屋面后置式设备基础与整体式复合防水施工技术

高云杰 曲 扬 陈 波 王文晋 吴德宝 陈 敏

中建八局第三建设有限公司 江苏 南京 210046

建筑工程项目中，屋面工程的渗漏水一直是工程施工中难以避免的痛点和难点，传统的屋面工程防水层做法普遍存在施工工效低、过程质量控制难、渗漏隐患大以及使用寿命短的问题，尤其是设备基础繁多的屋面，单独处理设备基础的防水节点需要消耗大量的人力物力，大大降低施工工效；同时单纯靠防水卷材施工的防水层普遍存在空鼓、脱落、窜水、耐久性差以及渗漏点排查困难等问题，因此迫切需要一种新的施工技术解决上述问题[1]。

1 工程概况

西交利物浦大学太仓校区项目位于江苏省苏州市，项目由7幢“U”形教学楼单体、2幢圆形教学楼单体和1座体育馆多功能厅组成，建筑面积27.25万 m2，项目整体效果如图1所示。其中屋面工程主要包括“U”形大屋面和圆环形屋面，屋面面积达6.12万 m2。屋面设备基础和出屋面结构众多，造型独特、构造复杂，防水薄弱节点多，渗漏隐患大，施工难度非同一般。屋面分布如图2所示。

图1 项目整体效果图

图2 屋面分布

2 技术原理及特点

2.1 整体式大面积铺贴卷材

原理：设备基础采用后置式做法，设备基础不与结构板相连，施工完成后的屋面结构板无设备基础，为防水卷材铺贴提供了大面积整体式的作业面，直线段铺贴长度可达60 m，曲线段铺贴长度可达10 m，单个屋面减少了设备基础防水处理节点约1 200个。

特点：此做法排除了设备基础对防水卷材铺贴速度的影响，减少了大量的设备基础处防水处理薄弱点，极大提升了屋面防水层的施工工效，有效地保障了屋面防水层的整体密闭性，进而大大减少了面层积水从薄弱节点处下渗导致屋面渗漏水的隐患。

2.2 优势互补的复合防水层

原理：采用高分子膜基防水卷材和非固化蠕变型橡胶沥青防水涂料组成复合防水层。高分子膜基防水卷材是在PCM强力交叉膜的上表面或上下表面涂一层具有蠕变功能的橡胶沥青自粘材料，再覆以硅油防粘隔离膜制成。PCM强力交叉膜采用交叉叠压技术，较普通薄膜具有更高的抗拉强度、大的延伸率、好的耐撕裂性、高的抗冲击性、稳定的尺寸、优异的耐候性和耐腐蚀性；非固化蠕变型橡胶沥青防水涂料是以橡胶、沥青、软化油为主要组分，加入温控剂与填料混合制成的在使用年限内保持黏性膏状体的防水涂料，因此具有优异的蠕变性能、黏结性能。二者结合使用形成了优势互补、强强联合的复合防水层做法，现场施工时先行摊铺热熔状态的非固化蠕变型橡胶沥青，紧接着铺贴高分子膜基防水卷材，使二者紧密结合，共同受力、共同变形[2]。

特点：传统的热熔型、自粘型、湿铺型等卷材普遍存在较为突出的缺点，热熔型的卷材需使用明火，存在较大的安全隐患且难以控制卷材加热的火候，对工人操作水平要求较高；自粘型和湿铺型卷材常常因基层问题或者环境因素导致黏结效果较差，卷材层下方容易出现空鼓，一旦出现渗漏则到处窜水，无法判定具体渗漏点，给后期维修带来巨大困难。采用本工程所述的复合型防水层，能够有效避免上述问题，高分子膜基防水卷材和非固化蠕变型橡胶沥青防水涂料性能相似、优势互补，具有优异的温度适应性、自愈合性、延伸性能、耐化学腐蚀性和耐老化性能。与空气长期接触后不固化，始终保持黏稠胶质的特性，能够避免因基层开裂应力传递给防水层而造成的防水层开裂、疲劳破坏或处于高应力状态下提前老化等问题。同时，蠕变性材料的黏滞性使其能够很好地封闭基层的毛细孔和裂缝，解决防水层的窜水难题。

2.3 设备基础后置做法

原理：在屋面结构板大面积卷材施工完成后进行设备基础的弹线定位，在防水层上铺设保温板时将设备基础位置空缺预留下来。设备基础钢筋笼提前在后场加工完成，避免在现场加工时工人操作失误而破坏防水卷材；绑扎刚性保护层钢筋网片时同步吊放设备基础钢筋笼，使二者绑扎连成整体，增强其整体性和稳定性。设备基础混凝土浇筑分2次进行，第1次与刚性保护层同时浇筑，将设备基础浇筑至与保护层同一标高，待保护层达到上人作业条件后，第2次支模进行剩余混凝土浇筑成形，如此可以避免采用一次浇筑方案时模板无法支设或者支设时需要破坏卷材的问题。

