論復(fù)雜金屬屋面虹吸雨排水重難點(diǎn)施工技術(shù)

李朝廷，陽(yáng) 陳

(中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

滁州奧體中心游泳館項(xiàng)目采用鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面，主樓為橢球屋面，屋面標(biāo)高從最高點(diǎn)往四周順次降低，外檐口標(biāo)高各不相同；連廊與主樓銜接部位為坡向連廊檐口的雙曲屋面，連廊其余部位為單曲拱形屋面，連廊檐口標(biāo)高均相同。為了保證屋面結(jié)構(gòu)安全，排水系統(tǒng)采用虹吸雨排水。在雙曲連廊和橢球屋面的低邊分別設(shè)置不銹鋼天溝和集水槽，加快虹吸效果迅速形成。

1 虹吸雨排水深化設(shè)計(jì)

1.1 虹吸雨排水深化設(shè)計(jì)

暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期P=10 a，5 min暴雨強(qiáng)度q=5.67 L/(s·100 m2)，溢流系統(tǒng)按50 a校核，5 min暴雨強(qiáng)度q=7.41 L/(s·100 m2)。 天溝寬400 mm，深400 mm，雙曲屋面集水槽長(zhǎng)度3 000 mm，在相應(yīng)位置天溝最低點(diǎn)下沉300 mm；橢球屋面集水槽長(zhǎng)度2 000 mm，在相應(yīng)位置天溝最低點(diǎn)下沉300 mm。虹吸排水共分6個(gè)子系統(tǒng)，選用SF63,SF90和SF110型雨水斗；溢流虹吸系統(tǒng)分為2個(gè)子系統(tǒng)，選用SF75,SF90和SF110型雨水斗[1]。

1.2 匯水分區(qū)劃分

結(jié)合屋面的具體情況和雨排水設(shè)計(jì)選用的參數(shù)劃分匯水分區(qū)。對(duì)于坡度很大的雙曲連廊屋面[2]，天溝集中布置在連廊屋面的最低處；坡度較小的橢球屋面，連廊屋面覆蓋范圍內(nèi)不考慮雨排水，暴露在連廊屋面范圍外的區(qū)域設(shè)置雨排水系統(tǒng)，天溝集中布置在橢球屋面的最低處；在天溝內(nèi)設(shè)置足夠套數(shù)的虹吸雨水系統(tǒng)滿足排水要求，充分考慮50 a暴雨強(qiáng)度在連續(xù)天溝最低處設(shè)置了虹吸溢流系統(tǒng)，保證水位不超過(guò)天溝高度直立鎖邊板，防止屋面漏水[3]。

根據(jù)金屬屋面施工圖紙對(duì)游泳館雙曲連廊屋面和橢球屋面的虹吸雨排水系統(tǒng)進(jìn)行深化，劃分匯水分區(qū)；確定虹吸雨水斗、天溝擋板和溢流雨水斗位置及尺寸；確定集水槽尺寸和設(shè)置要求；確定虹吸雨水管在屋面層的水平路徑[4]。匯水分區(qū)劃分和排水設(shè)施設(shè)置具體見(jiàn)圖1。

1)連廊屋面以紅色屋脊線為坡度分界，屋脊南側(cè)以屋面裝飾高度線分界為2個(gè)區(qū)域，屋面裝飾高度分界線東側(cè)虹吸雨水斗設(shè)置2處，其中SF63雨水斗6個(gè)，SF90溢流雨水斗1個(gè)；屋面裝飾高度分界線西側(cè)，虹吸雨水斗設(shè)置2處，其中SF90雨水斗6個(gè)，SF90溢流雨水斗2個(gè)[5]。

2)連廊屋面屋脊北側(cè)以天溝自然劃分為2個(gè)區(qū)域，橢球屋面范圍內(nèi)虹吸雨水斗設(shè)置3處，其中SF90雨水斗9個(gè)，SF110溢流雨水斗2個(gè)；橢球屋面范圍外虹吸雨水斗設(shè)置1處，其中SF110雨水斗3個(gè)，SF75溢流雨水斗2個(gè)。

3)橢球屋面劃分2個(gè)排水區(qū)域，以屋面裝飾高度分界線為界，分界線東側(cè)虹吸雨水斗設(shè)置2處，其中SF90雨水斗4個(gè)，SF95溢流雨水斗1個(gè)；分界線西側(cè)虹吸雨水斗設(shè)置1處，其中SF90雨水斗3個(gè)，SF95溢流雨水斗1個(gè)。

