大型波浪形金屬屋面TPO防水層智能施工技術(shù)

趙忠誠

（中鐵建設(shè)集團(tuán)南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展和人口增長，大型站房和公共設(shè)施的建設(shè)需求日益增加［1-3］。為了滿足這種需求，鋼結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)在設(shè)計和施工中得到了廣泛應(yīng)用，這些結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性的優(yōu)勢，能夠承受大跨度和重載荷的要求［4-6］。在這些大型站房和公共設(shè)施中，屋頂作為重要的構(gòu)件之一，承擔(dān)著保護(hù)建筑物內(nèi)部免受外界環(huán)境侵害的重要任務(wù)。鋼結(jié)構(gòu)金屬屋面因其較輕的重量和優(yōu)異的機(jī)械性能成為了首選。此外，鋼結(jié)構(gòu)金屬屋面使用TPO 防水卷材作為防水層，這種材料具有出色的抗老化和防水性能，能夠有效地防止水的滲透［7］。

然而，隨著時間的推移和環(huán)境因素的影響，金屬屋面會發(fā)生形變［8］，導(dǎo)致屋面的密封性能逐漸減弱。尤其是在面臨溫度變化的情況下，由于熱脹冷縮的作用，屋面可能出現(xiàn)扭曲和變形，從而影響其密封性。這可能會導(dǎo)致屋面出現(xiàn)滲漏問題，給建筑物內(nèi)部造成損害，甚至影響到建筑物的使用安全性［9-11］。

廈門某新建高鐵站站房鋼架南北跨度約267 m，東西跨度約143 m，屋蓋最高點55.5 m，與最低點相差24 m，整體屋面呈“大波浪”造型。屋面均采用TPO 防水卷材進(jìn)行防水施工，為保證屋面防水施工的牢固性及密封性，現(xiàn)場使用瑞士進(jìn)口TOPLINK-7001B TPO熱風(fēng)拼接自動爬行TPO 防水卷材熱合機(jī)（以下簡稱“智能防水卷材熱合機(jī)”），使其做到智能化施工。

1 工程概況

廈門某新建高鐵站為沿海鐵路在廈門樞紐的主要客站。車站規(guī)模7 臺15 線，中心軌頂設(shè)計高程為22.17 m，設(shè)450 m×15 m×1.25 m 基本站臺1 座，450 m×12 m×1.25 m島式站臺6座，車站軌面標(biāo)高與既有廈門北站軌面等高，站房整體效果如圖1所示。

圖1 站房整體效果Fig.1 Overall Effect of Station Building

車站金屬屋面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年，屋蓋的結(jié)構(gòu)型式為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其耐火等級為二級，屋面防水等級為一級。本項目抗震設(shè)防烈度為7 度，對應(yīng)于設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，活載標(biāo)準(zhǔn)值Lk=1.0 kN/m2，屋面按照100 年一遇的基本風(fēng)壓為0.95 kN/m2，100 年一遇基本雪壓為0 kN/m2。本項目金屬屋面系統(tǒng)TPO 防水卷材使用1.2 mm 厚聚酯纖維內(nèi)增強(qiáng)型高性能機(jī)TPO防水卷材。

2 智能防水卷材熱合機(jī)的特點

2.1 智能控制

智能防水卷材熱合機(jī)采用一套先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了多項智能化功能，以提升設(shè)備的性能和用戶體驗，其操作面板如圖2所示。

圖2 智能防水卷材熱合機(jī)操作面板Fig.2 Operation Panel of Intelligent Waterproof Roll Material Heat-closing Machine

智能防水卷材熱合機(jī)具備出色的系統(tǒng)容錯能力，自動檢測和糾正錯誤，確保操作的安全性和穩(wěn)定性。其還具備供電系統(tǒng)切換功能，在主電源故障時自動切換到備用電源，保證連續(xù)工作，避免生產(chǎn)中斷和數(shù)據(jù)丟失。而模塊化設(shè)計提供高可維護(hù)性，只需更換故障模塊而不必整體維修，降低維護(hù)時間和成本。配備系統(tǒng)重置能力，方便重新配置設(shè)備或處理異常情況。其控制系統(tǒng)還能計算和統(tǒng)計輸入輸出點接入率和完好率，幫助優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高效率和質(zhì)量。優(yōu)秀的實時性能保證快速響應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)，實時調(diào)整熱風(fēng)溫度和運(yùn)行速度，確保熱合過程準(zhǔn)確穩(wěn)定，提升產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。

