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        山西省某地聯(lián)排土坯窯重大危險(xiǎn)點(diǎn)加固改造技術(shù)的研究

        2018-12-19 03:14:34王茂桑史明祥
        山西建筑 2018年33期
        關(guān)鍵詞:窯體土坯門(mén)洞

        王茂桑 史明祥

        (山西省建筑科學(xué)研究院,山西 太原 030012)

        1 概述

        《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)三年行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確了我國(guó)在2020年要確保全面脫貧,根據(jù)意見(jiàn)精神,山西省住建廳、省發(fā)改委、省財(cái)政廳聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于下達(dá)2017年農(nóng)村危房改造任務(wù)的通知》(晉建村字〔2017〕37號(hào))文件,對(duì)省內(nèi)現(xiàn)存農(nóng)村危險(xiǎn)房屋展開(kāi)加固改造工作,并委托我院對(duì)某示范村現(xiàn)存的大量土坯窯洞進(jìn)行改造加固技術(shù)指導(dǎo)。

        2 項(xiàng)目概況

        該示范村有30余戶危房,主要為聯(lián)排土坯窯。土坯窯多為聯(lián)排布置,每戶3孔~5孔窯,窯寬和窯高多為2.6 m~2.8 m,如圖1,圖2所示為該村聯(lián)排土坯窯的典型示意圖。

        3 聯(lián)排土坯窯主要危險(xiǎn)點(diǎn)分析

        經(jīng)過(guò)調(diào)查走訪,該村土坯窯主要存在的危險(xiǎn)點(diǎn)包括:窯內(nèi)過(guò)道開(kāi)裂、窯拱裂縫變形、窯腿受損、外墻受損、地基基礎(chǔ)不穩(wěn)、窯體滲水等。其中室內(nèi)變形開(kāi)裂嚴(yán)重影響了房屋的安全性,威脅使用者人身安全,隨時(shí)可能發(fā)育成為局部或整體坍塌事故,屬于重大危險(xiǎn)點(diǎn)。

        3.1 窯內(nèi)過(guò)道開(kāi)裂

        窯內(nèi)過(guò)道門(mén)洞頂兩側(cè)環(huán)向裂縫,該裂縫多為沿門(mén)洞兩側(cè)平行分布,裂縫兩側(cè)拱券土坯發(fā)生錯(cuò)動(dòng),在土坯窯中該裂縫較普遍存在,如圖3所示。該裂縫主要由過(guò)道門(mén)洞頂土坯券拱及土坯間抗剪承載力不足引起,已嚴(yán)重影響窯體整體承載。

        3.2 窯拱裂縫變形

        窯拱縱向裂縫、縱橫向交錯(cuò)裂縫,拱曲面明顯變形,見(jiàn)圖4。該危險(xiǎn)主要因窯頂排水不暢,窯體土坯券拱受潮、浸水,土坯強(qiáng)度降低,造成窯拱承載力不足、發(fā)生變形;另外,少部分是因地基不均勻沉降、窯腿寬度不足所造成的。該類(lèi)危險(xiǎn)嚴(yán)重影響窯體整體承載。

        4 聯(lián)排土坯窯加固維修方法

        根據(jù)該村選定的試點(diǎn)土坯窯的病害情況,針對(duì)性提出以下加固維修處理辦法。

        4.1 過(guò)道門(mén)洞磚拱券托換加固處理辦法

        該方法是在過(guò)道門(mén)洞內(nèi)新砌磚拱券托換原門(mén)洞土坯拱券,對(duì)過(guò)道門(mén)洞周?chē)G體起到支撐托換加固作用,如圖5所示。

        施工要求:

        1)施工時(shí)應(yīng)對(duì)窯拱券進(jìn)行可靠支撐,確保結(jié)構(gòu)安全;

        2)磚砌拱券承重體系墻采用120 mm磚墻,門(mén)洞兩側(cè)采用240 mm磚墻,拱券采用一券磚拱,砌筑墻磚強(qiáng)度MU10燒結(jié)磚,砂漿采用M10水泥砂;

        3)砌磚施工前,應(yīng)對(duì)門(mén)洞周邊墻體鑿出砌墻厚度,磚墻底應(yīng)設(shè)磚放腳基礎(chǔ),基礎(chǔ)寬300 mm,高240 mm;

        4)砌筑磚墻在120磚墻和240磚墻交接處應(yīng)咬槎砌筑;

        5)當(dāng)過(guò)道門(mén)洞拱高小于300 mm時(shí),拱頂可用預(yù)制鋼筋混凝土過(guò)梁代替券拱,混凝土過(guò)梁截面高度不小于180 mm,寬250 mm,梁底3φ12、梁頂2φ12、箍筋φ6@200;過(guò)梁可延墻厚方向設(shè)置3道,過(guò)梁與窯體間空隙應(yīng)用水泥砂漿填實(shí)。

