大型波浪雙曲金屬屋面施工質(zhì)量控制技術(shù)研究

耿 彬

（中鐵建設(shè)集團南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展和人們對建筑外觀和結(jié)構(gòu)性能的不斷追求，金屬屋面作為一種重要的屋面形式逐漸得到了廣泛應(yīng)用，金屬屋面的造型也隨著人們對于美學功能需求的提高而越獨特［1］。然而，造型獨特的金屬屋面的施工質(zhì)量控制面臨著一系列挑戰(zhàn)和難題［2-5］。首先，其特殊的造型和結(jié)構(gòu)使得施工難度相對較高，需要采用合理的施工方法和技術(shù)手段來保證施工質(zhì)量。其次，金屬材料的特性決定了在施工過程中需要特別注意腐蝕、熱膨脹等問題，以免對屋面的使用壽命和性能產(chǎn)生不利影響［6］。此外，由于造型獨特的金屬屋面一般具有較大的面積和復雜的結(jié)構(gòu)形式，施工過程中的質(zhì)量控制顯得尤為重要。

因此，為了保證造型獨特金屬屋面的施工質(zhì)量和使用性能，需要對施工過程進行全面的分析和控制。本文依托的工程為廈門某新建高鐵站站房工程，該項目的屋面形式為大型波浪雙曲金屬屋面，屋面造型非常獨特的同時也給施工質(zhì)量控制帶來不少的困難和挑戰(zhàn)。本文旨在研究大型波浪雙曲金屬屋面施工質(zhì)量控制方法，通過理論分析和實踐案例研究，探討有效的屋面成型質(zhì)量控制措施。希望通過本研究的成果，能夠為大型波浪雙曲金屬屋面的施工提供科學的指導和參考，提高施工質(zhì)量和屋面的性能，推動金屬屋面在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用進一步發(fā)展。

1 項目概況

廈門某新建高鐵站站房工程位于廈門市集美區(qū)，站房總建筑面積為49 334 m2，站房主體屋面高度為55.50 m，最低點23.60 m，屋面按100 年一遇基本風壓設(shè)計，站房鋁鎂錳金屬屋面程順軌方向由1/I-01 軸至1/I-24軸結(jié)構(gòu)長度為247.8 m，垂軌方向由I-A軸至I-S軸結(jié)構(gòu)寬度為255 m，如圖1 所示，該項目金屬屋面整體為波浪形雙曲面高差達31.9 m，是我國最具典型特色的站房大坡度雙曲金屬屋面，本項目的社會關(guān)注度和影響力很高，屋面施工質(zhì)量需要進行嚴格的控制。

圖1 站房屋面鳥瞰圖Fig.1 Aerial View of Station House Facade

2 屋面系統(tǒng)組成及施工

2.1 屋面系統(tǒng)組成

本項目屬于大型波浪雙曲屋面，屋面為直立鎖邊屋面系統(tǒng)，屋面系統(tǒng)包含：直立鎖邊鋁鎂錳屋面系統(tǒng)、屋面天溝排水系統(tǒng)、采光天窗系統(tǒng)、防墜落系統(tǒng)、馬道系統(tǒng)、電動遮陽簾系統(tǒng)等組成。建筑外形為空間三維曲面結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點均需放樣后方能確定定位坐標。固定屋面檁條的檁托板數(shù)量龐大，檁托板節(jié)點的定位隨建筑造型起伏變化，屋蓋周邊和天窗區(qū)域的變形網(wǎng)格單元多，節(jié)點定位坐標具有唯一性，定位測量復雜，施工精度要求高。

2.2 屋面系統(tǒng)施工

本項目屋面屬于直立鎖邊屋面系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較好適配于大型波浪雙曲的造型。由于屋面造型較為獨特，施工工藝可按照以下的流程進行：

屋面放線定位?次檁條安裝?0.8 mm 厚底鋼板正打安裝?隔汽層、轉(zhuǎn)換層和保溫棉安裝?幾字襯檁安裝?1.5 mm 厚TPO 防水卷材鋪貼?高強T 型鋁質(zhì)支座安裝?1.1 mm 鋁鎂錳合金屋面板安裝及立邊咬合?泛水及屋面板其它收邊施工?屋面施工驗收。

3 屋面施工質(zhì)量控制

根據(jù)上述施工工藝流程，對每一施工步驟按照相關(guān)要求采取針對性的質(zhì)量控制措施。

3.1 屋面放線定位

屋面放線定位是屋面系統(tǒng)施工的首要步驟，通過該項工作，可以確保屋面系統(tǒng)在施工過程中的準確性和精度［7］。為保證屋面放線定位的質(zhì)量，其施工質(zhì)量控制應(yīng)包括以下方面：

