体育场馆双层防水系统的大面积弧形金属屋面施工技术

周桂香，唐金来，丁建成，王安国，蒋凤昌，刘国华

（1.泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300；2.锦宸集团有限公司，江苏 泰州 225300；3.江苏永泰建造工程有限公司，江苏 泰州 225300）

0 引言

随着体育公园、奥体中心等大型体育场馆的建设，此类建筑的大型钢结构金属屋面防水体系获得了快速发展，由铝镁锰板作为主要装饰和防水系统的屋面，因其综合性能良好而受到广泛应用。但是，大面积弧形金属屋面的安装构造细节如果处理不当，将会引起漏水、保温隔热性能下降等缺陷，可能造成大型体育场馆使用过程的维护费用增加[1]。因此，本文结合泰州市体育公园体育场、体育馆、游泳馆和健身馆“一场三馆”的金属屋面项目，开发了“铝镁锰板+TPO卷材”双层防水系统的大面积弧形金属屋面施工技术，可供类似工程项目参考。

1 工程背景

泰州市体育公园“一场三馆”为江苏省第二十届省运会的主会场，总建筑面积约17.6万m2，其中体育场为椭圆环形，长轴约263m，短轴约233m，建筑面积约6.3万m2；体育馆为近似圆形，直径约为142m，建筑面积约5.4万m2；游泳馆和健身馆造型如树叶，建筑面积分别为2.7万m2和2万m2；其他辅助用房建筑面积约1.2万m2。该体育公园“一场三馆”的屋面皆为大面积双曲弧形金属屋面，屋面展开总面积约为5.6万m2，设计采用“铝镁锰板+TPO卷材”双层防水系统。

2 屋面构造

2.1 金属屋面多功能构造

为实现金属屋面防水、保温、隔汽、隔声、装饰等多功能特性，金属屋面构造系统组成复杂，包括氟碳喷涂铝单板装饰层、装饰铝板龙骨、铝镁锰合金直立锁边屋面板、TPO防水卷材防水层、几字檩条、岩棉保温层、屋面主檩、屋面次檩、玻璃棉吸音层、隔汽层、倒贴底板层、檩条支托（角钢）、屋面系统配件、屋面防坠落系统、屋面避雷系统等[2]。具体做法如表1所示。依据建筑效果确定是否需要最外部的铝板装饰层，在泰州体育公园项目中体育场无铝板装饰层，体育馆有铝板装饰层。

表1 金属屋面构造层的详细做法

2.2 梅花头T形支座防水构造

在金属屋面的构造中，梅花头T形支座是连接两层防水板的重要构件（图1），上部与铝镁锰板直立锁边连接，下部由不锈钢自攻螺钉穿过TPO防水卷材与几字檩条连接，其防水机制表现在以下两个方面。

图1 梅花头T形支座连接构造

（1）在直立锁边构造中，巧妙应用梅花头T开形支座的“梅花头”凹弧沟槽，将金属屋面板的板肋压制出一条“反毛细凹槽”，使得包裹在“梅花头”上的两层金属板肋之间形成一个通长的空腔，减小雨水张力，阻止雨水由室外借助风力“爬行”至室内，切断雨水在毛细作用下的行走路径[3]。板块之间锁合后，形成完全密封的直立锁缝，杜绝雨水从搭接边处渗透，具有很强的防水性能。

（2）在不锈钢自攻螺钉连接构造中，沿着自攻螺钉设置两道防水密封垫，分别位于T形支座的上下两表面，杜绝雨水沿着自攻螺钉穿过TPO防水卷材的孔洞滲入室内。

2.3 卷材搭接防水构造

卷材搭接防水构造如图2所示，在TPO防水卷材搭接缝处采用卷材固定螺钉进行安装，并且设置了碟形弹簧垫片，施加均布压紧力，防止应力集中引起卷材撕裂，然后将相邻两片卷材进行热风焊接缝连接，确保搭接缝防水可靠。

图2 卷材搭接防水构造

3 施工工艺流程

“铝镁锰板+TPO卷材”双层防水系统的大面积弧形金属屋面施工工艺流程主要内容包括：工作面交接→定位放线→檩条安装→底板安装→几字支撑及几字条安装→无纺布及玻璃吸音棉安装→PE隔汽膜及保温岩棉安装→TPO防水卷材安装→金属屋面板加工→固定座及直立锁边铝镁锰板安装→装饰板龙骨及装饰板安装→整体检查→交工验收，如图3所示。

图3 施工工艺流程

4 关键施工技术操作要点

4.1 定位放线

为了保证弧形金属屋面最终的成型效果，定位放线作为贯穿施工全过程的关键工序。其操作要点包括如下。

（1）准备工作。施工前，首先按照总包提供的体育场馆测量基准点（线）和水准点及其书面资料和数据进行复测；其次按照设计图、建筑模型以及屋面深化模型为依据，对檩托点位进行测量、放点，并建立控制轴网，檩托点位控制内容包括水平位置及标高；最后进行试安装，并对安装好后的檩托标高进行复测，检查其是否满足现场安装要求。

（2）测量方法。平面控制首先着眼全局，遵循先整体后局部的原则。平面控制点的布设，以基本控制点为起始点，并且对钢结构施工控制点加以利用，在施工场地周围路面、土建现有混凝土结构和钢结构上布设屋面工程施工控制点位，从而形成平面控制网。同时结合平面控制网构建高程控制网，从而形成金属屋面施工的三维坐标控制网络。高程控制网的精度不低于二等水准路线的精度，地面和楼层之间控制网采用水准闭合导线测量方式，同时根据工程项目弧形金属屋面特点，屋面部分钢结构处采用GPS结合三角高程进行高程控制测量。