特点：传统的设备基础与屋面结构板相连，存在定位偏差大、调整困难、影响防水层施工等问题。采用设备基础后置于卷材之上的做法，可以在后场提前加工设备基础钢筋笼，施工时直接吊放在预定位置再分次浇筑混凝土即可，既能节约工期、提高工效，又可以灵活调整，满足工程创优创奖的要求，同时设备基础与刚性保护层连接成为整体，埋置深度达到设备基础高度的1/3，抗倾覆和整体稳定性有保障，能满足各类设备的安装需求。

3 工艺操作要点

3.1 屋面板基层处理

基础处理主要包括2个方面。一方面是基层的修补，阴角要做补角处理，将原有的直角采用防水砂浆补成圆弧角，阳角则进行打磨去除棱角，便于卷材与基层黏结密实，同时凸出板面的混凝土块要铲平，凹陷处、麻孔等应用砂浆批嵌补平。另一方面则是基层的清理，清理分为三步进行：第一步，人工采用扫把进行大颗粒粗糙式清理，将整个屋面的垃圾、杂物以及大颗粒混凝土块等集中堆放后吊运至地面；第二步，采用扫地机沿屋面长度方向逐排清扫，主要清扫屋面泥土、浮浆等细小颗粒；第三步，采用鼓风机从屋面一端向另一端进行全断面的吹扫，将屋面板的灰尘全部吹扫干净。处理完的基层平整度能保证防水涂层与基层全面接触，同时确保防水层铺贴密实无空鼓，达到坚实、平整、清洁、干燥的要求。防水涂料及卷材层施工前组织基层验收，验收合格后进入下一道工序。

屋面基层处理干净后，要在防水工程施工前进行结构淋水试验，采用分片分区淋水试验，持续淋水不小于2 h，观察屋面结构是否存在渗漏点。若不存在漏点，可继续下道工序施工；若存在渗漏点，应及时用聚氨酯或其他的防水材料进行修复，修复后屋面不再渗漏时，方可进行下一道工序。

3.2 非固化蠕变型橡胶沥青涂料施工

涂料层施工的关键点为涂料厚度的控制，涂料层厚度采用双控法，即“网格法”和“齿板法”。

1）“网格法”。施工前根据设计要求的涂料层厚度和涂料单桶质量计算出每桶涂料可以涂刷的面积，在基层上弹出网格线，每个网格面积即单桶涂料所涂刷的面积。选定网格一角作为涂料倾倒位置，在相邻两边固定2 m铝合金直尺作为封边，防止涂料随意扩散，从一角开始摊铺至整个网格面。“网格法”如图3所示。

2）“齿板法”。涂料摊铺采用带圆齿的刮涂工具，利用齿高控制涂料厚度。根据设计涂料厚度的2倍取值，选用齿高3～5 mm齿板，缓慢刮推，利用非固化蠕变型沥青防水涂料低流动性能自动摊平成形，能够快速准确控制每个部位的防水涂料厚度，不会出现厚薄不一的现象。圆齿刮筒如图4所示。

图4 圆齿刮筒

非固化蠕变型橡胶沥青涂料施工前应进行基层含水率检验，即在晴天中午选取一块约2 m2的卷材贴在基层上，2 h后若卷材下有明显水渍，则说明基层含水率不达标，此时防水工程暂不可施工，需继续等待基层含水率达标验收后，方可进行下道程序。

非固化蠕变型沥青涂料施工由专业班组进行施工，施工前先小面积试涂，经检查验收合格后才能大面积展开。涂料的加热必须采用专业的电热熔加热器，不得采用明火加热法，加热温度严格控制，避免过度加热。

3.3 高分子膜基防水卷材铺贴

高分子膜基防水卷材的铺贴紧跟非固化蠕变型橡胶沥青涂料层进行，即刮涂一段铺贴一段。大面积卷材施工前先进行附加层的施工，屋面的落水口、出屋面管道根部、女儿墙阴阳角、天沟等处先刮涂1 mm厚的蠕变型橡胶沥青防水涂料加强处理，然后铺贴宽度为50 cm的附加层卷材，涂料层宽度要比卷材宽度多出5 cm，确保附加层卷材铺贴密实牢固。