⑴根據(jù)施工圖紙明確屋面系統(tǒng)的施工邊界、邊界尺寸的定位和實際鋪設(shè)區(qū)域，屋面放線應(yīng)盡量避開孔洞。

⑵建立測量基準點并明確重點控制節(jié)點的位置和尺寸偏差，從而對檁條進行精準調(diào)節(jié)。

3.2 檁條安裝

本項目屋面系統(tǒng)檁條類型為鍍鋅鋼方管檁條，其施工質(zhì)量控制應(yīng)包括以下方面：

⑴在整個屋面范圍內(nèi)確定檁條的安裝位置。為了提高效率，可以使用汽車吊或卷揚機設(shè)備將檁條提升至安裝位置，檁條可以在屋面上橫向或縱向移動，使得檁條準確對齊以確保準確到達安裝位置。

⑵將檁條的安裝可采用分組分區(qū)進行，使用吊機和滑輪組將檁條吊至安裝部位后，由4 人一組依次焊接到檁托上。在安裝前應(yīng)檢查檁條頂面與相鄰檁條的平齊度，確保一組檁條的上表面形成順滑的弧線。如有不平齊情況，需調(diào)整后再焊接。先進行點焊，點焊牢固后由滿焊組焊工負責滿焊，加快安裝速度且保證質(zhì)量。焊接后，需對焊縫及周圍進行防腐處理，使其符合鋼結(jié)構(gòu)主檁條防腐要求。涂刷防腐涂料前，必須清除焊縫表面的焊渣、飛濺和污物［8］。

3.3 底鋼板正打安裝

在鋼底板安裝前，壓型鋼板的安裝應(yīng)在檁條上彈出底板安裝邊線后方可進行，安裝邊線的基準為縱向或橫向軸線，應(yīng)每安裝10塊板進行測放一條壓型鋼板安裝復核線，如果每10 塊板的誤差不超過10 mm，則可以在下一步安裝進行調(diào)節(jié)。但若誤差超過10 mm，必須返工。在安裝完鋼板后，需要在板上彈出屋面的縱橫軸線，作為后續(xù)工序安裝的控制線。這樣可以確保后續(xù)工序的準確性和順利進行。

3.4 隔汽層、轉(zhuǎn)換層和保溫棉安裝

隔汽層、轉(zhuǎn)換層和保溫棉是屋面系統(tǒng)的3 個不同的材料功能層［9］，其施工應(yīng)分別進行質(zhì)量控制。

3.4.1 隔汽層

為了確保屋面系統(tǒng)的安全性，隔汽層采用0.3 mm厚度的PE 膜，其防火等級不低于B1 級。在進行隔汽層的鋪裝之前，首先需要進行徹底的清理和檢查鋼底板上的雜物。然后將PE 膜卷材平整地滿鋪在鋼底板的上部。為了有效防止水汽滲透，PE 膜的鋪設(shè)應(yīng)采用錯縫搭接的方式，搭接的寬度必須在50～100 mm 之間，以確保沒有任何露鋪的部位。在施工過程中，PE膜必須與鋼底板之間實現(xiàn)滿鋪并保持平整，同時要確保固定牢靠且表面沒有污染。施工人員應(yīng)特別注意隔汽膜搭接部位的完整性，不允許有任何破損。在安裝保溫棉之前，必須對已完成安裝的PE 膜進行仔細檢查，如發(fā)現(xiàn)有損壞的部位，應(yīng)立即進行及時的更換處理。

3.4.2 轉(zhuǎn)換層

在本工程中，轉(zhuǎn)換層采用幾字型檁條進行安裝。幾字型檁條通過自攻釘與幾字型襯檁支撐兩側(cè)進行固定。同時，幾字型襯檁也通過自攻釘與次檁條連接起來固定。在此基礎(chǔ)上，幾字型檁條固定在次檁條的上方。為了確保安裝質(zhì)量，相鄰幾字型襯檁支撐之間的間距必須嚴格控制，不得超過設(shè)計要求的間距?？v向相鄰的兩個幾字型檁條的端頭需要連續(xù)搭接，搭接的長度應(yīng)在30～50 mm 之間。幾字型檁條的密度必須按照設(shè)計要求嚴格掌控，同時直線度也不能超出相關(guān)規(guī)定。

