體育場館雙層防水系統的大面積弧形金屬屋面施工技術

周桂香，唐金來，丁建成，王安國，蔣鳳昌，劉國華

（1.泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300；2.錦宸集團有限公司，江蘇 泰州 225300；3.江蘇永泰建造工程有限公司，江蘇 泰州 225300）

0 引言

隨著體育公園、奧體中心等大型體育場館的建設，此類建筑的大型鋼結構金屬屋面防水體系獲得了快速發展，由鋁鎂錳板作為主要裝飾和防水系統的屋面，因其綜合性能良好而受到廣泛應用。但是，大面積弧形金屬屋面的安裝構造細節如果處理不當，將會引起漏水、保溫隔熱性能下降等缺陷，可能造成大型體育場館使用過程的維護費用增加[1]。因此，本文結合泰州市體育公園體育場、體育館、游泳館和健身館“一場三館”的金屬屋面項目，開發了“鋁鎂錳板+TPO卷材”雙層防水系統的大面積弧形金屬屋面施工技術，可供類似工程項目參考。

1 工程背景

泰州市體育公園“一場三館”為江蘇省第二十屆省運會的主會場，總建筑面積約17.6萬m2，其中體育場為橢圓環形，長軸約263m，短軸約233m，建筑面積約6.3萬m2；體育館為近似圓形，直徑約為142m，建筑面積約5.4萬m2；游泳館和健身館造型如樹葉，建筑面積分別為2.7萬m2和2萬m2；其他輔助用房建筑面積約1.2萬m2。該體育公園“一場三館”的屋面皆為大面積雙曲弧形金屬屋面，屋面展開總面積約為5.6萬m2，設計采用“鋁鎂錳板+TPO卷材”雙層防水系統。

2 屋面構造

2.1 金屬屋面多功能構造

為實現金屬屋面防水、保溫、隔汽、隔聲、裝飾等多功能特性，金屬屋面構造系統組成復雜，包括氟碳噴涂鋁單板裝飾層、裝飾鋁板龍骨、鋁鎂錳合金直立鎖邊屋面板、TPO防水卷材防水層、幾字檁條、巖棉保溫層、屋面主檁、屋面次檁、玻璃棉吸音層、隔汽層、倒貼底板層、檁條支托（角鋼）、屋面系統配件、屋面防墜落系統、屋面避雷系統等[2]。具體做法如表1所示。依據建筑效果確定是否需要最外部的鋁板裝飾層，在泰州體育公園項目中體育場無鋁板裝飾層，體育館有鋁板裝飾層。

表1 金屬屋面構造層的詳細做法

2.2 梅花頭T形支座防水構造

在金屬屋面的構造中，梅花頭T形支座是連接兩層防水板的重要構件（圖1），上部與鋁鎂錳板直立鎖邊連接，下部由不銹鋼自攻螺釘穿過TPO防水卷材與幾字檁條連接，其防水機制表現在以下兩個方面。

圖1 梅花頭T形支座連接構造

（1）在直立鎖邊構造中，巧妙應用梅花頭T開形支座的“梅花頭”凹弧溝槽，將金屬屋面板的板肋壓制出一條“反毛細凹槽”，使得包裹在“梅花頭”上的兩層金屬板肋之間形成一個通長的空腔，減小雨水張力，阻止雨水由室外借助風力“爬行”至室內，切斷雨水在毛細作用下的行走路徑[3]。板塊之間鎖合后，形成完全密封的直立鎖縫，杜絕雨水從搭接邊處滲透，具有很強的防水性能。

（2）在不銹鋼自攻螺釘連接構造中，沿著自攻螺釘設置兩道防水密封墊，分別位于T形支座的上下兩表面，杜絕雨水沿著自攻螺釘穿過TPO防水卷材的孔洞滲入室內。

2.3 卷材搭接防水構造

卷材搭接防水構造如圖2所示，在TPO防水卷材搭接縫處采用卷材固定螺釘進行安裝，并且設置了碟形彈簧墊片，施加均布壓緊力，防止應力集中引起卷材撕裂，然后將相鄰兩片卷材進行熱風焊接縫連接，確保搭接縫防水可靠。

圖2 卷材搭接防水構造

3 施工工藝流程

“鋁鎂錳板+TPO卷材”雙層防水系統的大面積弧形金屬屋面施工工藝流程主要內容包括：工作面交接→定位放線→檁條安裝→底板安裝→幾字支撐及幾字條安裝→無紡布及玻璃吸音棉安裝→PE隔汽膜及保溫巖棉安裝→TPO防水卷材安裝→金屬屋面板加工→固定座及直立鎖邊鋁鎂錳板安裝→裝飾板龍骨及裝飾板安裝→整體檢查→交工驗收，如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

4 關鍵施工技術操作要點

4.1 定位放線

為了保證弧形金屬屋面最終的成型效果，定位放線作為貫穿施工全過程的關鍵工序。其操作要點包括如下。

（1）準備工作。施工前，首先按照總包提供的體育場館測量基準點（線）和水準點及其書面資料和數據進行復測；其次按照設計圖、建筑模型以及屋面深化模型為依據，對檁托點位進行測量、放點，并建立控制軸網，檁托點位控制內容包括水平位置及標高；最后進行試安裝，并對安裝好后的檁托標高進行復測，檢查其是否滿足現場安裝要求。

（2）測量方法。平面控制首先著眼全局，遵循先整體后局部的原則。平面控制點的布設，以基本控制點為起始點，并且對鋼結構施工控制點加以利用，在施工場地周圍路面、土建現有混凝土結構和鋼結構上布設屋面工程施工控制點位，從而形成平面控制網。同時結合平面控制網構建高程控制網，從而形成金屬屋面施工的三維坐標控制網絡。高程控制網的精度不低于二等水準路線的精度，地面和樓層之間控制網采用水準閉合導線測量方式，同時根據工程項目弧形金屬屋面特點，屋面部分鋼結構處采用GPS結合三角高程進行高程控制測量。

