傳統磚石窯洞鑒定改造技術調查研究

王 矗

(太原市建筑工程質量檢測站有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

窯洞是我國西北地區(qū)的一種古老而重要的傳統居住建筑形式，廣泛分布于黃土高原的山西、陜西、河北、內蒙古、甘肅等省。窯洞有就地取材，堅固耐用，冬暖夏涼的優(yōu)點，在歷史的發(fā)展中，窯洞一直被保留了下來。石窯洞作為窯洞的一種形式，是主要由毛石、料石或毛料石砌筑而成的窯洞，窯腿一般用毛料石或毛石砌筑，拱券一般由片石(片狀毛石)砌筑，窯面一般用料石砌筑，并采用石灰漿或水泥砂漿勾縫。磚窯則是以機制燒結磚砌筑而成。石窯洞和磚窯洞主要是以獨立窯洞或聯排式窯洞存在。

隨著我國農村危房改造政策的實施，農村居民住房安全得到了極大地改善。經過近幾年的政策持續(xù)完善和改造工作經驗的積累，在各地危房改造實施過程中已經形成一套科學、合理的完整實施程序。如山西省各地目前已經形成改造前危險性鑒定、改造后質量驗收的精準改造、科學改造、改在實處的科學保障措施。

窯洞作為西北農村地區(qū)常見的居住建筑，在房改造中最常見的就是磚石窯洞，而且占比很大，在部分地區(qū)甚至達改造數量的八九成。我國目前相關標準、規(guī)范中關于窯洞這類建筑形式的技術要求、技術指標幾乎是空白，在窯洞的鑒定改造過程中很難做到有據可依，有標可參，和建造窯洞一樣，僅僅是依據當地的實踐經驗來進行。所以，為了能夠更加真實地鑒定磚石窯洞的危險程度，并且采取可靠的改造措施，對磚石窯洞進行專門的調查研究是很有必要的，也是很有實際指導意義的一項工作。根據房屋結構專業(yè)理論知識，并結合我單位近幾年來關于農村危房改造鑒定的實際工作經驗和一些典型的病害，做了關于磚石窯洞鑒定改造的初步調查研究工作。

2 磚石窯洞結構體系介紹

磚石窯洞的結構體系比較簡單，承重結構是由豎向的墻體(窯腿)與拱頂(拱券)組成，圍護結構為前后墻體，一般前墻主要由門窗構成。磚石窯洞的受力體系主要為拱體與窯腿組成，傳力路線為窯洞拱體頂部荷載(包括覆土、防水、排水面層自重，雜草等恒荷載和人為活動引起的活荷載)由拱券承擔，并傳遞至窯腿，由窯腿向下傳遞至基礎，直至地基土。根據窯洞結構特點，窯洞能夠很好的傳遞豎向荷載，并且豎向荷載對拱結構的牢固性有利，窯洞基本為單層建筑，受壓承載力能夠滿足使用要求。但是窯洞拱券幾乎不能傳遞水平荷載，整體性靠拱券砌石的牢固性決定，所以窯洞的抗震能力非常弱，抗震性能差(如圖1～圖3所示)。

3 常見病害調查

磚石窯洞大多建于二十世紀七八十年代，使用年限大多已經達三四十年，使用時間較久。通過大量的調查，磚石窯洞主要有以下幾類病害：

1)拱頂滲水嚴重，甚至泥皮脫落。此類病害主要是由于農村窯洞頂部一般僅為覆土，表面找坡排水，使用時間較長后，覆土雜草叢生，導致屋頂排水不及時造成覆土長期滲水。為了保溫效果和拱頂牢固，窯洞拱頂覆土較厚，約為1 m，甚至更厚。在長期使用過程中維護不到位，最容易造成窯頂滲水，泥皮脫落，甚至砌石外露，砌筑砂漿粉化脫落，如圖4所示。

2)窯體開裂。窯洞裂縫多見于拱體，一類裂縫為沿拱券弧向的橫裂縫，見圖5；二類裂縫為沿拱券母線的縱裂縫，見圖6；另外還有拱券與背墻或窯臉連接處的開裂現象，見圖7。

3)窯洞地基基礎下沉引起的窯體開裂變形現象。此類現象的發(fā)生主要是窯體周邊排水不暢導致地表水滲入或周邊管道跑水等事故，造成窯洞地基土浸水下沉，地基基礎不均勻沉降導致的窯洞開裂、變形，與常見的房屋不均勻沉降而受損情況類似。