2.2 高效穩(wěn)定

智能防水卷材熱合機(jī)采用高品質(zhì)組件和材料，確保在高溫環(huán)境下可靠長時間工作，實現(xiàn)熱量和風(fēng)量最大化。其配備的發(fā)熱絲具有卓越性能，在高溫環(huán)境下長時間工作且不損壞，確保設(shè)備穩(wěn)定性和持久性。耐高溫陶瓷和涂銀端子高效傳遞和分散熱量，最大程度利用熱量和風(fēng)量，實現(xiàn)有效熱熔焊接。其防燙保護(hù)功能是通過隔熱材料和熱隔離設(shè)計，保障操作人員和周圍環(huán)境安全和提高熱熔焊接質(zhì)量和施工效率。

2.3 定位準(zhǔn)確

智能防水卷材熱合機(jī)利用動態(tài)過程激光掃描定位技術(shù)，簡化了復(fù)雜的計算和匹配過程。該技術(shù)能夠?qū)崟r獲取機(jī)器運(yùn)動軌跡信息，通過考慮各種干擾因素，實現(xiàn)精確的導(dǎo)向系統(tǒng)，這確保機(jī)器在焊接過程中始終沿直線行走，最大程度減少工人可能引起的質(zhì)量問題。動態(tài)過程激光掃描定位技術(shù)快速且準(zhǔn)確地估計機(jī)器位置，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中數(shù)據(jù)繁瑣的處理過程。

3 TPO防水層智能施工技術(shù)

3.1 防水卷材鋪設(shè)工藝要點

為了確保高效的防水工程，選擇采用了1.5 mm厚TPO防水卷材，其具有出色的防水性能和耐用性。在進(jìn)行卷材安裝之前，有一系列關(guān)鍵步驟和注意事項需要遵循，以確保最佳的施工質(zhì)量和長期可靠的防水效果。

⑴在安裝之前，必須仔細(xì)檢查基層縫隙，確保接縫縫隙均勻無錯位。這一步驟的重要性不可忽視，因為只有當(dāng)接縫縫隙均勻且沒有錯位時，卷材才能與基層緊密連接，避免空鼓和漏水問題的出現(xiàn)。防水卷材在施工前應(yīng)進(jìn)行精確放樣，最大限度地減少接頭的數(shù)量，接頭間應(yīng)當(dāng)相互錯開至少500 mm，平行于屋脊的搭接縫應(yīng)順流水方向搭接，垂直于屋脊的搭接縫應(yīng)順年最大頻率風(fēng)向搭接。

⑵卷材的鋪設(shè)應(yīng)按照流水坡度的反方向，自下往上進(jìn)行，鋪設(shè)方向還垂直于屋面坡度方向。這樣的鋪設(shè)方式可以確保卷材與基層有效連接，并減少空鼓的風(fēng)險。通過反方向鋪設(shè)，我們能夠更好地排水，避免積水對防水層的影響。

⑶對于當(dāng)天鋪設(shè)的卷材，最好在當(dāng)天完成接縫處理，這意味著需要在當(dāng)天鋪設(shè)的卷材上進(jìn)行接縫處理，以確保接縫的密封性和耐水性。及時處理接縫可以防止水分滲入卷材之間的間隙，確保防水層的完整性。

⑷每天施工后留下的接口，必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，避免被淋雨和受潮。這可以通過覆蓋保護(hù)或其他有效的防水措施來實現(xiàn)，以確保接口不受到外部環(huán)境的損害，從而保證防水層的可靠性。

通過采用1.5 mm厚TPO防水卷材，并嚴(yán)格按照上述步驟和注意事項進(jìn)行施工，方可確保高質(zhì)量的防水效果，有效地防止漏水問題的發(fā)生，提供持久的防水保護(hù)。