        4.2 過(guò)道門(mén)洞鋼架支撐加固法

        該方法是在過(guò)道門(mén)洞兩端設(shè)置鋼架,對(duì)過(guò)道門(mén)洞頂窯體起到支撐加固作用,加固示意圖如圖6所示。

        施工要求:

        1)立柱采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管,橫梁采用120 mm×80 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管。

        2)立柱下設(shè)配筋混凝條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)高宜為200 mm,配筋為上下各3根φ12鋼筋,箍筋φ6@200;基礎(chǔ)頂設(shè)預(yù)埋板,立柱焊于預(yù)埋板上,預(yù)埋板錨筋4根φ12鋼筋,埋板-8×220×100 mm。

        3)施工應(yīng)先做基礎(chǔ),后安裝立柱,最后橫梁置于立柱頂與立柱焊接,橫梁與原拱頂空隙用120 mm厚磚墻砌筑填實(shí)。

        4)施工時(shí)應(yīng)對(duì)過(guò)道門(mén)洞及周邊窯體進(jìn)行可靠支撐。

        5)立柱應(yīng)緊貼原窯壁安裝,橫梁安裝時(shí)可局部伸入窯體內(nèi),鋼架安裝完成后,鋼架與窯體間空隙應(yīng)采用細(xì)石混凝土或泥漿灌實(shí)。

        6)有條件時(shí)在立柱頂部宜設(shè)橫向拉結(jié),拉結(jié)構(gòu)件可采用120 mm×60 mm×4 mm矩形薄壁方鋼管。

        4.3 鋼架加鋼絲網(wǎng)復(fù)合加固法

        該方法是在窯洞內(nèi)部設(shè)置小截面拱形鋼管支架,并在鋼管支架上沿窯內(nèi)壁輔設(shè)鋼絲網(wǎng),在土坯窯洞內(nèi)部形成鋼架支撐承重體系的加固方法,可提高土坯窯承載能力和改善土坯窯抗震性能,該方法可用于整體或局部窯體加固,加固示意圖如圖7所示。

        施工要求:

        1)根據(jù)窯洞實(shí)際情況確定拱型鋼架榀數(shù)、桿件截面尺寸、鋼架彎曲弧線,確定安放位置,拱型鋼架可采用焊接薄壁鋼管或熱軋無(wú)縫鋼管,鋼管截面不宜小于80 mm,壁厚不宜小于2 mm,每榀間距不宜大于1.8 m。

        2)拱型鋼架應(yīng)在工廠加工好后現(xiàn)場(chǎng)安裝,鋼架安裝前應(yīng)放線,鋼架腳部應(yīng)設(shè)基礎(chǔ),基礎(chǔ)宜采用混凝土,設(shè)預(yù)埋板,鋼架腳部焊于預(yù)埋板上,混凝土基礎(chǔ)可預(yù)制,截面長(zhǎng)300 mm,寬200 mm,高300 mm,基礎(chǔ)上表面標(biāo)高不宜高于地面。

        3)拱鋼架之間應(yīng)設(shè)置檁條,檁條應(yīng)沿拱圈均勻布置,沿拱圈方向設(shè)置不宜小于7道,間距不宜大于700 mm,鋼架底部應(yīng)沿縱向設(shè)置檁條。檁條可采用薄壁方鋼管,鋼管截面不宜小于60 mm×60 mm,壁厚不宜小于2 mm,檁條與鋼架采用焊接連接。

        4)鋼架頂部沿窯洞頂拱圈方向鋪設(shè)鋼網(wǎng)片,鋼網(wǎng)片鋪設(shè)應(yīng)拉緊,與支架采用點(diǎn)焊搭配綁扎連接。

        5)鋼架安裝完成后,應(yīng)在鋼網(wǎng)片表面采用草泥灰或水泥砂漿進(jìn)行抹面處理,并在鋼構(gòu)件表面涂刷防銹漆。

        6)鋼架安裝時(shí)應(yīng)與窯墻壁留設(shè)10 mm左右空隙,以便鋼網(wǎng)片的鋪設(shè),鋼架安裝完成后空隙應(yīng)采用草泥灰或水泥砂漿填實(shí)。

        7)采用內(nèi)鋼架加固前,應(yīng)對(duì)窯體裂縫進(jìn)行修補(bǔ),修補(bǔ)可采用草泥漿塞縫、抹灰處理。

        8)鋼架用鋼材質(zhì)量應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,鋼材焊接應(yīng)符合規(guī)范要求。

        4.4 鋼筋網(wǎng)混凝土內(nèi)襯加固法

        該方法是在土窯內(nèi)設(shè)鋼筋混凝土面層,形成鋼筋混凝土殼體,從而對(duì)窯體起到整體支撐加固作用。鋼筋網(wǎng)混凝土內(nèi)襯加固法示意圖如圖8所示。

