地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术分析

李 银

（中电建生态环境集团有限公司，深圳 518101）

地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术是现代科学施工技术发展的重要标志。与传统施工技术相比，装配式屋面施工技术具有节能环保、结构稳定以及施工便捷等优势[1]。另外，地铁车辆段大面积装配式屋面施工进度与应用传统施工技术的施工进度相比快了将近30%，大大缩短了地铁车辆段工程的施工周期，并且确保了工程质量，降低了建设单位及施工单位建的成本，提升了管理效益。

1 地铁车辆段相关概述

1.1 地铁车辆段施工的具体要求

地铁车辆段是地铁车辆停放、整备、运营和检修的管理中心，其建设品质将直接影响地铁工程的整体质量[2]。地铁车辆段由供电、通风、信号及给排水等多专业的建筑物共同组成，需要各系统工程参建单位的协调运作。

首先，地铁车辆段存在大量的交叉作业，各参建单位必须做好各系统的协调工作。其次，地铁车辆段需要大面积施工，且工程量多，各参建单位应特别注意主体结构专业施工进度和质量管控工作。再次，地铁车辆段对施工材料及设备的需求量很大，各参建单位必须要做好施工材料采购、设备的运输以及现场施工组织等工作[3]。最后，地铁车辆段在进行施工时，各个流程之间具有紧密的联系。若某个阶段出现质量问题，会直接影响到后续施工的效果，因此要求承建单位必须建立健全施工管理制度。

1.2 施工材料的质量要求

参建单位在进行地铁车辆段施工的过程中，需要采用大量的各类型钢材。在开始施工前，施工单位必须严格按照设计图纸及规范明确钢材质量要求，严格把控施工过程中使用的钢材质量，严禁参建单位因节省地铁车辆段的建设成本而降低工程所需钢材的质量要求。目前，国内市场上的钢材生产厂家繁多，多数钢材生产厂家的产品质量并不稳定，存在较大波动，难以达到地铁车辆段施工质量检验评定要求。因此，参建单位在采购各类型钢材时，需要对生产厂家的钢材开展市场调研，从采购的源头确保钢材的力学性能和工艺性能满足施工现场的质量要求，从而保障地铁主体结构工程整体施工质量。同时，在施工现场使用钢材前，施工人员需要核验钢材是否存在因存储时间过久而出现的力学性能下降的问题，并及时做好钢板质量检验记录，确保钢材性能符合质量要求。

1.3 BIM技术在地铁车辆段施工中的应用

在地铁车辆段施工中应用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，能够实现工程项目相关数据的互通传递与各部门之间的信息共享，方便构建新型的工程信息平台，有助于施工前进一步创新优化装配式屋面设计方案，规避在施工过程中存在的碰撞等隐性问题，如施工界面的交叉干扰等[4]。在施工期间进行BIM模拟，可以运用软件技术将工程各专业信息模型在地铁车辆段施工中进行关联化处理，形成3D模型模拟过程。将设计方案与装配式屋面施工现场实际施工情况结合，利用BIM技术对试验对比区、区间位置分布进行可视化展示，可以对装配式屋面施工节点等进行空间定位，并在BIM模型上呈现虚拟施工过程，从而及时发现施工质量问题，进一步提升地铁车辆段施工质量。

2 地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术分析

2.1 地铁车辆段大面积装配式屋面设计思路

2.1.1 总体规划设计思路

在进行地铁车辆段大面积装配式屋面设计时，设计人员应按照建设项目的总体策划要求，依据施工作业现场的实际完成情况，对地铁车辆段大面积装配式屋面所需的构件进行全面统筹设计，将各部分设计内容模块化。

2.1.2 施工受力设计思路

地铁车辆段大面积装配式屋面的结构件一般需要按照施工图纸的标准生产制作，且装配前必须经过严格养护，确保地铁车辆段大面积装配式屋面的构件强度符合施工单位的实际质量要求，并经过出厂验收后才能开始装配。在搬运、装配等拼装过程中，建筑构件会受到不同外力的影响，因此在现场吊运及安装过程中，施工人员要特别注意构件的吊运受力作用点、吊运角度和放置位置等。