3.2 防水卷材鋪設(shè)固定

在進(jìn)行防水卷材的鋪設(shè)固定施工過程中，有一些重要的步驟和注意事項需要遵循，以確保施工質(zhì)量和防水效果的可靠性，其現(xiàn)場施工如圖3所示。

圖3 智能防水卷材熱合機(jī)現(xiàn)場施工Fig.3 On-site Construction of Intelligent Waterproof Roll Material Heat-closing Machine

⑴施工材料應(yīng)妥善保管。材料進(jìn)場后應(yīng)放置在干燥、通風(fēng)、平整的場地上，遠(yuǎn)離明火，并避免長時間的日曬和雨淋，以防止材料的損壞和變形。

⑵在進(jìn)行卷材鋪設(shè)之前，首先需要進(jìn)行卷材的預(yù)鋪。將卷材自然疏松地平鋪在保溫層上，然后平整順直地放置約30 min，并根據(jù)屋面的構(gòu)造情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)募舨?，以確保卷材的合適鋪設(shè)。

⑶卷材的固定采用專用基層膠粘劑進(jìn)行固定。在粘結(jié)卷材之前，必須確保找平層充分干燥?？梢酝ㄟ^測試找平層的含水率來確認(rèn)其干燥程度，一般要求含水率不超過8%。同時，也可以進(jìn)行簡易的測試方法，將1 m2的卷材平鋪在找平層上，經(jīng)過3～4 h 后揭起，如果卷材和找平層上沒有水印，則可以進(jìn)行施工。

⑷在防水卷材的鋪設(shè)過程中，要求鋪設(shè)必須平整，減少折皺。首先，將要鋪設(shè)的卷材翻轉(zhuǎn)約2 m 長度，然后用滾刷均勻涂刷專用基層膠粘劑在卷材的背面（黑色面）。需要焊接的卷材邊緣部位不需要涂刷基層膠粘劑。如果卷材放置時間過長或被污染（如灰塵、水跡、腳印等），則需要使用卷材清潔劑進(jìn)行清洗，并等待清潔劑完全干燥后再涂刷基層膠粘劑。

⑸在屋面大面積的鋪設(shè)中，可以使用智能防水卷材熱合機(jī)將兩層卷材的沒有涂刷基層膠粘劑的邊緣位置進(jìn)行焊接，有效焊接寬度為3.5～4.0 cm。自動焊機(jī)的壓力應(yīng)在500～550 N 左右，溫度為500～550 ℃，焊接速度為1.5～2.0 m/min，具體的參數(shù)會根據(jù)現(xiàn)場條件（如溫度、濕度）進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語

廈門某新建高鐵站站房工程屋面具有較大的跨度和高低差，整體呈現(xiàn)出獨(dú)特的“大波浪”造型，并采用多組合式屋面銜接，展現(xiàn)出鮮明的風(fēng)格。為了應(yīng)對這樣復(fù)雜的屋面結(jié)構(gòu)，采用智能防水卷材熱合機(jī)在整體屋面防水施工中起到了至關(guān)重要的作用，以下是對本技術(shù)有益效果的總結(jié)：

⑴極大地提高了屋面防水施工的質(zhì)量和效率。由于智能防水卷材熱合機(jī)具備精準(zhǔn)的控制和定位能力，可以準(zhǔn)確地進(jìn)行拼接和焊接操作，避免了人工可能引發(fā)的誤差和不規(guī)范操作。

⑵智能防水卷材熱合機(jī)能夠在復(fù)雜的屋面結(jié)構(gòu)中自主爬行，并根據(jù)需要進(jìn)行熱風(fēng)拼接，確保每個區(qū)域都得到適當(dāng)?shù)募訜岷瓦B接，有效降低了屋面漏水的風(fēng)險。

⑶體現(xiàn)了綠色、環(huán)保、節(jié)能和高效的建筑施工理念。通過智能防水卷材熱合機(jī)的自動化操作，可以減少對人力資源的需求，降低施工過程中的能耗和廢料產(chǎn)生，實現(xiàn)了綠色和環(huán)保施工，提高了施工效率。