高度大于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度小于所述裂缝右端点的高度时，判断为所述裂缝右端点为所述裂缝上端点；当所述裂缝左端点的高度与所述裂缝右端点的高度相同时，判断为所述裂缝左端点为所述裂缝上端点；
两个所述侧部轮廓线分别为位于所述顶部轮廓线左侧下方的左侧轮廓线和位于所述顶部轮廓线右侧下方的右侧轮廓线；所述左侧轮廓线位于所述裂缝左端点左侧且二者之间的水平间距不小于0.15m，所述右侧轮廓线位于所述裂缝右端点右侧且二者之间的水平间距不小于0.15m，所述顶部轮廓线位于所述裂缝上端点上方且二者之间的竖向间距不小于0.1m。
3.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤二中采用所述置换土对拱顶受剪置换腔(5)进行填充时，由上至下分多层对拱顶受剪置换层(6)进行填充；
所述拱顶受剪置换层(6)由上至下分为多个置换土层，多个所述置换土层由上至下进行布设，多个所述置换土层均为呈水平布设的水平土层且其层厚均为25cm～35cm；步骤二中进行置换土填充之前，先对步骤一中所述拱顶受剪置换腔(5)的左右两侧壁和顶面分别进行打毛。
4.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤二中所述拱顶受剪置换层(6)施工完成后，还需在所述覆土层内布设多组向黄土窑洞(1)的拱圈上方土体内注入水玻璃的水玻璃注射管(16)，多组水玻璃注射管(16)沿黄土窑洞(1)的进深方向由外向内进行布设；每组所述水玻璃注射管(16)均包括左右两个布设于同一竖直面上的水玻璃注射管(16)，所述水玻璃注射管(16)为平直管且其上开有多个用于注入所述水玻璃的圆孔，所述水玻璃注射管(16)的上端均开有注浆孔洞；
每个所述水玻璃注射管(16)均为由下至上经拱顶受剪置换层(6)后插入所述覆土层内的平直钢管，每个所述水玻璃注射管(16)的底端伸出至黄土窑洞(1)内，每个所述水玻璃注射管(16)的底端均通过一根连接管与内部存储所述水玻璃的水玻璃存储装置连接，所述连接管上装有液压泵；每个所述水玻璃注射管(16)的上端均伸出至拱顶受剪置换层(6)上方；
待多组所述水玻璃注射管(16)均布设完成后，通过多组所述水玻璃注射管(16)同步向黄土窑洞(1)的拱圈上方土体内注入水玻璃；待所注入水玻璃凝固后，完成黄土窑洞(1)的加固过程。
5.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：所述黄土窑洞(1)的进深大于2m；
步骤一中所述拱顶受剪区域沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外分为多个待开挖节段，所述拱顶受剪置换腔(5)沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外分为多个置换腔节段；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除时，沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外将多个所述待开挖节段内的覆土分别挖除；
每个所述待开挖节段内的覆土挖除后，均形成一个所述置换腔节段；
步骤二中进行置换土填充时，沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充。
6.按照权利要求5所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：所述拱顶受剪区域中位于最内侧的所述待开挖节段为内侧待开挖节段，所述拱顶受剪区域中位于最外侧的所述待开挖节段为外侧待开挖节段；
步骤二中所述拱顶受剪置换层(6)沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外分为多个置换层节段，每个所述置换腔节段内均设置有一个所述置换层节段；所述拱顶受剪置换层(6)中的所有置换层节段紧固连接为一体；
步骤一中进行拱顶受剪区域覆土挖除过程中，按照步骤二中所述的方法采用所述置换土由内向外对多个所述置换腔节段分别进行填充，过程如下：
步骤A、内侧待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：将所述内侧待开挖节段内的覆土挖除，获得所述内侧待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得所述内侧待开挖节段的所述置换层节段；
步骤B、下一个待开挖节段内覆土挖除及置换土填充：待上一个所述待开挖节段的所述置换层节段填充完成后，将当前所施工待开挖节段内的覆土挖除，获得当前所施工待开挖节段的所述置换腔节段；再采用所述置换土对本步骤中所获得的置换腔节段进行填充，获得当前所施工待开挖节段的所述置换层节段；
上一个所述待开挖节段为位于当前所施工待开挖节段内侧且与当前所施工待开挖节段相邻的所述待开挖节段；
步骤C、置换完成判断：判断所述外侧待开挖节段的所述置换层节段是否填充完成：当所述外侧待开挖节段的所述置换层节段填充完成时，判断为完成黄土窑洞(1)的加固过程，获得施工成型的拱顶受剪置换层(6)；否则，返回步骤B。
7.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤一中所述拱顶受剪置换腔(5)内固定有门字形拉结网(7)，所述门字形拉结网(7)由一个固定于拱顶受剪置换腔(5)顶面上的水平拉结网和两个分别固定于拱顶受剪置换腔(5)左右两侧壁上的竖向拉结网组成；
步骤二中置换土填充完成后，所述门字形拉结网(7)固定于拱顶受剪置换层(6)与拱顶受剪置换腔(5)周侧的所述覆土层之间。
8.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤二中所述拱顶受剪置换层(6)内设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架呈水平布设且其沿黄土窑洞(1)的进深方向布设；所述钢筋骨架为立方体骨架且其紧固固定于拱顶受剪置换层(6)内；
所述钢筋骨架包括四道呈水平布设的受力钢筋(12)和多道呈竖直向布设的拉结筋(14)，四道所述受力钢筋(12)均沿黄土窑洞(1)的进深方向布设，四道所述受力钢筋(12)的长度均与黄土窑洞(1)的进深相同且其分别布设在拱顶受剪置换腔(5)的左右两侧顶部和左右两侧下部；多道所述拉结筋(14)均为矩形钢筋且其均套装在四道所述受力钢筋(12)外侧，多道所述拉结筋(14)的尺寸均相同且其沿黄土窑洞(1)的进深方向由内向外布设。
9.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤二中置换土填充后，在黄土窑洞(1)内支立加固模板(11)，所述加固模板(11)的横截面为拱形且其位于拱顶受剪置换层(6)下方；所述加固模板(11)沿黄土窑洞(1)的进深方向布设，所述加固模板(11)的长度与拱顶受剪置换层(6)的长度相同；所述加固模板(11)的横截面宽度大于拱顶受剪置换层(6)的横向宽度，所述加固模板(11)的左右两侧上表面均与黄土窑洞(1)的上表面紧贴。
10.按照权利要求1或2所述的采用置换拱顶受剪区域覆土的黄土窑洞抗震加固方法，其特征在于：步骤二中进行置换土填充之前，先在黄土窑洞(1)外侧支立侧部成型模板(15)，所述侧部成型模板(15)呈竖直向布设且其与黄土窑洞(1)的窑脸紧贴；所述侧部成型模板(15)位于拱顶受剪置换腔(5)外侧且其为对拱顶受剪置换腔(5)的外端口进行封堵的封堵模板。
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