（3）測量內容。對弧形屋面鋼結構控制點的三維坐標定位進行測量，嚴格控制其測量偏差，水平方向不大于4mm，垂直方向不大于10mm。對鋼支撐托盤的復核測量，需要提供軸線的高度和徑向線的軸線方向，軸線主要由方向樁點控制，盲區采取極坐標法放樣，當標高互差較大時，按測量記錄在檁條支撐上調整，消化掉結構點的誤差，以保證屋面的圓滑過渡。對次檁條的測量定位，使用全站儀采用極坐標法放樣出次檁條中心徑向的首末點位或特征點，在鋼底板上的平面坐標測出該點的實際高程，與設計提供的該點理論三維坐標進行比較，得出誤差，然后調整安裝定位檁條。固定座的測量定位，利用全站儀將縱向固定座的分格線投到檁條面上。

4.2 TPO防水卷材安裝

（1）卷材固定施工。首先預鋪防水卷材，注意其鋪設方向，應該垂直于鍍鋁鋅壓型鋼板的波紋方向，按照弧形屋面的輪廓自然布置TPO卷材，使其表面平直順暢，卷材的搭接構造應滿足相關規范要求，即長邊搭接寬度為120mm，短邊搭接寬度為80mm，固定螺釘至卷材邊距為30mm[4]。

（2）卷材焊接。TPO防水卷材焊接前準備工作主要包括卷材表面清潔去污、清潔熱槍噴嘴、控制焊接溫度和焊接機運行速度適配。大面積正式焊接工作之前，應先試焊接一次，然后用破壞性測驗去測試溫度是否正確，實際運作溫度可能需要經過幾次調整才可確定。卷材焊接時，為了保持卷材緊貼底板，施工人員要始終站在未固定卷材上，以防止卷材位移。施工人員應保持腳壓直至卷材被固定或點焊牢固，有效地防止卷材表面產生折皺。

（3）卷材細部處理。立面卷材施工，應通過放樣盡量減少接頭，保證立面平整，無棱角和尖銳雜物，且應使得平行于屋脊的搭接縫順流水方向搭接。卷材收口施工，對于穿出洞口立面無防水構造的情況，采用立面收口壓條，將卷材固定于立面，螺釘間距300mm，然后用密封膏飽滿密實地嵌入壓條內，形成低水坡角。落水口施工，將落水口處的卷材按落水口的直徑尺寸割除，保證重疊部位干凈，在卷材正面及背面粘貼自粘防水膠條與落水口進行擠壓連接，從而保證落水口的密封性。

（4）成品保護措施。防水卷材不能與強酸強堿類物質直接接觸；施工人員需穿軟底鞋施工；每天完成區域留出的卷材接口部位，必須加強保護，避免淋雨或受潮；不得在防水卷材上方或附近區域進行無防護措施的動火或電焊，防止焊渣灼壞卷材；安裝完成的防水卷材屋面不得直接堆放其他設備和物品，需用木工板或其他材料隔離，以免破壞卷材。

4.3 鋁鎂錳板直立鎖邊施工

（1）屋面板安裝過程中要嚴格按照梅花頭T型支座控制線進行施工，并預留好調節空，按照現場實際施工尺寸對預留的調節空進行下料安裝。

（2）非預留空的屋面板按照模型及圖紙進行下料放樣。屋面板正式出板前應進行試壓，試壓完成后檢查屋面板壓型質量，在壓型效果不滿足要求的情況下，進行調試，直至面板尺寸及大小變都能滿足要求。

（3）金屬屋面板安裝的主要工序包括放線、就位、咬邊和板邊修剪。其中，咬邊操作非常關鍵，首先應調節好梅花頭T型支座兩側的屋面板位置，保證板面平齊，且有足夠的板肋包裹梅花頭，然后操作專用電動咬邊機實行咬邊（圖4），即將屋面板鎖緊在梅花頭上，并且檢驗保障鎖邊位置連續、平整，避免存在扭曲、開裂等質量缺陷[5]。

圖4 金屬屋面板的“咬邊”施工

（4）安裝完成后的復測。金屬屋面板安裝完成后，項目管理部組織質量檢驗小組進行屋面的抗風壓、水密性等性能檢驗，確保雙層防水系統的大面積弧形金屬屋面防水性能可靠。

（5）屋面固定點設置施工。當金屬屋面板在梅花頭支座上“咬邊”鎖緊后，若在溫度作用下，金屬屋面板仍有可能沿著縱向滑移，故而需要設置固定點，控制屋面板在一定范圍內進行熱脹冷縮的自由移動。為保證其均勻伸縮，固定點安裝在屋脊位置的梅花頭上，從而保障屋面板伸縮變形時，不至于產生縫隙和滲漏水隱患。

（6）檐口收邊施工。當金屬屋面板完成大面積施工后，應抓緊進行檐口收邊施工，避免已安裝好的金屬屋面板受到特大風的作用，而發生破壞和事故。要求泛水板、封檐板安裝牢固，包封嚴密，棱角順直，成形良好。

5 結語

泰州市體育公園“一場三館”金屬屋面上層為鋁鎂錳板剛性防水層、下層為TPO防水卷材柔性防水層，剛柔相濟，構建了雙層防水系統，具有很強的防水性能。該項目建成后，經歷了夏季暴風雨的考驗，沒有發現滲漏水的現象，并在此成功舉辦了江蘇省第二十屆省運會，產生了良好的經濟效益和社會效益。