大跨度弧形屋脊施工技术

武 冲

（中铁建设集团南方工程有限公司 广州 514400）

0 引言

随着国内城市建设的迅速发展，近年来，在一些中大型体育馆、高铁站和飞机场等建设工程中，外观设计已不再仅仅局限于传统的平面和简约造型［1-3］。设计师们大胆创新，注重建筑的个性化和艺术性，通过曲线、起伏、立体等元素赋予建筑物独特的形态和动感，屋面压型板设备因其能够赋予每座建筑物独特的标志性和造型外观正被广泛应用，成为城市建筑的一道靓丽风景线［4-5］。然而，正是由于这些独特的设计，给施工工作带来了一定的挑战。

以厦门某新建高铁站站房工程为例，其屋脊的总长度为152 m，最高处净高度为6 m，两端还有5 m 的悬挑。此外，金属屋面呈人字坡造型，且接近屋脊处的坡度接近90°，由于操作平台只有1.5 m 宽的马道，这项施工任务变得极为困难，并且施工人员的安全难以得到有效保障。为了便于施工并确保施工过程的安全性，在建设初期，项目部对该工程屋脊的施工进行了精细规划和施工安排，结合自身结构特点及当地的气候特征，形成和应用了大跨度弧形屋脊施工技术，并采取了有针对性的现场安全保障措施，有效解决上述困难，取得了显著的成效。

1 工程概况

厦门某新建高铁站站房工程位于福建省厦门市集美区，该高铁站为沿海铁路在厦门枢纽的主要客站，站房整体效果如图1所示。车站规模7台15线，中心轨顶设计高程为22.17 m，设450 m×15 m×1.25 m 基本站台1 座，450 m×12 m×1.25 m 岛式站台6 座，车站轨面标高与既有高铁站轨面等高。

图1 站房整体效果Fig.1 The Overall Rendering of the Station

以屋脊主结构为中心，采用150 mm×100 mm×4 mm镀锌方管作为龙骨，两端各悬挑1.5 m，间距2 m，竖向用50 mm×50 mm×3 mm镀锌方管作为分格，中间用50 mm×50 mm×3 mm 镀锌方管连接加固。竖向龙骨高度2 m处焊接携程牛腿，牛腿上放钢跳板（焊接连接）。天窗位置在主结构顶部焊接悬挑龙骨悬挂挂梯。

金属屋面工程施工作业面位于钢架结构上表面，施工作业面悬空，作业面不平整，造型特殊，施工难度大，所以必须采取相应的技术和安全措施确保该金属屋面施工质量和安全。本工程包含：屋脊龙骨➝彩钢内封板➝保温岩棉➝TPO防水卷材➝佛碳喷涂铝单板。

2 站房屋脊施工技术

站房屋面屋脊划分为4 个区域，分别为M 轴、H轴、F轴、C轴四个区。站房屋脊施工流程如下：

2.1 屋脊龙骨安装

在施工前，为确保深化设计和现场实测尺寸的一致性，需要对施工图纸进行详细核查，并与实际现场进行对比，以发现任何不相符之处，并及时进行修正［6］。此外，还需要认真核对结构节点图，确保其与实际施工相符。在施工前还需进行测量定位工作，以准确测量钢结构的偏差，并为施工做好充分准备。测量完成后，需要确定安装的基准线，并使用红色记号笔和墨斗标出龙骨的分隔线，特别是在交界处进行放样，以确定各单元体的尺寸。

在施工过程中，为考虑现场施工进度和作业条件，针对镀锌方钢龙骨的安装，采用在屋面上进行拼装焊接的方式。在焊接过程中，需要对焊接节点进行验收，确保其质量符合要求。一旦验收合格，对焊接点进行防腐处理，以提高其耐久性。随后，将已拼装好的分隔龙骨使用卷扬机提升到设计标高与钢结构进行焊接，焊接点同样需要进行防腐处理。对于横向通长龙骨，也采用相同的安装方式进行焊接。

这些步骤的执行旨在确保深化设计与实际施工之间的一致性，并确保钢结构的安装质量和稳定性。通过详细核查施工图纸和现场实测尺寸，以及精确的测量定位和放样工作，可以提供准确的参考线和基准点，使得钢结构的安装过程更加精确和高效。同时，对焊接节点的验收和防腐处理，能够提高结构的耐久性和抗腐蚀能力。这样的精细施工过程有助于确保建筑结构的质量和可持续性，并提高施工效率。

