航道站房坡屋面裂縫原因及處理對(duì)策

趙 宇 亭

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

由于坡屋面具有外形美觀、排水性優(yōu)、保溫隔熱等特征，故在航道站房、安置房等工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[1,2]。但坡屋面坡度大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工質(zhì)量難以控制，常造成屋面產(chǎn)生裂縫，從而引發(fā)屋面滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到建筑結(jié)構(gòu)的使用功能與耐久性能[3]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)坡屋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究，如韓廣東等[4]依托遠(yuǎn)洋LAVIE項(xiàng)目工程實(shí)例，對(duì)坡屋面施工關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制，提出了復(fù)雜坡屋面現(xiàn)場(chǎng)施工有效建議；朱祥青[5]研究了復(fù)雜造型坡屋面結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)，同時(shí)分析了施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)；呂寧[6]探討了坡屋面混凝土澆筑安全和施工質(zhì)量控制?？紤]到坡屋面裂縫為該類型建筑結(jié)構(gòu)的通病，本文以Z航道站信息監(jiān)控中心工程為研究對(duì)象，分別從坡屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、澆筑選材、施工工藝方面對(duì)裂縫的形成機(jī)理進(jìn)行研究，同時(shí)提出相應(yīng)治理措施，研究成果可為同類工程的施工設(shè)計(jì)提供參考建議。

1 工程案例

本文以Z航道站信息監(jiān)控中心為工程案例，對(duì)航道站房坡屋面滲漏問(wèn)題及治理控制進(jìn)行探討。工程項(xiàng)目位于Z縣G江右岸,屬于鋼—混框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為1 256.12 m2，項(xiàng)目投資約600萬(wàn)元，建筑層數(shù)為5層，屋頂形式采用坡屋頂，整棟建筑外觀大方典雅，屋面坡度較大，造型獨(dú)特復(fù)雜，航道站房的效果如圖1所示。

2 航道站房坡屋面的裂縫成因

該航道站房在后期施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)滲漏問(wèn)題嚴(yán)重，屋頂出現(xiàn)多數(shù)裂縫，裂縫多與屋脊平行并伴隨滲水現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)后續(xù)施工造成不良影響，使整體結(jié)構(gòu)維護(hù)和使用難以進(jìn)行，具體滲漏裂縫如圖2所示。針對(duì)該航道站房工程出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題，本文分別從坡屋面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、澆筑選材和施工工藝3方面剖析裂縫成因。

2.1 坡屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

坡屋頂防水設(shè)計(jì)不足，坡屋面雖然外觀效果比較優(yōu)美，但存在過(guò)度追求外在形式而忽略外檐、泛水或女兒墻的高度，導(dǎo)致防水高度不足，雨水累積超過(guò)界限，因此容易產(chǎn)生裂縫，從而造成雨水滲漏。

坡屋面受力鋼筋設(shè)計(jì)過(guò)少，受力鋼筋的配置不足也會(huì)對(duì)整體屋面的防水性能造成嚴(yán)重的損壞。不同構(gòu)造連接處是容易造成裂縫的關(guān)鍵部位，常見(jiàn)的有頂層窗戶與屋面的交接處、坡屋面自身變坡處、獨(dú)特造型連接處等。這些連接部位常常因設(shè)計(jì)初期受力鋼筋不足，或未考慮到后期使用過(guò)程中存在的環(huán)境引起變形問(wèn)題而采用受力鋼筋型號(hào)不足或數(shù)量欠缺，進(jìn)而影響屋面裂縫發(fā)展。

