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(tǒng)居住建筑形式，廣泛分布于黃土高原的山西、陜西、河北、內(nèi)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(lián)排式窯洞存在。

隨著我國農(nóng)村危房改造政策的實施，農(nóng)村居民住房安全得到了極大地改善。經(jīng)過近幾年的政策持續(xù)完善和改造工作經(jīng)驗的積累，在各地危房改造實施過程中已經(jīng)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(jīng)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(nóng)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(shù)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(jù)可依，有標可參，和建造窯洞一樣，僅僅是依據(jù)當?shù)氐膶嵺`經(jīng)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(jù)房屋結構專業(yè)理論知識，并結合我單位近幾年來關于農(nóng)村危房改造鑒定的實際工作經(jīng)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(jù)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(jīng)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(nóng)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(xiàn)象，見圖7。

3)窯洞地基基礎下沉引起的窯體開裂變形現(xiàn)象。此類現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(jù)JGJ 125—2016危險房屋鑒定標準[1]以及JGJ/T 363—2014農(nóng)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(nóng)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(jù)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(chǎn)生單條寬度大于10 mm的沉降裂縫，或產(chǎn)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(jù)其受力特點，若出現(xiàn)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(chǎn)生明顯位移或錯位，則可判定為危險點。根據(jù)大量的調查顯示，窯洞拱頂?shù)臐B水是最為突出的病害，并且農(nóng)村大多數(shù)窯洞時間較久，甚至多數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(jù)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(wǎng)噴射混凝土法加固處理，鋼筋直徑宜為6 mm，網(wǎng)片網(wǎng)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(wǎng)噴射混凝土法加固處理，鋼絲網(wǎng)直徑宜為2 mm，網(wǎng)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(xiàn)大面積滲水，泥皮脫落，砌石風化嚴重現(xiàn)象時，應對窯洞拱券整體加固，可采用釘掛鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土法整體進行加固。加固時應清理抹灰層，鋼筋網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)或鋼筋網(wǎng)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(nèi)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(jù)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(jīng)驗進行，做到安全、可靠。