生土窑居裂缝控制嵌梁加固系统及其施工工艺 技术领域：
本发明属于建筑加固技术领域，特别涉及一种生土窑居裂缝控制嵌梁加固系统及其施工工艺。
背景技术：
生土窑居在建筑节能领域内占有重要位置。在当今全世界建筑界共同面对全球能源短缺和环境质量问题，积极寻找节能建筑形式和构造的过程中，生土窑居结构形式得到国内外众多学者和专家的青睐。生土窑居结构充分利用覆土的储热能力，白天气温较高时充分吸收热能，夜晚气温较低时再释放出来，具有天然的“冬暖夏凉”特征，是无需耗电的节能又环保的建筑结构形式。但生土窑居结构形式也具有自身结构上的一些缺点，如裂缝问题。在役窑居中往往会出现因四季交替温度应力循环而导致的平行于窑脸方向上的横向通缝。这类横向通缝通常出现于靠近窑脸1~3米的位置，很容易引起窑脸上部覆土的前倾式倒塌。在实地调研的过程中，众多居民都认为，窑洞内部一旦出现这样的横向通缝，就只好人为将其挖塌或任其倒塌，然后重新用土坯沿倒塌的面垒砌至窑顶地面。这样做不但破坏了生土窑居原有结构，也具有一定的危险性。本专利针对横向通缝进行加固处理，提出一种生土窑居的嵌梁加固系统。加固系统的研究不但能够为同类加固问题提供参考，而且对于我国传统窑居文化的保护具有重要意义。
不同于基坑支护问题中的抵抗土体的倾覆和滑移，生土窑居的加固系统只需要考虑前窑脸上部覆土的倾斜倒塌作用，因加固部位位于窑洞洞口上方，居民经常从下方经过，在进行加固设计时不但需要考虑加固系统自重，还需要着重考虑安全性问题。过于沉重的大尺寸的加固系统会严重破坏原有覆土层的承载能力，使得本已裂开的土体部分更加脆弱，加大倒塌的危险。如何设计出轻便实用，又对原状土体破坏较少的加固系统是一个难点问题。
发明内容：
综上所述，为克服现有技术的不足，本发明提供了一种生土窑居裂缝控制嵌梁加固系统及其施工工艺，它既方便实用、又具有较高耐久性和可操作性，该系统不但可以消除平行于窑脸的横向通缝引起的上部土体前倾倒塌危险，还可以抑制横向通缝的进一步发展。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种生土窑居裂缝控制嵌梁加固系统，其中：它包括钢板1、钢梁2、拉杆6及锚固板8，钢板1与钢梁2固定连接后，构成嵌梁，拉杆6两端设置有螺纹，嵌梁与锚固板8通过拉杆6连接，嵌梁左侧设置有刚性垫片3，刚性垫片3左侧设置有硬弹簧5，硬弹簧5左侧用螺母4固定，锚固板8右侧设置有刚性垫片9，刚性垫片9右侧设置有硬弹簧10，硬弹簧10右侧用螺母11固定，整个嵌梁加固系统沿生土窑居的窑深方向，固定在窑顶的覆土层7内。
进一步，所述的拉杆6直径大于等于18mm。
进一步，所述的锚固板8或为钢筋混凝土板或为石板，其厚度为280～320mm。
生土窑居裂缝控制嵌梁加固系统的施工工艺，包括以及步骤：
第一步、搭设施工平台：
a、查找生土窑居中的通缝位置，判断其延伸范围，确认最易倒塌的土体范围；
b、根据判断的倒塌土体范围，选择合适的嵌梁嵌入点，并根据嵌入点搭设脚手架平台；
第二步、嵌梁加固前期施工：
a、制作嵌梁安装槽，依据嵌梁嵌入点位置和拉杆6前端至钢板1内侧的距离对覆土层进行开槽，开槽尺寸大小要能容下钢板1及钢板1左侧所有部件，并有少许余量；
b、制作拉杆孔，在选定的拉杆孔位置，由窑脸水平向内进行打孔，拉杆孔深度通常如下：
拉杆孔深度∈[1m，窑洞覆土厚度-1m]
拉杆孔的长度应不短于通缝位置向后3m左右，即：
由窑脸向内水平打孔长度≥窑脸至横向通缝的距离+3m；
c、制作拉杆槽，在形成的拉杆孔后部，沿拉杆孔延伸方向进行开槽，开槽的宽度只需使拉杆轻松穿过，开槽的深度低于拉杆的设置深度，开槽直至锚固板8预设位置；
d、制作锚固板安装槽，在锚固板8预设位置处，按照锚固板8的尺寸向下开槽，并预设手动操作空间；
第三步、嵌梁加固：
a、将钢梁2与钢板1进行焊接，形成嵌梁。在嵌梁相应位置设置小孔，以使拉杆穿过，并将嵌梁固定于嵌梁安装槽内；