4)窯洞冒頂。此類現象為窯洞拱頂砌石由于滲水、石塊風化，石塊間砂漿或泥漿粉化，在自然條件或人為因素影響下，拱券頂部局部坍塌的現象。

4 危險點判別

磚石窯洞承重結構是由豎向的墻體(窯腿)與拱頂(拱券)組成，窯腿的危險點判別可根據JGJ 125—2016危險房屋鑒定標準[1]以及JGJ/T 363—2014農村住房危險性鑒定標準[2]中砌體結構構件的相關規(guī)定判定是否屬于危險點。其中窯洞拱券可參考JGJ 125—2016危險房屋鑒定標準以及JGJ/T 363—2014農村住房危險性鑒定標準中關于“磚筒拱、扁殼、波形拱筒”的缺陷特征判別。

需要說明的是，一般窯洞很少有受壓承載力不足引起的受力裂縫或變形，窯腿的危險點判別主要是根據非受力裂縫(包括不均勻沉降、收縮裂縫等)進行判別，對于地基基礎變形引起的開裂，判別標準為承重墻體產生單條寬度大于10 mm的沉降裂縫，或產生寬度大于5 mm的多條裂縫(兩條及以上)。對于非沉降裂縫可參考GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準[3]中5.4.6條規(guī)定，承重墻體墻身開裂嚴重，且最大裂縫寬度大于5 mm進行判別。對于拱券來說，拱券為拱結構，根據其受力特點，若出現沿拱券母線的縱向通長裂縫，則可直接判定該窯洞為危險窯洞，若沿母線開裂，但未通長時，裂縫寬度大于2 mm，或裂縫長度超過拱券總長的1/2，則可判定為危險點；拱券曲面有明顯變形，或拱腳處產生明顯位移或錯位，則可判定為危險點。根據大量的調查顯示，窯洞拱頂的滲水是最為突出的病害，并且農村大多數窯洞時間較久，甚至多數采用泥漿砌筑，拱券砌石之間的泥漿散落嚴重，在大面積、嚴重滲水的情況下可能發(fā)生拱頂坍塌事故，所以，窯洞拱頂大面積滲水，泥皮大面積脫落，并且拱券砌石有風化，砌筑砂漿或泥漿散落嚴重的現象時，也可將窯洞拱券判定為危險構件。

5 改造加固技術研究

由于現行國家標準規(guī)范中無窯洞的加固改造相應規(guī)定，對于窯洞的加固改造根據GB 50702—2011砌體結構加固設計規(guī)范[4]中砌體裂縫處理措施，對于大于5 mm的裂縫，可采用壓力注漿，并采用釘掛鋼筋網噴射混凝土法加固處理，鋼筋直徑宜為6 mm，網片網格不大于200 mm，噴射混凝土厚度不小于50 mm，注漿料可選用水泥基注漿料或改性環(huán)氧類注漿料。對于裂縫寬度小于5 mm，大于2 mm的裂縫，可采用壓力注漿，并采用釘掛鋼絲網噴射混凝土法加固處理，鋼絲網直徑宜為2 mm，網格尺寸不大于50 mm，厚度不小于30 mm。對于小于2 mm，大于0.5 mm的裂縫可僅采用注漿處理。對于小于0.5 mm的裂縫裝飾性修復即可。

當拱券出現大面積滲水，泥皮脫落，砌石風化嚴重現象時，應對窯洞拱券整體加固，可采用釘掛鋼筋網，噴射混凝土法整體進行加固。加固時應清理抹灰層，鋼筋網采用L形鋼筋錨固于石砌拱券或磚砌拱券，梅花形布置，間距不大于500 mm，鋼筋直徑宜為6 mm或8 mm，鋼筋網格尺寸不大于250 mm，混凝土強度不低于C20，厚度不小于50 mm，但不宜超過80 mm，加強層應另設基礎，鋼筋網應錨固于基礎，加強層基礎與原基礎牢固連結。采用整體加固法加固拱券時，開裂部位不需另加鋼絲網或鋼筋網加強層。

窯洞屋面應采取防水措施，屋面防水改造時應注意將原覆土層中水分晾干后進行處理施工。舊窯洞改造時應增設窯洞排氣措施，在窯洞拱頂增設排氣孔或在背墻開窗洞口，以保證窯洞內空氣流通，有助于窯洞保持干燥狀態(tài)，維持或延長使用壽命。

6 結語

本文通過大量的調查，從磚石窯洞的介紹，結構體系和傳力路線的簡述，常見病害的調查，鑒定時危險點的判別，至最后加固改造技術的探究進行了簡單研究，總結了以下幾點：

1)磚石窯洞受力特征比較簡單，受壓承載力能夠滿足正常使用要求，但是抗震能力較差。

2)與窯洞開裂、變形相比，拱頂滲水，泥皮脫落，甚至砌石裸露、風化的病害占比較大，也較為突出，在長期滲水的情況下有安全隱患。

3)磚石窯洞危險性鑒定時，危險點的判別在參考相關標準的同時，應根據窯洞的整體病害、損傷程度綜合性判定。

4)磚石窯洞的加固改造主要是參考相關標準構造性的采取加強措施，并應結合實際經驗進行，做到安全、可靠。