屋面構(gòu)造不足，屋面作為室內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境的隔離體，起著維護(hù)室內(nèi)空間環(huán)境、保溫隔熱的作用。屋面構(gòu)造從內(nèi)而外主要有結(jié)構(gòu)層、找平層、防水層、隔熱層、屋面瓦。每一層構(gòu)造各盡其用，維持屋面整體功能。其中，防水層、隔熱層設(shè)計(jì)不足極易引發(fā)裂縫問(wèn)題。某些建筑工程項(xiàng)目中可能存在成本優(yōu)于質(zhì)量考慮的問(wèn)題，致使保溫隔熱層的缺失，外界環(huán)境與屋面直接接觸，在高溫天氣下，大量太陽(yáng)能被屋面結(jié)構(gòu)層吸收，又因混凝土自身的熱脹冷縮特性，內(nèi)部溫度應(yīng)力突然急劇變化，進(jìn)而導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.2 坡屋面澆筑選材

Z航道站信息監(jiān)控中心工程框架結(jié)構(gòu)，部分墻體為磚砌體材料，屋面澆筑材料為鋼筋混凝土。澆筑材料的膨脹系數(shù)差別較大，據(jù)相關(guān)研究表明[7]磚砌體的膨脹系數(shù)大約為鋼筋混凝土的1/2，當(dāng)處于炎熱夏季時(shí)，晝夜溫差大，屋面與墻體連接處變形不一致，會(huì)導(dǎo)致連接部位開(kāi)裂，如遇暴雨天氣，能致使裂縫進(jìn)一步發(fā)展，滲漏問(wèn)題則更加嚴(yán)重。其次，混凝土強(qiáng)度不足將導(dǎo)致屋面失水干燥收縮，而上附找平層不發(fā)生收縮現(xiàn)象，進(jìn)而在屋面底部產(chǎn)生一系列不規(guī)則的收縮裂縫。另外，防水層的材料選取不當(dāng)，防水效果不足將直接影響到保溫層，防水層效果不足時(shí)，將傳遞雨水至保溫層，保溫層材料極易吸水膨脹，從而鼓起，進(jìn)一步造成防水層撐裂，當(dāng)屋面荷載較大時(shí)，應(yīng)選用密度大的保溫材料，如果保溫材料密度過(guò)小，難以承受屋面荷載，將引發(fā)找平層甚至整個(gè)屋面下陷開(kāi)裂。

2.3 坡屋面施工工藝

坡屋面混凝土澆筑時(shí)，鋼筋應(yīng)保持設(shè)計(jì)要求型號(hào)、形狀及尺寸，施工人員如未按要求配置在合適的位置，隨意放置鋼筋，可能導(dǎo)致屋面負(fù)力筋被踩彎變形，鋼筋的抗拉性能受到影響，不足以滿足屋面受荷要求，從而拉力分擔(dān)到屋面混凝土及其他構(gòu)造上，引發(fā)開(kāi)裂滲漏現(xiàn)象。在屋面構(gòu)造中防水層多與找平層或結(jié)構(gòu)層直接接觸，在布置防水層時(shí)，基層內(nèi)的雜質(zhì)要清理干凈，處置不當(dāng)、清理不凈將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)構(gòu)造層之間不能密切貼合，兩層之間孔隙部分難以填充，凹凸不平，造成屋面開(kāi)裂。

該航道站房屋面坡度較大，屋脊線條多為平直段，因坡度較陡，模板架設(shè)的范圍應(yīng)足夠長(zhǎng)，以滿足屋面坡度要求。中間主樓與兩邊側(cè)樓的屋頂高度不同，模板架設(shè)中應(yīng)考慮高度差異問(wèn)題，若在施工組織階段，未對(duì)模板進(jìn)行合理布置，坡面各點(diǎn)的高程不清晰，導(dǎo)致模板的支撐方案未能在前期制定，支撐立桿也難以確定準(zhǔn)確位置，精度無(wú)法得到保證，造成屋面施工階段整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差及防水效果差的基礎(chǔ)隱患。