（3）测量内容。对弧形屋面钢结构控制点的三维坐标定位进行测量，严格控制其测量偏差，水平方向不大于4mm，垂直方向不大于10mm。对钢支撑托盘的复核测量，需要提供轴线的高度和径向线的轴线方向，轴线主要由方向桩点控制，盲区采取极坐标法放样，当标高互差较大时，按测量记录在檩条支撑上调整，消化掉结构点的误差，以保证屋面的圆滑过渡。对次檩条的测量定位，使用全站仪采用极坐标法放样出次檩条中心径向的首末点位或特征点，在钢底板上的平面坐标测出该点的实际高程，与设计提供的该点理论三维坐标进行比较，得出误差，然后调整安装定位檩条。固定座的测量定位，利用全站仪将纵向固定座的分格线投到檩条面上。

4.2 TPO防水卷材安装

（1）卷材固定施工。首先预铺防水卷材，注意其铺设方向，应该垂直于镀铝锌压型钢板的波纹方向，按照弧形屋面的轮廓自然布置TPO卷材，使其表面平直顺畅，卷材的搭接构造应满足相关规范要求，即长边搭接宽度为120mm，短边搭接宽度为80mm，固定螺钉至卷材边距为30mm[4]。

（2）卷材焊接。TPO防水卷材焊接前准备工作主要包括卷材表面清洁去污、清洁热枪喷嘴、控制焊接温度和焊接机运行速度适配。大面积正式焊接工作之前，应先试焊接一次，然后用破坏性测验去测试温度是否正确，实际运作温度可能需要经过几次调整才可确定。卷材焊接时，为了保持卷材紧贴底板，施工人员要始终站在未固定卷材上，以防止卷材位移。施工人员应保持脚压直至卷材被固定或点焊牢固，有效地防止卷材表面产生折皱。

（3）卷材细部处理。立面卷材施工，应通过放样尽量减少接头，保证立面平整，无棱角和尖锐杂物，且应使得平行于屋脊的搭接缝顺流水方向搭接。卷材收口施工，对于穿出洞口立面无防水构造的情况，采用立面收口压条，将卷材固定于立面，螺钉间距300mm，然后用密封膏饱满密实地嵌入压条内，形成低水坡角。落水口施工，将落水口处的卷材按落水口的直径尺寸割除，保证重叠部位干净，在卷材正面及背面粘贴自粘防水胶条与落水口进行挤压连接，从而保证落水口的密封性。

（4）成品保护措施。防水卷材不能与强酸强碱类物质直接接触；施工人员需穿软底鞋施工；每天完成区域留出的卷材接口部位，必须加强保护，避免淋雨或受潮；不得在防水卷材上方或附近区域进行无防护措施的动火或电焊，防止焊渣灼坏卷材；安装完成的防水卷材屋面不得直接堆放其他设备和物品，需用木工板或其他材料隔离，以免破坏卷材。

4.3 铝镁锰板直立锁边施工

（1）屋面板安装过程中要严格按照梅花头T型支座控制线进行施工，并预留好调节空，按照现场实际施工尺寸对预留的调节空进行下料安装。

（2）非预留空的屋面板按照模型及图纸进行下料放样。屋面板正式出板前应进行试压，试压完成后检查屋面板压型质量，在压型效果不满足要求的情况下，进行调试，直至面板尺寸及大小变都能满足要求。

（3）金属屋面板安装的主要工序包括放线、就位、咬边和板边修剪。其中，咬边操作非常关键，首先应调节好梅花头T型支座两侧的屋面板位置，保证板面平齐，且有足够的板肋包裹梅花头，然后操作专用电动咬边机实行咬边（图4），即将屋面板锁紧在梅花头上，并且检验保障锁边位置连续、平整，避免存在扭曲、开裂等质量缺陷[5]。

图4 金属屋面板的“咬边”施工

（4）安装完成后的复测。金属屋面板安装完成后，项目管理部组织质量检验小组进行屋面的抗风压、水密性等性能检验，确保双层防水系统的大面积弧形金属屋面防水性能可靠。

（5）屋面固定点设置施工。当金属屋面板在梅花头支座上“咬边”锁紧后，若在温度作用下，金属屋面板仍有可能沿着纵向滑移，故而需要设置固定点，控制屋面板在一定范围内进行热胀冷缩的自由移动。为保证其均匀伸缩，固定点安装在屋脊位置的梅花头上，从而保障屋面板伸缩变形时，不至于产生缝隙和渗漏水隐患。

（6）檐口收边施工。当金属屋面板完成大面积施工后，应抓紧进行檐口收边施工，避免已安装好的金属屋面板受到特大风的作用，而发生破坏和事故。要求泛水板、封檐板安装牢固，包封严密，棱角顺直，成形良好。

5 结语

泰州市体育公园“一场三馆”金属屋面上层为铝镁锰板刚性防水层、下层为TPO防水卷材柔性防水层，刚柔相济，构建了双层防水系统，具有很强的防水性能。该项目建成后，经历了夏季暴风雨的考验，没有发现渗漏水的现象，并在此成功举办了江苏省第二十届省运会，产生了良好的经济效益和社会效益。