双曲面船形檐口折角钢构屋面施工探究

2022-10-12丁铁军

工程技术与管理 2022年13期

丁铁军

广西建工集团第七建筑工程有限责任公司，中国·江苏南京 210000

1 引言

双曲面船形檐口钢构屋面施工，最重要的是施工临时措施和檐口各层的施工质量控制。以往的措施中，无论是落地脚手架，或者吊车辅助吊笼，抑或用其他的措施，都难同时实现安全、经济和进度的要求。所以需要一种临时措施，可以同时实现安全、经济和满足进度要求。同时，适合三个要求的就是一种滑移的操作平台。总结探究如何制作、安装和使用该滑移操作平台，同时在利用该操作平台的基础上进行檐口各层的施工和质量控制。

2 工程概况

本项目为港珠澳大桥珠海口岸项目，新型复合交通枢纽中心，为突出装饰性和艺术性，其屋面采用了复杂弧形双曲面金属网架结构，屋面板采用蜂窝铝板施工。屋面内圈檐口折角蜂窝铝板呈双曲面船形，与水平角度约为48 度，总檐口面积2866m2，安装高度高达34m，挑檐板悬挑长度2m。

3 双曲面船形檐口施工难度

工程檐口部分存在折角，由于其角度较大，操作面仅为檐口龙骨部分，危险度较高，施工人员无法正常于网架上安装[1]。

4 技术措施及原理

①利用PVC 防水卷材的柔性、耐沉淀、抗紫外线辐射、透湿特性，建筑物不会变湿并且不会使水分凝结。减少修理屋顶的次数。

②利用硬质憎水玻璃保温性、环保性、透气性、憎水性等性能，使得屋面具有保温防水双重功能。

③运用自制高空滑移操作平台安装檐口折角钢构屋面（见图1），运用高空工作人员站位于倾斜面滑移平台内部进行蜂窝铝板的安装作业，倾斜面平台内部设置多个与大地水平的阶梯状踏板，用以高空作业人员站位施工，当一个区段铝板安装完后，施工人员借助桁架体系处的立面爬梯爬出站位于上檐口天沟内部推动滑移操作平台上部的里面桁架体系移位至下一区段檐口作业面，平台滑移就位后滑移平台上部桁架体系通过钢丝绳与上檐口龙骨系统绑扎固定。

图1 高空滑移操作平示意图

5 施工工艺流程及操作要点

檐口区域龙骨安装→保温层施工→防水层施工→天沟施工→面板施工。

5.1 檐口龙骨安装

5.1.1 龙骨吊装

挑檐龙骨主要使用汽车吊吊装（见图2）。龙骨在吊装过程中的定位点用经纬仪控制。为使钢龙骨吊起后的点位与网架对应，采用汽车吊或4 台3t 的卷扬机同步提升，吊点位于钢龙骨的4 对角个点上，4 点形成的方形的重心和钢龙骨重心一致，并设置缆风绳。

图2 汽车吊檐口龙骨吊装示意图

5.1.2 龙骨安装

首先在屋面主钢龙骨檩条上焊接檐口的龙骨支托，然后将框架式檐口龙骨结构焊接在该支托上（见图3）。对焊缝处需除渣打磨光亮平滑后按设计文件要求补涂底漆、底涂层、中间涂层和顶层涂层等防腐防锈材料。然后安装钢龙骨，当需要将滑梯上的龙骨移动时，只需将滑梯轻轻推动，便可将龙骨调到安装位置。依据水平控制线，先将横龙骨与竖向龙骨通过螺栓连接，然后调整竖龙骨与横龙骨与的位置，达到设计值后拧紧螺栓，同时加强预防松动的处理。

图3 檐口区域龙骨安装图

5.2 檐口保温层施工

保温层采用硬质憎水玻璃棉，130mm 自带6mm 厚结构保护面层（防火玻镁板），总厚136mm，玻璃棉容重64kg/m3。

5.2.1 玻璃棉板的铺设工艺要点

玻璃棉铺设时注意铺设严实，接缝处选用搭接，棉与棉之间不留空隙，棉与棉之间的交接处用铝箔胶带粘结，同时用订书机订装。为防止出现冷桥现象，玻璃棉上层与下层必须错缝铺设[2]。