3.4.3 保溫棉

鋪設(shè)保溫棉前，需要確定鋪設(shè)方式和尺寸，對其進行裁剪下料，使得裁剪邊緣的直線誤差在5 mm 以內(nèi)，而拼接縫的誤差不得超過2 mm，鋪設(shè)應(yīng)從一側(cè)開始，并逐漸向另一側(cè)鋪設(shè)。相鄰兩塊保溫棉的搭接縫應(yīng)錯開，端部和邊緣處需采用專用工具進行卯固。保溫材料施工的關(guān)鍵是防水，因此施工時應(yīng)通過嚴密組織和集中施工的方式，縮短保溫材料的暴露時間。同時，施工結(jié)束后，需要備好防雨苫布，將未進行隔熱施工的部位遮蓋起來，以免夜間受雨打濕。在鋪設(shè)過程中，使用搭接方式處理接縫，以避免冷橋的形成。

3.5 TPO防水卷材鋪貼

在進行防水施工前，首先要清除基層表面的雜物和碎屑。然后，鋪設(shè)一層聚乙烯薄膜，并使用自粘膠條進行聚乙烯薄膜的搭接粘結(jié)。接下來是預(yù)鋪TPO防水卷材的步驟：卷材的鋪設(shè)方向應(yīng)與壓型鋼板的波紋方向垂直，將松散的卷材按照輪廓布置在保溫層上。卷材要保持平整順直，不得扭曲，搭接寬度為120 mm，并進行必要的剪裁。TPO 防水卷材的固定方式是將緊固件和墊片固定在卷材邊緣距離30 mm 處，沿著標記線進行固定。

在卷材的搭接過程中，一幅卷材要搭接在另一幅卷材上，使緊固件和墊片位于防水層之下。采用焊接機對每個搭接邊進行焊接，如果采用雙焊縫，則需要進行充氣檢測。對于節(jié)點處理，需要裁剪適合相應(yīng)節(jié)點的卷材片材，并使用手持式焊槍將片材焊接到大面積的卷材上。至于TPO 防水卷材的收頭部位，采用壓條進行固定，并使用密封膠進行密封處理［10］。

3.6 高強T型鋁質(zhì)支座安裝

⑴第一列鋁合金固定座的位置要多次復核，后續(xù)的固定座位置依據(jù)設(shè)計確定的板形進行計算。由于工程中既有直板又有扇形板，安裝必須嚴格按照設(shè)計要求施工，并需要多次和第一列鋁合金固定座、軸線進行復核。這項工作的質(zhì)量將直接影響工程的成敗。

⑵通過肉眼觀察判斷鋁合金支座是否對齊。若發(fā)現(xiàn)鋁合金支座與軸線的偏差過大，則應(yīng)先校正，校正后再進行板材的安裝。

3.7 泛水及屋面板其它收邊施工

⑴在安裝屋面板時，需要用人工將板材抬至安裝位置，并對準板端的控制線。然后，用力將搭接邊（大肋）壓入前一塊板的搭接邊（小肋），確保搭接邊能夠緊密接合。若發(fā)現(xiàn)搭接邊無法緊密接合，應(yīng)及時解決問題。整個安裝過程可分為2～4組，每組需要派出專人來安裝定位點，以確保屋面板在熱脹冷縮時能夠朝著天溝方向滑動。具體施工時，可以利用板的小卷口和角碼的頂端鉆孔，以便安裝防水鉚釘。防水鉚釘?shù)拈L度約為11～12 mm，而其頭部會被下一塊板所遮蓋。

⑵在板安裝過程中，要確保板在檐口方向成一條直線，多余部分留在天溝區(qū)域，待以后再進行整齊切割。為了切割，推薦使用帶保護蓋板、齒深9～20 mm的硬質(zhì)金屬鋸片的手提圓鋸。通過直線邊導引鋸，保持裁剪方向的一直線。完成裁剪后，安裝檐口泡沫封口條及滴水片。隨后，可以進行波谷下彎的工作。

4 結(jié)語

本文以廈門某新建高鐵站站房工程波浪形雙曲面金屬屋面為研究對象，通過分析現(xiàn)場施工的重難點，提出了適宜的測量定位、安裝方法和質(zhì)量控制制度，以確保施工質(zhì)量和滿足規(guī)范要求。通過實際工程驗證，這些解決方案取得了良好效果。本研究對類似項目的金屬屋面施工具有指導意義，有助于提高施工質(zhì)量和安全性。未來的研究可進一步探索其他質(zhì)量控制技術(shù)，優(yōu)化施工過程。