2.2 地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术的优势

根据国内大中城市地铁工程项目的施工经验，地铁车辆段工程施工应用装配式屋面施工技术相比传统大面积屋面施工技术而言，能够使整体屋面结构更稳定、可靠，其构件精度也相对更高，能有效改善地铁车辆段屋面结构开裂、渗漏等问题，提高了地铁车辆段大面积屋面的安全性、耐久性和环保性[5]。此外，地铁车辆段大面积装配式屋面主要承重结构施工操作更加便捷，部分构件只需要通过简单浇筑即可，其施工进度与传统施工技术相比要快将近30%，极大地缩短了地铁工程项目工期，有效降低了建设成本，提高了施工效率。

2.3 地铁车辆段大面积装配式屋面施工的常见问题

2.3.1 协调工作存在不足

一方面，由于地铁车辆段屋面工程规模庞大，其中的主要构件数量极多，给施工管理带来了一定难度。另一方面，该工程中预埋钢构件与支座等隐蔽工程部位极多，且存在通过外部固定焊接组装的构件，施工技术交底时极为复杂，且对施工负责人员的读图能力有着较高要求。现阶段，地铁车辆段大面积装配式屋面的施工与设计过程缺乏良好的协调配合，实际施工情况与施工图纸并不完全吻合，导致施工阶段需要修改图纸或改变施工方法，从而加大了装配式屋面的建设成本。

2.3.2 缺乏专业技术人才

地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术需要采用标准化设计、装配化施工、信息化管理以及智能化应用。施工人员的专业技术水平会直接影响其建设品质。现阶段大多数承建单位严重缺乏专业类别的技术人才，导致施工质量不能满足要求。

2.3.3 施工质量检验不严

施工质量问题主要分为两个方面。一是施工材料性能问题。由于地铁车辆段的屋面施工中，主体构件都是钢材制成，因此它对整个屋面结构的稳定性尤其是荷载稳定性有着较高要求。相关工程项目施工前，很多构件往往是在工厂生产完成后直接运输到施工现场，因此承建单位很容易忽略前期施工原材料的质量检验，从而严重影响地铁车辆段的整体施工质量。二是施工技术标准过低导致的质量问题。例如，承建单位处理装配式屋面现浇段和预制段的连接点时往往不够仔细，将导致装配式屋面发生渗漏问题。

2.4 地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术应用方式

2.4.1 钢屋盖结构施工技术

钢屋盖结构施工技术是装配式屋面中极为重要的施工技术。若钢屋盖结构的具体构件预制安装不合理，将会严重影响地铁车辆段工程的总体施工质量。这种结构主要由屋面、屋架与支撑3个部分共同组成。其中：屋架由刚性强度达到一定设计标准的钢构件组合连接而成，在整个承重体系中起到了屋面承载骨架的作用；屋面由高强度钢制板材采取支架焊接或剪力块连接后浇筑为一个整体，主要承担地面以及地上部分的外部荷载；支撑部分主要分为垂直支撑与系杆支撑，在不同的上线下线的横向水平位置起到了平衡应力的作用。

由于钢构件拥有比混凝土结构更高的材料比重，因此在进行施工时，施工人员必须加强钢屋盖结构具体构件的控制，并进行科学、适合的构件处理。具体安装钢屋盖构件时，需要严格控制各部件的安装精度，避免施工环节出现差错，从而避免对地铁车辆段的使用结果产生巨大影响。因此，在施工过程中应安排专人进行实时监测，施工的每一步流程必须按照标准规范进行相应的操作处理，以确保钢屋盖结构具体构件形状及尺寸符合相关标准。此外，施工人员在处理钢屋盖结构的具体构件过程中，不但要重视钢屋盖结构具体构件的尺寸指标，还应综合考虑钢屋盖结构具体构件的优化处理效果。

2.4.2 屋面气密性施工技术

一般情况下，地铁车辆段大面积装配式屋面水汽渗透阻力较大的防水层应位于保温层之上。通常，水蒸气进入保温层后很难再向外散发，空气流动引起的水汽移动要比水汽在材料上的扩散作用大得多。因此，气密层作为空气流动阻隔层必须具有足够的连续性，以保证材料密封良好。另外，在地铁车辆段的钢屋面结构中，除了桁条、桁托等梁构件之外，还要有PE膜玻璃棉、下层GL钢板以及上层聚偏氟乙烯（Poly VinyliDene Fluoride，PVDF）钢板等材料才能组成一个完整的密闭整体。