2 施工重難點(diǎn)與方法

2.1 虹吸雨排水管路徑優(yōu)化

游泳館地上部分共3層，形狀近似橢球。幕墻鋼結(jié)構(gòu)彎扭箱型梁從2層向內(nèi)收縮，在3層與橢球屋面外邊線鋼結(jié)構(gòu)梁連接成一個(gè)整體，3層僅土建建筑覆蓋部分設(shè)置混凝土柱，導(dǎo)致虹吸雨水斗下方附近沒(méi)有柱子，無(wú)法安裝雨水立管。根據(jù)實(shí)際情況，將雨水立管設(shè)置在3層混凝土柱邊，連廊和橢球屋面雨水斗通過(guò)水平雨水管向混凝土柱水平安裝后垂直向下安裝至1層，增加了雨水水平管道的長(zhǎng)度，解決了排水管的路徑問(wèn)題。

2.2 雨水斗安裝

雨水斗采用鋁錳合金頂蓋不銹鋼底座材質(zhì)，下方自帶的連接短管為HDPE材料，雨水斗同管道連接時(shí)采用電熔連接，保證系統(tǒng)的氣密性。

虹吸雨水斗安裝需與屋面專業(yè)穿插施工，安裝流程如下：

1)金屬屋面天溝和集水槽安裝完成后，根據(jù)雨水斗位置和尺寸在集水槽底部開(kāi)孔，安裝雨水斗底座并將雨水斗底座與集水槽焊接在一起，焊后對(duì)焊縫進(jìn)行打磨刷漆，確保焊接和焊后處理的施工質(zhì)量。

2)準(zhǔn)備PVC防水卷材，按照雨水斗形狀和尺寸裁剪卷材形成喇叭狀，將卷材鋪設(shè)在雨水斗底座上，喇叭筒插入雨水斗短管內(nèi)，雨水斗底座的螺栓與PVC卷材之間的縫隙用密封膠密封。

3)通知金屬屋面分包進(jìn)行集水槽PVC防水鋪設(shè)，防水完成后進(jìn)行工序交接。

4)拆除臨時(shí)封堵，清掃雨水斗，安裝雨水斗導(dǎo)流隔氣蓋板。

雨水斗施工質(zhì)量要求高，保證措施包括：雨水斗底座與集水槽滿焊，焊后打磨、修補(bǔ)焊縫保證焊縫質(zhì)量，通過(guò)灌水試驗(yàn)檢查焊縫漏水情況，無(wú)滲漏后對(duì)焊縫進(jìn)行除銹刷漆；使用密封膠將PVC防水卷材與雨水斗底座黏結(jié)起來(lái)，底座螺栓與PVC卷材之間的縫隙處使用密封膏填滿，達(dá)到密封膠和密封膏的黏結(jié)時(shí)間后再進(jìn)行灌水試驗(yàn)，無(wú)滲漏后臨時(shí)封堵雨水斗底座并與屋面專業(yè)進(jìn)行工序交接，由屋面專業(yè)完成防水卷材的搭設(shè)與焊接；防水施工完成后，拆除臨時(shí)封堵，安裝雨水斗蓋板，完成雨水斗施工。

沿著天溝坡度，在天溝最低點(diǎn)之前的集水槽處還需安裝不銹鋼天溝擋板，擋板離集水槽低邊100 mm，板頂?shù)陀谔鞙享斆?00 mm，焊接施工完成后交接屋面專業(yè)鋪設(shè)防水卷材。在天溝最低點(diǎn)的底部還需安裝溢流雨水斗，采用與虹吸雨水斗相同的安裝流程和施工質(zhì)量保證措施。

2.3 懸吊系統(tǒng)

該項(xiàng)目虹吸雨排水系統(tǒng)采用HDPE管，直徑250 mm虹吸排水管道敷設(shè)在地下，地上部分管徑小于250 mm。懸吊系統(tǒng)的水平懸吊梁采用30 mm×30 mm優(yōu)質(zhì)鍍鋅方鋼，懸吊管上每間隔不大于5 m設(shè)置一個(gè)固定管卡，此點(diǎn)與懸吊梁固定。虹吸懸吊管及立管均設(shè)有固定支架，其間距不大于5 m，固定于本體結(jié)構(gòu)柱墻、頂板或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。

懸吊管的錨固管卡安裝在管道的端部以及Y型支管的每個(gè)方向上，2個(gè)錨固管卡間距不大于5 m。當(dāng)雨水斗與立管之間的懸吊管長(zhǎng)度超過(guò)1 m時(shí)，安裝帶有錨固管卡的固定件。最后一個(gè)雨水斗處及水平管接至立管均安裝錨固管卡；方鋼導(dǎo)軌每隔10 m和方向改變的地方安裝防晃支架，如果方鋼間斷安裝兩個(gè)錨固管卡。

