山西省某地联排土坯窑重大危险点加固改造技术的研究

王茂桑 史明祥

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030012)

1 概述

《中共中央国务院关于打赢脱贫攻坚战三年行动的指导意见》明确了我国在2020年要确保全面脱贫，根据意见精神，山西省住建厅、省发改委、省财政厅联合下发了《关于下达2017年农村危房改造任务的通知》(晋建村字〔2017〕37号)文件，对省内现存农村危险房屋展开加固改造工作，并委托我院对某示范村现存的大量土坯窑洞进行改造加固技术指导。

2 项目概况

该示范村有30余户危房，主要为联排土坯窑。土坯窑多为联排布置，每户3孔～5孔窑，窑宽和窑高多为2.6 m～2.8 m，如图1，图2所示为该村联排土坯窑的典型示意图。

3 联排土坯窑主要危险点分析

经过调查走访，该村土坯窑主要存在的危险点包括：窑内过道开裂、窑拱裂缝变形、窑腿受损、外墙受损、地基基础不稳、窑体渗水等。其中室内变形开裂严重影响了房屋的安全性，威胁使用者人身安全，随时可能发育成为局部或整体坍塌事故，属于重大危险点。

3.1 窑内过道开裂

窑内过道门洞顶两侧环向裂缝，该裂缝多为沿门洞两侧平行分布，裂缝两侧拱券土坯发生错动，在土坯窑中该裂缝较普遍存在，如图3所示。该裂缝主要由过道门洞顶土坯券拱及土坯间抗剪承载力不足引起，已严重影响窑体整体承载。

3.2 窑拱裂缝变形

窑拱纵向裂缝、纵横向交错裂缝，拱曲面明显变形，见图4。该危险主要因窑顶排水不畅，窑体土坯券拱受潮、浸水，土坯强度降低，造成窑拱承载力不足、发生变形；另外，少部分是因地基不均匀沉降、窑腿宽度不足所造成的。该类危险严重影响窑体整体承载。

4 联排土坯窑加固维修方法

根据该村选定的试点土坯窑的病害情况，针对性提出以下加固维修处理办法。

4.1 过道门洞砖拱券托换加固处理办法

该方法是在过道门洞内新砌砖拱券托换原门洞土坯拱券，对过道门洞周围窑体起到支撑托换加固作用，如图5所示。

施工要求：

1)施工时应对窑拱券进行可靠支撑，确保结构安全；

2)砖砌拱券承重体系墙采用120 mm砖墙，门洞两侧采用240 mm砖墙，拱券采用一券砖拱，砌筑墙砖强度MU10烧结砖，砂浆采用M10水泥砂；

3)砌砖施工前，应对门洞周边墙体凿出砌墙厚度，砖墙底应设砖放脚基础，基础宽300 mm，高240 mm；

4)砌筑砖墙在120砖墙和240砖墙交接处应咬槎砌筑；

5)当过道门洞拱高小于300 mm时，拱顶可用预制钢筋混凝土过梁代替券拱，混凝土过梁截面高度不小于180 mm，宽250 mm，梁底3φ12、梁顶2φ12、箍筋φ6@200；过梁可延墙厚方向设置3道，过梁与窑体间空隙应用水泥砂浆填实。

4.2 过道门洞钢架支撑加固法

该方法是在过道门洞两端设置钢架，对过道门洞顶窑体起到支撑加固作用，加固示意图如图6所示。

施工要求：

1)立柱采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方钢管，横梁采用120 mm×80 mm×4 mm矩形薄壁方钢管。

2)立柱下设配筋混凝条形基础，基础高宜为200 mm，配筋为上下各3根φ12钢筋，箍筋φ6@200；基础顶设预埋板，立柱焊于预埋板上，预埋板锚筋4根φ12钢筋，埋板-8×220×100 mm。

3)施工应先做基础，后安装立柱，最后横梁置于立柱顶与立柱焊接，横梁与原拱顶空隙用120 mm厚砖墙砌筑填实。

4)施工时应对过道门洞及周边窑体进行可靠支撑。

5)立柱应紧贴原窑壁安装，横梁安装时可局部伸入窑体内，钢架安装完成后，钢架与窑体间空隙应采用细石混凝土或泥浆灌实。

6)有条件时在立柱顶部宜设横向拉结，拉结构件可采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方钢管。

4.3 钢架加钢丝网复合加固法

该方法是在窑洞内部设置小截面拱形钢管支架，并在钢管支架上沿窑内壁辅设钢丝网，在土坯窑洞内部形成钢架支撑承重体系的加固方法，可提高土坯窑承载能力和改善土坯窑抗震性能，该方法可用于整体或局部窑体加固，加固示意图如图7所示。

施工要求：

1)根据窑洞实际情况确定拱型钢架榀数、杆件截面尺寸、钢架弯曲弧线，确定安放位置，拱型钢架可采用焊接薄壁钢管或热轧无缝钢管，钢管截面不宜小于80 mm，壁厚不宜小于2 mm，每榀间距不宜大于1.8 m。

