專利名稱：生土窯居拱券錯位的加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生土窯居拱券錯位的加固方法。
背景技術(shù)：
新世紀的到來，人類對自身環(huán)境的認識已達到一個新的境界，面對環(huán)境危機，人們 已充分認識到走可持續(xù)發(fā)展的道路是人類共同的目標，時下從建筑理論界到眾多國家的建 筑師、學者，對中國的生土窯洞這一節(jié)約能源的鄉(xiāng)土建筑，給予極大的關(guān)注并積極地再認 識、再創(chuàng)造。生土窯居是世界上少有的、最具地方特色的建筑，迄今已有數(shù)千年的歷史，被稱 為人類居住文明的活化石。我國目前仍有3000萬人口居住在窯居中，總建筑面積約為1.7 億m2。生土窯居具有因地制宜、施工簡便、造價低廉、適應(yīng)氣候、可再生性強等特點；它深藏 于土層之中，充分利用地下熱能和覆土的儲熱能力，"冬暖夏涼"，具有良好的保溫、隔熱、隔 音、儲能、調(diào)解洞室小氣候的功能，符合生態(tài)原則，是天然的節(jié)能建筑。 生土窯居的結(jié)構(gòu)體系完全由挖鑿成型的純原狀土拱體作為窯居的自支撐體系，沒 有棟梁支撐，也沒有其他支護。窯居的結(jié)構(gòu)破壞形式有很多，以裂縫和崩塌最為常見。由于 特定的構(gòu)筑材料和自支撐結(jié)構(gòu)形式，在干縮和溫度應(yīng)力循環(huán)作用下，窯居在役過程中常常 帶裂縫的。當窯腿以上、窯脊以下沿進深方向發(fā)生裂縫時，裂縫導(dǎo)致大塊土拱體的錯動，使 得土體拱券發(fā)生嚴重錯位。拱券是窯體的主承力體系，錯位切斷了力流傳遞路徑，會造成體 系在錯位處的突然性破壞。 在生土窯居實際使用過程中，一旦出現(xiàn)錯位的縱向裂縫，很容易造成窯室內(nèi)部拱 頂?shù)拇竺娣e突然坍塌。由于坍塌發(fā)生的突然性，造成人員傷亡的情況不乏其例。在窯居區(qū) 人們對這種破壞形式的處理方法多采用室內(nèi)木柱支撐的方法，雖然簡單有效，但嚴重影響 了窯室的使用功能，使得本來就很狹小的室內(nèi)空間變得更局促了。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種生土窯居拱券錯位的加固
方法，它是采用楔形土坯加固的方法對生土窯居進行加固處理，剔除掉已破壞的土體，代之
以堅固可靠的土坯拱券，并使其與原有結(jié)構(gòu)融為一體，經(jīng)久耐用，它能夠有效地解決我國中
原地區(qū)生土窯居中的由于拱券錯位而引起的拱頂土體坍塌問題，是一種既便于施工、又具
有較高安全性和地域適用性的加固技術(shù)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 —種生土窯居拱券錯位的加固方法，其特征在于它包括以下工藝步驟
第一步、施工前準備 a、查看生土窯居中的裂縫情況，判斷其延伸范圍、裂縫寬度和錯位寬度，分析可能 引起坍塌的土體范圍；b、用木柱支撐可能坍塌的土體，木柱直徑^ 150mm，木柱之間的間隔《3m，其數(shù)量為至少兩根； c、制備土坯3 :土坯3為楔形體，其長度為300 500mm，厚度為50 70mm，其大 頭寬度為250 280mm，小頭寬度為220 250mm，將制作好的土坯3風干，備用；
第二步、剔除開裂土體 a、從室內(nèi)裂縫位置開始向上將開裂的土體剔除，剔除深度為300 500mm ;
b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡與水平面的夾角為15° 20° ;
c、在剔除過程中觀察裂縫的發(fā)展情況，當發(fā)現(xiàn)裂縫消失或極細小時，中止剔除，測 量此處距窯脊的距離，若該距離《400mm，繼續(xù)剔除直至窯脊，即采用全拱加固；若該距離 > 400mm，停止剔除，即采用部分拱加固； d、沿窯居縱深方向根據(jù)裂縫發(fā)展的不同情況，分別采用全拱或部分拱加固；
第三步，砌筑土坯拱券 a、制備泥漿可用剔除下來的土體為原料，將土體打碎、曬干、過篩，然后加水攪 拌，制成泥槳； b、砌筑土坯拱券在剔除開裂土體的窯壁上，沿窯居縱深方向，由內(nèi)而外，自下而 上一層一層地砌筑土坯拱券，土坯與土坯之間用泥漿粘接，在最上層土坯與原有土體之間 的縫隙中塞填帶泥的碎瓦片并敲實；