連接管與懸吊管的連接采用45°三通；懸吊管與立管的連接采用2個(gè)45°彎頭或不小于4倍彎曲半徑的90°彎頭；管路轉(zhuǎn)彎的位置以及出現(xiàn)三通的位置，在管道配件的兩端加設(shè)管道吊架。

在金屬屋面安裝的虹吸雨水管道，使用抱箍將懸吊桿固定在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，抱箍按照固定處鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形狀和尺寸現(xiàn)場(chǎng)加工或者工廠預(yù)制[6]；懸吊連接件使用62 mm×41 mm優(yōu)質(zhì)C型鋼與螺桿及抱箍焊接連接(見(jiàn)圖2)。

虹吸立管固定卡間距不大于5 m，導(dǎo)向管卡間距不大于15倍管徑，立管到達(dá)混凝土底面之前設(shè)置一個(gè)固定點(diǎn)。每個(gè)Y型三通都設(shè)置1個(gè)緊固點(diǎn)，2個(gè)Y型三通之間的距離不超過(guò)3 m。末端的雨水斗和水平管(懸吊管)接入立管的地方設(shè)置緊固點(diǎn)(見(jiàn)圖3)。

虹吸雨水立管與排出管的連接應(yīng)采用2個(gè)45°彎頭或不小于4倍彎曲半徑的90°彎頭；立管底部轉(zhuǎn)彎處安裝加固支撐裝置，加固裝置要用槽鋼或角鐵在現(xiàn)場(chǎng)加工制作，具體尺寸及固定方式視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

2.4 彎扭箱型梁抱箍安裝

在幕墻彎扭箱型梁下安裝虹吸雨水管時(shí)，鋼梁的形狀導(dǎo)致普通方形抱箍無(wú)法與鋼梁表面貼合，虹吸系統(tǒng)懸吊通絲螺桿與梁底面垂直但不與地面垂直，安裝完成后吊箍與箱型鋼梁以及吊箍連接件與吊桿均形成新的夾角。吊箍自身產(chǎn)生形變，磨損鋼梁、吊箍油漆面；吊箍連接件與吊桿產(chǎn)生形變，施工質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法解決。

根據(jù)實(shí)際情況，在施工中發(fā)明一種新型自動(dòng)調(diào)整角度的抱箍，采用Q235鍍鋅扁鋼和圓鋼進(jìn)行加工，其自動(dòng)調(diào)整吊箍連接件的角度，降低吊箍的損壞率，減少對(duì)鋼梁表面油漆的破壞。自動(dòng)調(diào)整角度的新型抱箍包括吊箍上下固定件——鍍鋅扁鋼，內(nèi)附于鍍鋅扁鋼的保護(hù)軟膠，吊箍上下部分連接的固定螺栓，自動(dòng)調(diào)整角度的連接圓環(huán)以及與吊桿連接的內(nèi)螺紋連接件(見(jiàn)圖4)。施工前根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)和MEP專業(yè)圖紙建立模型，在模型上確定吊箍安裝位置、尺寸并進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，在工廠進(jìn)行批量加工。施工時(shí)根據(jù)模型上的吊箍信息進(jìn)行安裝，將吊箍上下固定件貼合在箱型鋼梁的表面，用固定螺栓將上下固定件連接固定，連接吊箍與吊桿；檢查吊桿是否垂直向下，若不垂直向下則手動(dòng)滑動(dòng)連接圓環(huán)，確保吊桿向下(見(jiàn)圖5)。

3 施工總結(jié)

通過(guò)探討體育場(chǎng)館類項(xiàng)目虹吸雨排水系統(tǒng)施工內(nèi)容，介紹了異形結(jié)構(gòu)、復(fù)雜金屬屋面虹吸雨排水施工重難點(diǎn)及解決方法。根據(jù)金屬屋面施工圖紙深化虹吸雨排水系統(tǒng)，合理劃分匯水分區(qū)，優(yōu)化管道路徑，確保屋面虹吸雨排水匯水分區(qū)劃分和立管安裝位置更加合理；細(xì)化雨水斗等安裝過(guò)程，協(xié)調(diào)不同專業(yè)之間的頻繁穿插施工，精細(xì)化管理，提高施工效率；結(jié)合BIM技術(shù)，采取新技術(shù)解決復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)區(qū)域的虹吸雨排水懸吊系統(tǒng)安裝難題，加快施工進(jìn)度、提高施工精度和質(zhì)量。