5.2.2 玻璃棉板的铺设

关于玻璃棉板的铺设和高空滑移操作平示意图见图4、图5。

图4 玻璃棉（带铝箔贴面）铺设

图5 搭接接缝处理

5.3 防水层施工

5.3.1 防水卷材的概况

采用1.5 厚PVC 防水卷材。卷材安装前应检查基层缝，保证接缝缝隙均匀无错位。

5.3.2 PVC 防水卷材铺设工艺要点

①防水卷材开始铺贴前，先测量放样，在有接头的位置，接头应互相错开至少30cm。

②卷材铺贴方向：卷材的铺设方向应垂直于屋面坡度方向。

③保证卷材纵向搭接宽度为12cm，横向搭接5cm。

5.3.3 PVC 防水卷材铺设固定

①防水卷材铺设前应进行预铺，把卷材平铺在保温层上，让卷材自然疏松、平整顺直地放置大概半个小时，同时按照屋面具体情况对卷材进行相应的裁剪。

②选用专用基层胶粘剂对卷材进行固定，在对卷材进行粘结时，确保找平层为干燥状态。

③PVC 卷材应铺设平整，避免褶皱；先将要铺设的PVC 翻转约2m 的长度，用滚刷将专用基层胶粘剂均匀地涂刷在PVC 卷材的背面（黑色面）。

④在屋面大面上用焊机将两层PVC 卷材，在基层胶粘剂没涂刷的边缘部位焊接在一起，有效焊接宽度约为3.5～4cm[3]。

5.4 天沟施工

天沟板材在加工厂加工预制成长度不超过4m 的单元构件，然后运往施工现场进行安装。先将天沟控制点引至建筑主体结构上，将中轴线返至主体结构横向龙骨上，再对天沟底板及侧板根据控制线进行定位放线，定位后将各天沟单元构件在支架上安装就位再拼接焊牢（见图6、图7）。

图6 沟系统图

图7 天沟龙骨

5.5 面板施工

双曲面船型檐口板采用蜂窝铝板。主檩条选用350m×200m×6m 的矩形方通钢管，次檩条采用100mm×60mm×4mm 矩形方钢通，表面热镀锌处理。檐口铝板间胶缝为25mm，胶缝间安装泡沫填充棒，表面打胶处理[4]。

面板安装：本工程檐口部分存在折角，由于其角度较大，操作面仅为檐口龙骨部分，危险度较高，施工人员无法正常于网架上安装。采用自制高空滑移操作平台的方式安装，如图8所示。

图8 高空滑移操作平台上部BIM 深化图

高空滑移操作平台由两部分结构组成，在檐口倾斜面部分为立面平台结构，在上檐口水平龙骨部分则为水平桁架体系，上部桁架与下部平台结构焊接为一个整体刚性结构，上部水平桁架端部设置刚性限位支腿深入天沟内部，支腿紧靠在天沟侧面，牛腿勾住天沟侧壁确保平台不会向外滑动，限制了平台外移，防止平台倾翻。

操作平台水平桁架底采用型钢焊接于其下，作为滑移平台在上檐口的滑移轨道，在上檐口水平龙骨上滑动，滑轨两端微微上翘，避免滑移过程中与水平龙骨碰撞。整体操作平台依靠葫芦（手拉或电动）沿着滑轨水平移动至需要安装檐口铝板的部位。

工作人员站位于倾斜面滑移平台内部进行蜂窝铝板的安装作业，倾斜面平台内部设置多个与大地水平的阶梯状踏板，用以高空作业人员站位施工，当一个区段铝板安装完后，施工人员借助桁架体系处的立面爬梯爬出站位于上檐口天沟内部推动滑移操作平台上部的里面桁架体系移位至下一区段檐口作业面，平台滑移就位后滑移平台上部桁架体系通过钢丝绳与上檐口龙骨系统绑扎固定。

6 质量控制

6.1 PVC 防水卷材施工质量控制

①大面卷材铺设顺直、平整，无大褶皱，搭接宽度符合规范要求。

②长边搭接缝先于短边搭接缝焊接，焊接过程中注意保护非焊接的位置；搭接宽度均为80mm。

③每一个焊缝需经过手工检验，用尖头工具，沿着卷材焊缝移动稍稍用力，必须无跳焊、漏焊。

④用切割刀在抽检焊缝质量时可用勾刀或美工刀将PVC 卷材垂直于焊缝切割2～3cm 宽的切口，用力撕扯切割条，以检验焊接质量是否合格[5]。

6.2 玻璃棉板施工质量控制

玻璃棉铺设时注意铺设严实，接缝处选用搭接，棉与棉之间不留空隙，棉与棉之间的交接处用铝箔胶带粘结，同时用订书机订装。为避免出现冷桥现象，上层与下层玻璃棉应错缝铺设。

6.3 挑檐板施工质量控制

关于挑檐板施工质量控制见表1。

表1 挑檐板施工内容

7 实施效益

该工程屋面挑檐板安装过程中，成功地采用《双曲面船形檐口折角蜂窝铝板施工方法》，使用计算机二维、三维技术辅助设计深化、建立高空滑移操作平台三维结构模型，应用高科技推动大角度倾斜屋面檐口板安装技术提高，结合PVC 防水卷材及硬质憎水玻璃在屋面的运用，使得屋面具有保温防水双重功能，减少修理屋顶，解决修理难的问题。在施工质量及安全施工方面取得良好的效果，得到业主和监理部门的好评，同时本项目获得了省市文明工地、优质结构、"詹天佑"故乡杯、国家优质工程"鲁班奖"。取得良好的经济效益和社会效益。