附加层施工完成后进行大面积卷材铺贴，大面积施工时涂料层的施工面积超出卷材层的施工面积不大于20 m2，避免涂料层施工面积过大、涂料冷却过早导致卷材与涂料层黏结不牢。铺贴卷材应平整顺直，不得扭曲、皱折，由低向高缓慢滚铺，铺贴时3人配合操作，2人控制卷材的滚铺方向，确保不偏不移，一人在卷材后方负责压辊碾压密实，不得出现空鼓。

卷材搭接部位的接缝口用蠕变型橡胶沥青防水涂料封严，平行于排水沟的方向卷材搭接缝为顺流水方向，即“上压下”；搭接宽度≥80 mm；同一层卷材相邻2幅卷材搭接缝应错开，错开间距≥500 mm，搭接宽度≥80 mm。卷材搭接及错缝如图5所示。

图5 卷材搭接及错缝示意

3.4 设备基础定位

在保温板铺设前，根据深化完成后的设备基础图纸，在已完成施工的防水卷材上面进行设备基础位置的弹线定位，用记号笔或油漆将设备基础轮廓位置标识清楚，便于铺设保温板时将设备基础位置进行空缺预留，为下一步安放设备基础钢筋笼做准备。

保温板铺贴前综合考虑屋面设备基础、风井、排烟井的位置，设计好保温板的铺设布局，尽量确保整板铺贴，排列紧密，且连续进行；当保温板需要裁切时，边角要顺直、整齐，保温板之间拼缝要密实，相邻两板面高度一致。板与板间之间要错缝、挤紧，不得有缝隙。若因保温板裁剪不方正或裁剪不直而形成缝隙，应用挤塑板条塞入并打磨平。

3.5 设备基础钢筋笼及保护层钢筋安装

设备基础采用预先在后场绑扎钢筋笼的形式，提前在钢筋加工场按设计图纸绑扎好，保温板铺设完成后直接吊放到预留位置，在安装刚性保护层网片时将钢筋笼与网片钢筋一起进行绑扎固定，以加强其整体性及稳定性。钢筋网片搭接长度不小于一个网格长度，网片遇伸缩缝位置断开，网片下设置与保护层混凝土同强度等级的混凝土垫块，钢筋安装示意如图6所示。

图6 钢筋安装示意

3.6 第1次混凝土浇筑

设备基础如果一次浇筑成形则需要吊模施工，需设置固定点来固定模板，但设备基础下方是防水卷材层，设置固定点势必会对卷材造成破坏，同时一次吊模也难以保证设备基础的成形质量，存在极大的渗漏风险和返工风险。因此，考虑将设备基础分2次浇筑，即先浇筑保护层混凝土，待强度达到上人条件时在保护层混凝土面进行支模浇筑剩余设备基础混凝土，既避免了吊模施工带来的渗漏隐患，同时也确保了设备基础的成形质量。

第1次混凝土浇筑时首先进行设备基础位置混凝土浇筑，先将预留凹槽位置与保温板浇平，浇筑时安排专人复核设备基础钢筋笼的位置是否有偏移，如有偏移及时采取措施纠偏。待所有设备基础位置凹槽浇平后进行大面积保护层混凝土的浇筑，振捣采用平板振捣器，设备基础位置安排专人进行插捣密实。振实后随即用刮尺按排水坡度刮平，终凝前用铁抹子压光。混凝土浇筑完成后及时养护，养护时间不少于7 d。第1次混凝土浇筑后效果如图7所示。

3.7 第2次混凝土浇筑

待刚性保护层混凝土强度达到1.2 MPa，即达到上人作业条件时开始对外露设备基础钢筋进行调整，并将新旧混凝土接触部位进行凿毛处理，符合要求后进行支模，模板支设要顺直，验收合格后进行设备基础混凝土的二次浇筑。浇筑时安排专人看模，确保模板不变形不跑位，同时采用插入式振捣棒将基础混凝土振捣密实，确保成形质量。达到拆模条件后拆除侧模，并将设备基础保湿养护7 d。设备基础成形后效果如图8所示。

4 结语

为解决西交利物浦大学太仓校区教学区项目屋面工程施工过程中的一系列难题，通过采用后置式设备基础做法，减少了大量的防水处理节点，有效地保障了屋面防水层的整体性能，大大减少了面层积水从薄弱节点处下渗，进而导致屋面渗漏水的隐患；通过采用性能相似、优势互补的高分子膜基防水卷材和非固化蠕变型橡胶沥青防水涂料形成复合防水层，共同受力、共同变形，解决了防水层开裂、疲劳破坏或处于高应力状态下提前老化以及防水层的窜水难题，防水效果良好，为本工程节带来了良好的社会与经济效益。