白 旭 楊虎城 霍治澎 孫 強(qiáng)

（延安大學(xué)， 陜西 延安 716000）

0 前言

窯洞時(shí)一種特殊形式的砌體結(jié)構(gòu)，由于砌體結(jié)構(gòu)本身具有易脆、易斜等缺陷，加之許多砌體結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)、施工方面還存在一定的問(wèn)題，從而導(dǎo)致裂縫問(wèn)題頻繁發(fā)生，不僅會(huì)影響建筑物的外觀形象，還涉及到工程質(zhì)量問(wèn)題。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，砌體結(jié)構(gòu)新型加固技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果。砌體結(jié)構(gòu)的承載力、變形力等均有較大的提高，具體加固方式包括嵌筋加固、打包帶加固、鋼帶加固等，提高了砌體結(jié)構(gòu)建筑的工程質(zhì)量。

1 磚窯洞裂縫成因

1.1 地基不均勻沉降

石窯和磚窯產(chǎn)生的裂縫主要以橫向裂縫為主。其主要原因是由于窯洞地基產(chǎn)生不均勻沉降，其沉降面與裂縫走向有關(guān)[1]。許多砌體式窯洞的設(shè)計(jì)施工并不合理，部分窯洞建筑在開工前未能對(duì)工程地質(zhì)進(jìn)行細(xì)致的勘測(cè)，采集數(shù)據(jù)不能正確反映建筑物地下水，土層性質(zhì)及各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)參數(shù)。土體地基多呈現(xiàn)軟硬分布不均的情況，地基柔軟部分易下沉幅度過(guò)大，導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)發(fā)生自然傾斜，從而引起裂縫，其走向?yàn)槠叫杏诟G面，距窯面大約兩米處。

1.2 局部部位壓重過(guò)大

局部豎向裂縫主要產(chǎn)生在挑檐等局部受力較大的部位，由于窯洞頂部覆土過(guò)厚，在雨季時(shí)自重增加量過(guò)大，加之窯洞材料的強(qiáng)度低，整體性差導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)，加之窯洞材料的強(qiáng)度低，整體性差導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

1.3 砌體材料特性

砌體式窯洞容易因?yàn)闊崦浝淇s而發(fā)生形變，如若土體與墻體所采用的材料存在較大差異，不同部位的熱脹冷縮情況也有所差異，接觸表面自然容易產(chǎn)生位移，從而增大了砌體的剪應(yīng)力，導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。當(dāng)前，砌體式窯洞所使用的墻體材料一般為灰砂磚，但由于大多數(shù)灰砂磚質(zhì)量較差，容易受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。同時(shí)，灰砂磚光滑、粘性差，如若砂漿與灰砂磚接觸不良，粘合效果不佳，則容易降低灰砂磚之間的抗拉強(qiáng)度，并引發(fā)砌體結(jié)構(gòu)裂縫。

2 砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究概述

2.1 鋼帶加固技術(shù)

鋼帶加固技術(shù)的主要特點(diǎn)在于簡(jiǎn)便易行、成本低廉，現(xiàn)今，鋼帶加固技術(shù)在砌體結(jié)構(gòu)加固方面已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，主要是將鋼帶制成條形狀或網(wǎng)形狀后均勻鋪在構(gòu)件上，通過(guò)鋼帶來(lái)加緊、固定砌體結(jié)構(gòu)，以降低砌體結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生率。有關(guān)研究顯示，利用鋼帶加固技術(shù)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固以后，砌體的抗剪力、承載力以及抗震性能均有了較大的提高，而且全部結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出對(duì)稱穩(wěn)定的性能，防止墻體發(fā)生脆性破壞[2]。砌體式窯洞對(duì)砌體的抗剪力、承載力和抗震性能有較高要求，鋼帶加固技術(shù)非常適合窯洞砌體結(jié)構(gòu)的加固。

2.2 玻璃纖維復(fù)合材料加固技術(shù)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種新型的建筑材料，利用此種材料對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，性能良好。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有部分學(xué)者在研究過(guò)程中將玻璃纖維復(fù)合材料制成條狀、網(wǎng)狀，并均勻粘貼在砌體結(jié)構(gòu)表面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力、粘結(jié)性能、抗拉能力等均有了較大的提高，從而在一定程度上提高了砌體結(jié)構(gòu)的抗裂水平以及抗剪承載力，并改善了墻片累積損傷，墻體剛度退化速度也有所減緩。值得注意的是，碳纖維復(fù)合材料加固價(jià)格相對(duì)較為昂貴，增加了建筑施工的成本，從而限制了推廣使用范圍，而經(jīng)過(guò)研究改良之后的玻璃纖維復(fù)合材料僅是碳纖維的1/6，加固成本有所降低，使用范圍自然也會(huì)有所擴(kuò)大，在砌體式窯洞的加固方面有廣闊的前景。