        施工要求:

        1)鋼筋網(wǎng)宜采用HPB300鋼筋,直徑不小于8 mm,間距不宜超過(guò)250 mm,雙向組合分布;

        2)鋼筋網(wǎng)與窯體間宜設(shè)錨固錨筋,用以固定鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)與窯體間距宜控制在20 mm,錨固筋可采用φ8鋼筋壓漿錨入窯體內(nèi),錨固深度不宜小于150 mm,錨固筋應(yīng)梅花布置,間距不宜大于750 mm;

        3)噴射混凝土面層厚度宜控制在60 mm~80 mm,鋼筋保護(hù)層厚度20 mm,噴射用混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C25;

        4)鋼筋混凝土面層底部應(yīng)設(shè)基礎(chǔ),基礎(chǔ)可采用素混凝土條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)寬度不宜小于500 mm,深度不宜小于300 mm;

        5)混凝土面層及基槽分層噴射或支模澆筑。對(duì)土窯應(yīng)先噴兩遍水泥漿掛面再進(jìn)行細(xì)石混凝土分層噴射或支模澆筑;

        6)混凝土表面應(yīng)密實(shí)、平整,無(wú)裂縫、脫落、空鼓等現(xiàn)象。澆筑完成后應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

        4.5 窯體裂縫局部修復(fù)法

        當(dāng)土坯窯窯體內(nèi)局部出現(xiàn)裂縫時(shí),可針對(duì)性的對(duì)裂縫進(jìn)行局部修復(fù)或加固處理。當(dāng)裂縫為局部單條分布時(shí),可沿裂縫分布?jí)涸O(shè)鋼絲網(wǎng),然后抹面處理;當(dāng)裂縫為局部多條分布或縱橫向交錯(cuò)分布時(shí),宜在裂縫分布范圍內(nèi)增設(shè)焊接鋼筋拱架進(jìn)行局部支撐加固,見(jiàn)圖9。

        施工要求:

        1)采用鋼絲網(wǎng)修復(fù)窯體裂縫時(shí),應(yīng)鑿除裂縫兩側(cè)1 m范圍抹灰,并對(duì)土坯砌塊表面進(jìn)行清理,鋼絲網(wǎng)沿裂縫分布進(jìn)行鋪設(shè),鋼絲網(wǎng)每邊寬出裂縫不小于400 mm,鋼絲網(wǎng)應(yīng)采用錨固筋與窯體進(jìn)行錨固,固筋可采用φ6鋼筋沿裂縫兩側(cè)均勻壓漿錨入窯體內(nèi),錨固深度不宜小于120 mm,鋼絲網(wǎng)表面用草泥灰或水泥砂漿進(jìn)行抹面。

        2)采用焊接鋼筋拱架局部支撐加固時(shí),可根據(jù)裂縫分布范圍均勻布置2榀~3榀鋼筋拱,每榀鋼筋拱間距宜為1 m左右,鋼筋拱可采用φ25的鋼筋制作,鋼筋拱間采用縱向短筋進(jìn)行連接,形成鋼筋拱架,縱向短筋沿拱圈方向均勻布置,間距控制在500 mm左右,直徑不小于φ16。

        3)采用焊接鋼筋拱架局部支撐加固時(shí),宜將增設(shè)鋼筋網(wǎng)開(kāi)槽安裝于窯體土坯砌塊內(nèi),安裝前應(yīng)清除裂縫范圍內(nèi)抹灰,并對(duì)土坯砌塊表面進(jìn)行清理,根據(jù)鋼筋拱架布置進(jìn)行放線開(kāi)槽,后焊接安裝鋼架拱架,最后表面采用草泥灰或水泥砂漿進(jìn)行抹面處理。

        4)鋼筋拱腳部應(yīng)設(shè)素混凝土基礎(chǔ),尺寸可根據(jù)實(shí)際情況確定。

        5)窯體裂縫修復(fù)、加固時(shí),應(yīng)對(duì)窯體局部進(jìn)行可靠支撐,確保施工安全。

        5 結(jié)論與建議

        本文針對(duì)山西省某試點(diǎn)村的現(xiàn)存聯(lián)排土坯窯危險(xiǎn)房屋的主要重大危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了成因分析。在對(duì)試點(diǎn)房屋加固改造的過(guò)程中根據(jù)房屋病害情況針對(duì)性選擇加固改造處理辦法,當(dāng)同種病害有多種加固改造方法時(shí),將各種加固改造方法試點(diǎn)實(shí)施,以便后續(xù)農(nóng)村危房改造借鑒、選擇,對(duì)日后的危險(xiǎn)土窯洞加固改造工作有一定的參考意義。

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