3 航道站房坡屋面裂縫控制治理措施

3.1 屋面設(shè)計(jì)控制

坡屋面形狀不宜過(guò)于復(fù)雜，屋面形狀直接影響到施工階段模板的布置，可能導(dǎo)致坡面各點(diǎn)的高程難以精準(zhǔn)控制。設(shè)計(jì)應(yīng)盡量規(guī)整對(duì)稱，避免使用多種形狀組合，為后續(xù)各構(gòu)造層的施工提供良好的前提條件。

屋面防水層應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選用適合的材料，對(duì)于雨水較少地區(qū)，一般防水材料即可滿足要求。但對(duì)于雨水較多地區(qū)，應(yīng)選用厚度大耐久性好的厚防水材料。軟性防水卷材或硬性鋼混防水層應(yīng)根據(jù)屋面設(shè)計(jì)情況針對(duì)不同工程實(shí)際選用。防水層厚度應(yīng)重點(diǎn)注意，宜不低于設(shè)計(jì)厚度的80%，兩層之間的連接處應(yīng)加強(qiáng)粘合，避免存在縫隙，以避免在后續(xù)使用中縫隙持續(xù)發(fā)展成為較大的裂痕。

多數(shù)建筑傾向于利用坡屋面組合出各種復(fù)雜的形狀，而不同的形狀直接導(dǎo)致了內(nèi)部構(gòu)造中受力的不同。因此，在屋面鋼筋混凝土構(gòu)造內(nèi)部鋼筋的型號(hào)和分布對(duì)整個(gè)屋面構(gòu)造的受力性能有著至關(guān)重要的作用。鋼筋型號(hào)應(yīng)本著滿足受力的原則，根據(jù)具體工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要選取。對(duì)于復(fù)雜外形，鋼筋的加工工藝也應(yīng)受到重視。施工前，必須由專業(yè)人員設(shè)計(jì)計(jì)算出鋼筋在整體屋面板上的排列分布情況，并對(duì)某些不同長(zhǎng)度的鋼筋進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)注、計(jì)算和加工?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視鋼筋的設(shè)計(jì)，以分布合理、受力準(zhǔn)確、連接牢固為原則，確保其充分發(fā)揮作用。在運(yùn)輸或吊運(yùn)過(guò)程中，要注意鋼筋的排放，避免發(fā)生變形。

3.2 施工工藝控制

施工前的準(zhǔn)備工作，施工人員應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)圖充分熟悉，掌握各部分空間位置，選擇適應(yīng)工程實(shí)際的測(cè)量方法，嚴(yán)格選好精準(zhǔn)的控制點(diǎn)，并在這些位置進(jìn)行放樣。對(duì)于模板的支撐方案，應(yīng)首先確定好模板的材料種類和模數(shù)，支撐桿排布位置，要確保各程序的精度。

3.3 施工安全控制

屋面夏季施工時(shí)，應(yīng)注意避免高溫直射，保證施工工人的安全作業(yè)。該航道站房工程中屋面坡度較大，施工過(guò)程中應(yīng)鋪設(shè)防滑條，且防滑條的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵守垂直屋面坡度下降方向。在澆筑結(jié)構(gòu)層時(shí)，沿墻邊搭設(shè)腳手架，并逐層設(shè)置落網(wǎng)，做好高空墜物和邊緣防護(hù)工作。屋面支模體系架好后，應(yīng)對(duì)落地桿的支撐情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查，尤其注意模板桿件連接的各節(jié)點(diǎn)是否穩(wěn)定牢固，確保支撐整體的穩(wěn)定性，防止施工過(guò)程發(fā)生意外事故。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合Z航道站信息監(jiān)控中心工程實(shí)例，分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、澆筑選材、施工工藝方面研究了坡屋面裂縫成因，針對(duì)各施工階段材料的選用、施工工序組織、構(gòu)造層施工、細(xì)部結(jié)構(gòu)的防滲給出合理的建議，并提出了屋面設(shè)計(jì)改進(jìn)、施工工藝和質(zhì)量安全等控制措施，為同類坡屋面工程的施工設(shè)計(jì)及裂縫控制提供重要參考與借鑒。