2)拱型钢架应在工厂加工好后现场安装，钢架安装前应放线，钢架脚部应设基础，基础宜采用混凝土，设预埋板，钢架脚部焊于预埋板上，混凝土基础可预制，截面长300 mm，宽200 mm，高300 mm，基础上表面标高不宜高于地面。

3)拱钢架之间应设置檩条，檩条应沿拱圈均匀布置，沿拱圈方向设置不宜小于7道，间距不宜大于700 mm，钢架底部应沿纵向设置檩条。檩条可采用薄壁方钢管，钢管截面不宜小于60 mm×60 mm，壁厚不宜小于2 mm，檩条与钢架采用焊接连接。

4)钢架顶部沿窑洞顶拱圈方向铺设钢网片，钢网片铺设应拉紧，与支架采用点焊搭配绑扎连接。

5)钢架安装完成后，应在钢网片表面采用草泥灰或水泥砂浆进行抹面处理，并在钢构件表面涂刷防锈漆。

6)钢架安装时应与窑墙壁留设10 mm左右空隙，以便钢网片的铺设，钢架安装完成后空隙应采用草泥灰或水泥砂浆填实。

7)采用内钢架加固前，应对窑体裂缝进行修补，修补可采用草泥浆塞缝、抹灰处理。

8)钢架用钢材质量应满足标准规范要求，钢材焊接应符合规范要求。

4.4 钢筋网混凝土内衬加固法

该方法是在土窑内设钢筋混凝土面层，形成钢筋混凝土壳体，从而对窑体起到整体支撑加固作用。钢筋网混凝土内衬加固法示意图如图8所示。

施工要求：

1)钢筋网宜采用HPB300钢筋，直径不小于8 mm，间距不宜超过250 mm，双向组合分布；

2)钢筋网与窑体间宜设锚固锚筋，用以固定钢筋网，钢筋网与窑体间距宜控制在20 mm，锚固筋可采用φ8钢筋压浆锚入窑体内，锚固深度不宜小于150 mm,锚固筋应梅花布置，间距不宜大于750 mm；

3)喷射混凝土面层厚度宜控制在60 mm～80 mm，钢筋保护层厚度20 mm，喷射用混凝土强度等级不宜低于C25;

4)钢筋混凝土面层底部应设基础，基础可采用素混凝土条形基础，基础宽度不宜小于500 mm，深度不宜小于300 mm;

5)混凝土面层及基槽分层喷射或支模浇筑。对土窑应先喷两遍水泥浆挂面再进行细石混凝土分层喷射或支模浇筑；

6)混凝土表面应密实、平整，无裂缝、脱落、空鼓等现象。浇筑完成后应对混凝土进行养护。

4.5 窑体裂缝局部修复法

当土坯窑窑体内局部出现裂缝时，可针对性的对裂缝进行局部修复或加固处理。当裂缝为局部单条分布时，可沿裂缝分布压设钢丝网，然后抹面处理；当裂缝为局部多条分布或纵横向交错分布时，宜在裂缝分布范围内增设焊接钢筋拱架进行局部支撑加固，见图9。

施工要求：

1)采用钢丝网修复窑体裂缝时，应凿除裂缝两侧1 m范围抹灰，并对土坯砌块表面进行清理，钢丝网沿裂缝分布进行铺设，钢丝网每边宽出裂缝不小于400 mm，钢丝网应采用锚固筋与窑体进行锚固，固筋可采用φ6钢筋沿裂缝两侧均匀压浆锚入窑体内，锚固深度不宜小于120 mm,钢丝网表面用草泥灰或水泥砂浆进行抹面。

2)采用焊接钢筋拱架局部支撑加固时，可根据裂缝分布范围均匀布置2榀～3榀钢筋拱，每榀钢筋拱间距宜为1 m左右，钢筋拱可采用φ25的钢筋制作，钢筋拱间采用纵向短筋进行连接，形成钢筋拱架，纵向短筋沿拱圈方向均匀布置，间距控制在500 mm左右，直径不小于φ16。

3)采用焊接钢筋拱架局部支撑加固时，宜将增设钢筋网开槽安装于窑体土坯砌块内，安装前应清除裂缝范围内抹灰，并对土坯砌块表面进行清理，根据钢筋拱架布置进行放线开槽，后焊接安装钢架拱架，最后表面采用草泥灰或水泥砂浆进行抹面处理。

4)钢筋拱脚部应设素混凝土基础，尺寸可根据实际情况确定。

5)窑体裂缝修复、加固时，应对窑体局部进行可靠支撑，确保施工安全。

5 结论与建议

本文针对山西省某试点村的现存联排土坯窑危险房屋的主要重大危险点进行了成因分析。在对试点房屋加固改造的过程中根据房屋病害情况针对性选择加固改造处理办法，当同种病害有多种加固改造方法时，将各种加固改造方法试点实施，以便后续农村危房改造借鉴、选择，对日后的危险土窑洞加固改造工作有一定的参考意义。