2.2 屋脊铝板安装

在进行铝板安装时，首先需要使用吊车将铝板运至屋面的临时卸料平台上。吊车的起重能力和稳定性确保了铝板的安全运输。一旦到达卸料平台，工人们会进行人工搬运，将铝板从卸料平台上搬运至安装位置进行安装。

在进行铝板安装时，需要按照板块分配图上的板号进行安装，并确保角码在明胶缝部位正确组装。同时，还需要检查相邻两块板的角码是否错开，并进行试装以检查水平度和垂直度。随后，使用不锈钢螺栓进行装配，并在主副龙骨上进行试固定，调整横竖缝间隙以满足要求后再进行最终固定。

在隐胶缝的位置，采用隐缝压板进行固定，并检查两条间隙是否一致，以确保一致性。具体要求是保证铝板的左右和上下偏差不超过±1.0 mm。此外，需要注意隐缝压板接头处应使用密封胶进行密封，胶缝的宽度应大于5 mm，并确保其具有良好的密封性。

此外，在铝板与铝板之间的缝隙一般留出10～20 mm 的间隙，并使用硅酮密封胶或橡胶条等弹性材料进行封堵。这样的封堵措施可以有效防止水和空气的渗透，确保铝板之间的连接紧密和密封。

2.3 注胶及清理

在使用硅酮结构密封胶进行构件固定时，有一些关键的注意事项需要遵守。首先，注胶的环境温度应在15 ℃以上且30 ℃以下，相对湿度应保持在50%以上。这样的环境条件有利于胶粘剂的性能和固化效果。

在处理铝板时，需要将保护膜撕开，特别是在折边部分。为了提升外观质量，可以在90°转角折边处贴上美纹纸。美纹纸应该在四角胶缝处折成90°转角，并确保整个板块的美纹纸一次到位，并用力抹平，以避免出现皱褶。

在填充泡沫棒时，需要保证填充物的密实性和平直性。填充泡沫棒应均匀填充，以确保填充物的质量和性能。

在胶粘过程中，应按照直线的方式进行，从上至下、从左至右，一次性完成。这样可以确保胶粘剂的均匀涂布和一致性。在刮胶的过程中，应按照注胶的步骤进行，保持一次到底。在角部处刮拉速度应稍微缓慢一些，这样可以确保胶缝的质量和均匀性。

遵循以上的注意事项，能够确保使用硅酮结构密封胶进行胶粘固定时的施工质量和效果。这些细节上的谨慎和规范操作，将有助于提升胶粘固定的可靠性和耐久性，确保构件之间的牢固连接和防水效果，从而保护建筑物的结构和外观。

3 现场安全保障措施

3.1 竖向龙骨设置钢丝绳和安全网

为了确保施工过程中的安全，竖向龙骨的设置采用了两道钢丝绳作为生命线。这样的设计旨在为施工人员提供可靠的防护措施，以防止他们从高处坠落。这些生命线贯穿竖向龙骨，为工作人员提供垂直上升和下降的支撑，确保他们在高空作业时能够稳定和安全。

在马道上，采用废旧屋面板进行铺设。这不仅方便施工人员的行走，还能有效防止焊接时的火花四溅。同时，还大大减少了施工过程中因材料头掉落而对人身安全造成的潜在风险。

现场挂设安全网如图2所示，对于天窗位置，施工方在马道两侧焊接了竖向龙骨，其高度为900 mm，并悬挂了通长的安全网。同时，钢结构的顶部设置了通常钢丝绳作为生命线。这样的安排旨在提供全方位的安全保护，确保在天窗位置进行施工时，施工人员有可靠的支撑和防护措施［7］。

图2 现场挂设安全网Fig.2 Safety Net Installed on Site

3.2 屋面设置临时堆料平台

临时卸料平台如图3 所示，为了有效管理和安全堆放材料，在屋顶上需要设置一个专门的临时堆料平台。选择平台位置时应考虑主结构的承重能力较大的区域，并根据堆料的需求确定平台的大小。平台通常采用木质跳板搭建，周围设置高约1.2 m 的围挡，围挡的下部还配备了20 cm高的挡脚板。在每次卸料之前，都需要对工人进行安全交底，并有专人监督卸料过程，确保材料被均匀堆放，并严禁过载。为应对火灾风险，靠近内侧的位置还设置了固定支架，并配备灭火器材。