第四步，加固后處理 a、待土坯間的泥漿風干凝固后，將支撐用的木柱逐根去掉，檢驗加固是否安全可 罪； b、確認安全后，用草泥漿抹面。 本發(fā)明的技術(shù)方案可以是這樣實現(xiàn)的在第一步，施工前準備的c步驟中，所述的 土坯3的長度為400mm，厚度為60mm，其大頭寬度為266mm，小頭寬度為233mm。
本發(fā)明的技術(shù)方案可以是這樣實現(xiàn)的在第二步，剔除開裂土體a步驟中，剔除深 度為400mm。 本發(fā)明的技術(shù)方案可以是這樣實現(xiàn)的在第二步，剔除開裂土體b步驟中，斜坡與
水平面的夾角為18° 。 本發(fā)明的有益效果為 (1)本發(fā)明從拱券產(chǎn)生錯位的成因為切入點，根據(jù)大塊土體錯動的類型及受力變 形規(guī)律，結(jié)合對錯位拱券提出了應(yīng)用當?shù)亟ㄖ牧虾瓦m宜當?shù)厥┕l件的加固技術(shù)，解決 了生土窯居室內(nèi)拱頂?shù)奶鷨栴}，使窯居居民可以放心居住，提高生土窯洞的安全性、可靠 性，用科學方法解決生土窯居拱券錯位的問題。 (2)本發(fā)明加固方法盡可能的恢復(fù)了生土窯居原結(jié)構(gòu)的"自支撐"體系，使整個 結(jié)構(gòu)受力均勻，而不必采用木柱支撐方法，不影響室內(nèi)的使用功能，為了保持室內(nèi)的使用面 積； (3)本發(fā)明盡可能的以"土"為材料，使其很好地融于原有結(jié)構(gòu)之中，最大程度地保 持了生土窯洞的原有特色； (4)本發(fā)明可根據(jù)裂縫開裂情況及窯洞結(jié)構(gòu)材料的特殊性，采用全拱和部分拱加 固，最大限度地減少了對原狀土的破壞和擾動； (5)本發(fā)明合理應(yīng)用拱結(jié)構(gòu)的受力特點，充分利用土坯的抗壓性能，整個結(jié)構(gòu)安全可靠，堅固耐用，且施工方便。


圖1為本發(fā)明全拱加固的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明部分拱加固的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明楔形土坯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例一 如圖1、圖3所示，當生土窯居的窯腿1以上，窯脊2以下的窯壁上沿窯居進深方向 產(chǎn)生裂縫，發(fā)生拱券錯位時，對該生土窯居實施加固工藝，具體工藝步驟如下
第一步，施工前準備 a、查看生土窯居中的裂縫情況，判斷其延伸范圍、裂縫寬度和錯位寬度，分析可能 引起坍塌的土體范圍； b、用木柱支撐可能坍塌的土體，木柱直徑為150mm，木柱之間的間隔為2m，其數(shù)量 為15根; c、制備土坯3 :土坯3為楔形體，其長度為400mm，厚度為60mm，其大頭寬度為 266mm，小頭寬度為233mm，將制作好的土坯3風干，備用；
第二步，剔除開裂土體 a、從室內(nèi)裂縫位置開始向上將開裂的土體剔除，剔除深度為400mm，應(yīng)保證剔除面 的光滑平整，并盡量減少對相鄰?fù)馏w的擾動； b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡與水平面的夾角為18° ; c、在剔除過程中觀察裂縫的發(fā)展情況，當發(fā)現(xiàn)裂縫消失或極細小時，中止剔除，測 量此處距窯脊的距離，此時，該距離為360咖，該距離< 400mm，則繼續(xù)剔除直至窯脊，采用 全拱加固； d、沿窯居縱深方向根據(jù)裂縫發(fā)展的不同情況，分別采用全拱或部分拱加固，以最
大程度地減少對原狀土的破壞和擾動；
第三步，砌筑土坯拱券 a、制備泥漿可用剔除下來的土體為原料，將土體打碎、曬干、過篩，然后加水攪 拌，制成泥槳； b、砌筑土坯拱券在剔除開裂土體的窯壁上，沿窯居縱深方向，由內(nèi)而外，自下而 上一層一層地砌筑土坯拱券，土坯與土坯之間用泥漿粘接，層與層之間應(yīng)壓茬錯縫，并保證 土坯間緊密接觸，在最上層土坯與原有土體之間的縫隙中塞填帶泥的碎瓦片并敲實，保證 最上層土坯與原有土體緊密接觸；
第四步，加固后處理 a、待土坯間的泥漿風干凝固后，將支撐用的木柱逐根去掉，檢驗加固是否安全可 罪； b、確認安全后，用草泥漿(在泥漿中摻入長約3cm的麥秸稈)抹面，使表面平整，然后自然風干。