2.3 嵌筋加固技術(shù)

嵌筋加固技術(shù)主要指的是運(yùn)用配筋砌體原理將鋼筋嵌入水平灰縫中，從而提高砌體結(jié)構(gòu)的承載力與變形力，降低墻體耗能，此種加固技術(shù)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且施工極為方便，每平方米按所使用的鋼筋重量約為2kg，加固成本低而運(yùn)用價(jià)值高。業(yè)內(nèi)學(xué)者曾經(jīng)將鋼筋嵌入水平灰縫后進(jìn)行了低周反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)砌體開裂荷載與極限荷載分別提高了9%、18%。由于嵌筋加固技術(shù)低成本的特性，目前在砌體式窯洞加固過(guò)程中已經(jīng)得到運(yùn)用。

2.4 打包帶加固技術(shù)

打包帶加固技術(shù)主要是將打包帶制成條狀、網(wǎng)狀以后再緊箍在墻體上，此種加固技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格低廉、抗拉能力強(qiáng)、使用年限長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)便。打包帶抗拉強(qiáng)度與溫度有著密不可分的聯(lián)系，長(zhǎng)期暴露在陽(yáng)光下的打包帶因室外溫度過(guò)高而降低抗拉效果，而磚窯洞并不會(huì)暴露在陽(yáng)光下，所以打包帶加固技術(shù)可以在窯洞砌體加固中得到很好運(yùn)用。

3 磚窯洞加固技術(shù)

窯洞是一種拱結(jié)構(gòu)，而拱形結(jié)構(gòu)最顯著的受力特點(diǎn)就是對(duì)支座位移比較敏感，上述四種砌體式窯洞加固技術(shù)通過(guò)改變墻體的水平荷載作用、減小位移來(lái)提高抗震、抗變形性能，且具有施工簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益良好。

鋼帶加固技術(shù)主要是通過(guò)鋼帶的約束來(lái)提高砌體式窯洞的抗震性能與平面內(nèi)剪力。但從另一方面來(lái)看，砌體結(jié)構(gòu)已經(jīng)由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檠有云茐?，在?shí)際的施工過(guò)程中，為了改變破壞模式施工人員必須要嚴(yán)格把握配筋率（一般為0.27%），而且最好采用矩形網(wǎng)格形式的形式進(jìn)行加固，其次優(yōu)先采用單面加固模式。

玻璃纖維復(fù)合材料加固技術(shù)雖然抗震能力較好，但容易因?yàn)槲灰频脑黾佣霈F(xiàn)空鼓和剝離等情況，也容易發(fā)生側(cè)面變形。因此，在實(shí)際施工的過(guò)程中可通過(guò)增加錨固的方式來(lái)推移空鼓和剝離情況的出現(xiàn)，為有效抑制側(cè)面變形還需要在墻體兩側(cè)增加夾具。除此之外，玻璃纖維復(fù)合材料的加固層數(shù)一般不超過(guò) 2層，且加固時(shí)最好采用45°斜向粘貼。

在嵌筋加固技術(shù)中，配筋率與開裂荷載值往往呈正相關(guān)，因此，在實(shí)際的施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)選擇較粗的鋼筋與較大的嵌筋距離，而且與雙面嵌筋相比，單面嵌筋可以適當(dāng)提高開裂荷載值。還需要嚴(yán)格控制開槽位置和深度，深度一般大于50mm。

打包帶加固的主要優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格低廉，并且不會(huì)對(duì)窯洞的使用產(chǎn)生太大影響，因此，此種加固技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)具有較高的運(yùn)用價(jià)值。但在實(shí)際的加固施工過(guò)程中，必須要將打包帶拉緊緊貼墻面，橫向拉結(jié)，并在打包帶上增加砂漿保護(hù)層，充分發(fā)揮打包帶的作用與價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)在砌體結(jié)構(gòu)新型加固技術(shù)研究方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，嵌筋加固技術(shù)、鋼帶加固技術(shù)等均在建筑工程中得到了較為廣泛的運(yùn)用。將現(xiàn)有砌體結(jié)構(gòu)加固理論與陜北磚窯洞加固相結(jié)合，在加固過(guò)程中可以根據(jù)具體情況選擇合理的加固技術(shù)，從而不斷提高窯洞施工的整體質(zhì)量，傳承和發(fā)展具有陜北特色的窯洞建筑。