首先，应当以钢屋面结构建筑的地基平面为基础，放线测量并建立施工控制网来校正和确定桁架的位置。在桁架上确定桁条的标高与水平位置后，在对应的位置上焊接桁托，将桁托安装中产生的焊渣全部清理干净后在外部用防腐材料涂装。其次，将桁条利用起重机吊接到对应位置后，用螺栓与桁托连接固定，并在桁条对应位置焊接加固，然后将预制好的GL钢板铺设在下层，并将钢板与钢板之间的接缝用密封胶完全封死。再次，完成下层GL钢板铺设后，开始断热金具公母扣、玻璃棉等配件的安装铺设。最后，在上层铺设完全部PVDF钢板后，用固定螺栓卡死。在屋面气密施工时，应当重点把控好天沟节点、檐口等重点部位的密封与焊接固定工序的施工质量。此外，地铁车辆段大面积装配式屋面结构层一般由预制桁架叠合板与现浇混凝土叠合制成，具有精细性、完整性和连续性的特点。由于整个屋面由多块叠合板组成，叠合板之间的连接位置并不连续，导致了气密层的不连续性。但是，叠合板安装完成后再在屋面进行混凝土现浇作业，其现浇层将会覆盖叠合板之间的缝隙，从而提高气密层的连续性。

2.4.3 屋面节点施工技术

在应用地铁车辆段大面积装配式屋面施工技术时，需连接的细部节点非常多，承建单位必须做好钢结构和屋面节点的施工工作。在整个钢屋面结构中，节点能够连接上、下两部分结构，使其成为一个完整的整体，同时起到传递荷载的作用。若节点位置与数量设计不够合理，很容易使整个钢屋面结构受到破坏。因此，节点的设计需要有可靠的构造与明晰的传力路线。由于地铁车辆段使用的钢屋面结构建筑工程较大，为了确保整个屋面结构的稳定性，节点下部的混凝土结构中钢筋较为密集，无法实现直接从下部移筋穿插连接。在节点施工时，必须要采取合理可行的技术手段来锚固支座，如采用外包钢套法来加固受力节点。这种方法需要先在混凝土梁外加设一层厚度高于180 mm的钢套，然后在柱体间预埋一个化学螺栓，等到需要连接节点时，由化学螺栓实现铸钢支座底板与混凝土梁之间的结合连接。

屋面节点施工质量直接影响着地铁车辆段整体的稳定性和安全性。在开始连接节点之前，施工人员需确认连接缝的长度是否满足预留螺栓孔的要求，并且要仔细检查拼接板的质量是否满足设计和规范要求。钢柱工厂标准化装配焊接钢柱的过程中，应通过基础预埋螺栓进行可靠连接，待钢柱安装牢固且受力稳定后再与钢筋混凝土浇筑成整体。此外，连接件焊接位置的检验也尤为重要，在拼接板焊接完成后，施工人员需要及时清除焊渣，并及时在连接件焊接位置刷上防腐漆，从而延长其使用寿命。

2.4.4 屋面防水施工技术

屋面防水施工技术的施工过程应按照以下步骤。首先，应清除垫层的杂物，确保基面干燥。在大面卷材铺贴前，根据卷材幅宽及搭接尺寸宽度，应在基层上弹基准线，并进行试铺，以确定卷材搭接位置，控制卷材铺贴的方向，使其顺直美观。其次，展开卷材，将砂面朝上平铺于基面需铺贴的位置，并与弹线对齐，然后对准铺贴位置裁剪卷材，使卷材铺设平展、顺直。再次，控制防水卷材长边搭接边的宽度为80 mm，并确保搭接区以下部位干净、干燥。当两块卷材已搭接在一起后，施工要连续进行。辊压搭接边要用力，以保证搭接边的良好粘结。在防水卷材收头位置可采用沥青防水涂料进行封口处理。最后，在进行钢筋绑扎时，应尽量在钢筋加工区内加工完成。在防水卷材施工完成的区域进行钢筋切割、焊接时，必须做好防护措施，且混凝土浇筑施工应按相应的施工技术规范进行操作。

3 结语

装配式屋面施工技术具有节能环保、平整美观等诸多优点，在地铁车辆段这类大面积施工建设中的应用越来越广泛。在地铁车辆段大面积装配式屋面施工过程中，承建单位应做好全程化的技术应用与质量管理工作，严格把控钢屋盖结构施工技术、屋面气密性施工技术、屋面节点施工技术以及屋面防水施工技术等技术环节，以确保施工质量满足要求。