b、将锚固板8安装于锚固板安装槽内；
c、在拉杆6的一端依次安装刚性垫片3、硬弹簧5和螺母4，抬起拉杆6的另一端，使其依次穿过嵌梁预设的小孔、覆土层前部的拉杆孔、覆土层后部设置的拉杆槽以及锚固板8；
d、在锚固板8右侧设置刚性垫片3，在刚性垫片3右侧安装硬弹簧5和螺母4，并拧紧；
第四步、嵌梁加固后期处理：
a、在覆土层后部的拉杆槽部分用土回填平整并夯实；
b、在窑脸上部嵌梁安装槽处采用草泥灰回填抹面，使表面平整。
本发明的有益效果为：
(1)解决了生土窑居前端上部土体的倾斜倒塌问题：窑居居民不必再采用任其倒塌然后修补的被动方法。
(2)加固系统嵌入部分轻便，对原状土地扰动较小，施工安全性较高。
(3)锚固两端采用硬弹簧施加预应力，使得整个系统适应于温度应力的循环变化，耐久性较高。
(4)整个系统水平方正，便于施工，同时也减少了对窑洞顶部覆土层的扰动。
(5)加固系统取材简单方便，充分利用前端嵌梁的作用力，增加钢板扩大作用面积，不但分散了作用于原状土的应力，而且更加有效地阻止了土体的前倾式坍塌。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1的A-A剖视图；
图3为本发明图1中B的局部放大图；
图4为本发明图1中C的局部放大图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，嵌梁加固系统沿生土窑居的窑深方向，固定在窑顶的覆土层7内，嵌梁加固系统包括钢板1、钢梁2、拉杆6及锚固板8，钢板1与钢梁2固定连接后，构成嵌梁，拉杆6两端设置有螺纹，嵌梁与锚固板8通过拉杆6连接，嵌梁左侧设置有刚性垫片3，刚性垫片3左侧设置有硬弹簧5，硬弹簧5左侧用螺母4固定，锚固板8右侧设置有刚性垫片9，刚性垫片9右侧设置有硬弹簧10，硬弹簧10右侧用螺母11固定，拉杆采用直径为24mm的钢筋，拉杆6两端设置有螺纹，锚固板8采用钢筋混凝土板，其厚度为300mm，具体施工步骤为：
第一步、搭设施工平台：
a、查找生土窑居中的通缝位置，判断其延伸范围，确认最易倒塌的土体范围；
b、根据判断的倒塌土体范围，选择合适的嵌梁嵌入点，并根据嵌入点搭设脚手架平台，嵌入点的深度系指窑顶覆土层地面向下至嵌入点的距离，即以窑顶覆土层地表面为水平零点；
第二步、嵌梁加固前期施工：
a、制作嵌梁安装槽，依据嵌梁嵌入点位置和拉杆6前端至钢板1内侧的距离对覆土层进行开槽，开槽尺寸大小要能容下钢板1及钢板1左侧所有部件，并有少许余量；
b、制作拉杆孔，在选定的拉杆孔位置，由窑脸水平向内进行打孔，拉杆孔深度通常如下：
拉杆孔深度∈[1m，窑洞覆土厚度-1m]
拉杆孔的长度应不短于通缝位置向后3m左右，即：
由窑脸向内水平打孔长度≥窑脸至横向通缝的距离+3m；
c、制作拉杆槽，在形成的拉杆孔后部，沿拉杆孔延伸方向进行开槽，开槽的宽度只需使拉杆轻松穿过，开槽的深度低于拉杆的设置深度，开槽直至锚固板8预设位置，通常情况下，尺寸设置应符合以下表达式：
拉杆孔长度+拉杆槽长度≥拉杆长度＞窑洞深度
拉杆槽深度≥拉杆孔深度≥拉杆设置深度
锚固板直径或宽度≥拉杆槽宽度≥拉杆孔直径
d、制作锚固板安装槽，在锚固板8预设位置处，按照锚固板8的尺寸向下开槽，并预设手动操作空间；
第三步、嵌梁加固：
a、将钢梁2与钢板1进行焊接，构成嵌梁。在嵌梁相应位置设置小孔，以使拉杆6穿过，并将嵌梁固定于嵌梁安装槽内；
b、将锚固板8安装于锚固板安装槽内；
c、在拉杆的一端依次安装刚性垫片3、硬弹簧5和螺母4，抬起拉杆6的另一端，使其依次穿过嵌梁预设的小孔、覆土层前部的拉杆孔、覆土层7后部设置的拉杆槽以及锚固板8；
d、在锚固板8右侧设置刚性垫片3，在刚性垫片3右侧安装硬弹簧5和螺母4，并拧紧；
第四步、嵌梁加固后期处理：
a、在覆土层后部的拉杆槽部分用土回填平整并夯实；
b、在窑脸上部嵌梁安装槽处采用草泥灰回填抹面，使表面平整。