图3 临时卸料平台Fig.3 Temporary Unloading Platform

平台的构造采用了5 m 长的钢质跳板，并排搭设在钢结构H 型梁上方。跳板拼接完成后，使用钢筋头将各个跳板进行焊接连接，以提高整体稳定性。此外，采用了8 mm 直径的钢丝绳固定整个平台结构，增加了其稳定性和安全性。平台的尺寸为东西向5 m，南北向9 m，围栏的高度为1.5 m，采用30 mm 密目的安全网进行封闭防护。在平台下方设置了200 mm 高的挡脚板，以防止零散物品滑落。

通过设置临时堆料平台并采取合适的构造和安全措施，可以有效管理屋顶上的材料，并确保施工现场的安全性［8］。平台的建设考虑了结构稳定性、人员防护和消防安全等方面的因素，为施工人员提供了安全可靠的工作环境。同时，警示标牌的设置和安全交底的进行也有助于增强施工人员的安全意识，并引导他们在操作过程中遵守相关的安全规定。

3.3 合理设置吊运方案

为了满足屋面屋脊施工的需求，屋脊材料部分通常采用小型材料［9］。同时，为了确保材料的高度要求和与屋面卸货平台的配合，以及屋面通道的布置，施工时可以考虑采用不同的提升设备和吊装方案。

主要提升设备可以选择一台承载能力为50 t 的汽车吊，用于在30～55 m 的高度范围内进行吊装作业。另外，可以选用一台承载能力为75 t 的汽车吊，用于在35 m以下的区域进行吊装工作。此外，还可以选用一台承载能力为25 t的汽车吊和一台10 t的平板车，在屋脊的总长度周围进行材料卸货和成品转运。

为了满足辅助材料和配件的提升和吊运需求，在已安装好的钢架下适当位置布置3～5 台卷扬机，以提升和吊运辅助材料和各种配件，提高施工效率［10］。

在屋面材料的吊运过程中，需要注意材料的重量和长度要求。对于零配件的吊运，可以使用吊笼进行操作，并确保重量不超过0.5 t。吊运板件时需要根据其长度选择不同的结构控制方式：当板件长度为6 m以下时，设置两点吊运，吊点为两端部位；当板件长度为6～20 m时，根据不同长度设置吊点数量；当板件长度为20～40 m时，根据板长度设置扁担长度及吊耳数量。

通过合理选择提升设备和吊装方案，并严格遵守材料的重量和长度要求，可以有效地满足屋面屋脊施工的材料吊运需求。同时，合理布置卷扬机和使用吊笼等辅助设备，可以提高施工的安全性和效率。

3.4 现场设置安全操作架

在屋脊铝板、TOP（屋面透光板）和岩棉等材料的安装过程中，现场常采用操作架的方式进行施工。如图4所示，操作架通过滑索连接并固定在屋脊的两侧，使其能够同时在两侧滑动。这种设计可以将操作架从已施工完成的区域移动到未施工的区域，通过滑动滑索推动操作架进行施工作业。

图4 操作架示意图Fig.4 Schematic Diagram of the Operating Frame

操作架的设计应考虑材料的重量和尺寸，并确保其稳定性和承载能力。滑索的连接和固定也需要经过严格的检查和测试，以确保其可靠性和安全性。在操作架的使用过程中，施工人员需要严格遵守安全操作规程，确保施工安全以及施工质量的达标。

使用操作架进行屋脊材料的安装，可以提高施工的效率和安全性。操作架的滑动特性允许施工人员在不需要重复搭建和拆除脚手架的情况下，顺利进行材料的安装。这种方法不仅节省了时间和人力资源，还减少了对施工现场的干扰和占用空间的需求。该措施还可以更高效地安装屋脊铝板、TOP 和岩棉等材料。这种方法不仅提高了施工的速度和效率，还降低了工人的劳动强度和安全风险。同时，操作架的使用还可以为施工现场提供更多的空间和灵活性，为其他施工工序的进行创造了便利条件。

4 结语

厦门某新建高铁站站房工程屋盖存在大跨度弧形屋脊，屋脊坡度较大，并且操作空间有限，施工难度较大并且人员安全难以得到保障。本文针对该项目的施工重难点，结合自身结构特点及厦门当地的气候特征，形成和应用了大跨度弧形屋脊施工技术，包括屋脊龙骨安装、屋脊龙骨安装和注胶及清理等方面，基于该施工技术，还提出了竖向龙骨设置钢丝绳和安全网、屋面设置临时堆料平台和合理设置吊运方案等合理设置吊运方案，有效解决了现场施工的困难和保障了施工人员的安全，合理设置吊运方案，并且提高了屋面抗风能力，使得屋面符合厦门当地特色的整体美观性，降低了屋面漏水风险。