實施例二 如圖2、圖3所示，重復(fù)實施例一，有以下不同在第二步，剔除開裂土體的c步驟 中，中止剔除后，測量中止處距窯脊的距離，此時，該距離為700mm，則停止剔除土體，采用部 分拱加固。 最后要說明的是，以上所述實施例是對本發(fā)明技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技 術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而做的其它修改，只要沒超出本發(fā)明技 術(shù)方案的思路和范圍，均應(yīng)包含在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種生土窯居拱券錯位的加固方法，其特征在于它包括以下工藝步驟第一步，施工前準備a、查看生土窯居中的裂縫情況，判斷其延伸范圍、裂縫寬度和錯位寬度，分析可能引起坍塌的土體范圍；b、用木柱支撐可能坍塌的土體，木柱直徑≥150mm，木柱之間的間隔≤3m，其數(shù)量為至少兩根；c、制備土坯(3)土坯(3)為楔形體，其長度為300～500mm，厚度為50～70mm，其大頭寬度為250～280mm，小頭寬度為220～250mm，將制作好的土坯(3)風干，備用；第二步，剔除開裂土體a、從室內(nèi)裂縫位置開始向上將開裂的土體剔除，剔除深度為300～500mm；b、剔除面的下部做成斜坡，斜坡與水平面的夾角為15°～20°；c、在剔除過程中觀察裂縫的發(fā)展情況，當發(fā)現(xiàn)裂縫消失或極細小時，中止剔除，測量此處距窯脊的距離，若該距離≤400mm，繼續(xù)剔除直至窯脊，即采用全拱加固；若該距離＞400mm，停止剔除，即采用部分拱加固；d、沿窯居縱深方向根據(jù)裂縫發(fā)展的不同情況，分別采用全拱或部分拱加固；第三步，砌筑土坯拱券a、制備泥漿可用剔除下來的土體為原料，將土體打碎、曬干、過篩，然后加水攪拌，制成泥漿；b、砌筑土坯拱券在剔除開裂土體的窯壁上，沿窯居縱深方向，由內(nèi)而外，自下而上一層一層地砌筑土坯拱券，土坯與土坯之間用泥漿粘接，在最上層土坯與原有土體之間的縫隙中塞填帶泥的碎瓦片并敲實；第四步，加固后處理a、待土坯間的泥漿風干凝固后，將支撐用的木柱逐根去掉，檢驗加固是否安全可靠；b、確認安全后，用草泥漿抹面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的生土窯居拱券錯位的加固方法，其特征在于在第一步，施工 前準備的c步驟中，所述的土坯(3)的長度為400mm，厚度為60mm，其大頭寬度為266mm， 小頭寬度為233mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的生土窯居拱券錯位的加固方法，其特征在于在第二步，剔除 開裂土體a步驟中，剔除深度為400mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的生土窯居拱券錯位的加固方法，其特征在于在第二步， 剔除開裂土體b步驟中，斜坡與水平面的夾角為18° 。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生土窯居拱券錯位的加固方法，它是采用楔形土坯加固的方法對生土窯居進行加固處理，剔除掉已破壞的土體，代之以堅固可靠的土坯拱券，并使其與原有結(jié)構(gòu)融為一體，經(jīng)久耐用，它能夠有效地解決我國中原地區(qū)生土窯居中的由于拱券錯位而引起的拱頂土體坍塌問題，使窯居居民可以放心居住，而不必采用影響使用的木柱支撐方法，所用材料簡單易得，整個結(jié)構(gòu)受力均勻，可根據(jù)裂縫開展情況，采用全拱和部分拱加固，最大限度地減少了對原土體的破壞和擾動，最大程度地保持了生土窯洞的原有特色，是一種既便于施工、又具有較高安全性和地域適用性的加固技術(shù)，整個結(jié)構(gòu)安全可靠，堅固耐用。
文檔編號E04G23/04GK101748902SQ20091022763
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者任玲玲, 姬棟宇, 宋淑芳, 張焱鑫, 曹源, 柳帥軍, 童麗萍, 陳瑞芳, 魏素芳 申請人:鄭州大學