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仿古建筑小青瓦屋面施工中应注意的事项介绍
我国是一个历史悠久的文明古国,经过几千年历史变迁,中国建筑不断的发展创新,形成了独具特色的建筑体系和艺术风格,中国古建筑从材料选择到结构方式及各个构造节点的细部做法、细部装饰,都有完整的传统技术,虽然由于建筑类型、地理环境、风俗习惯、民族特点等形成了中国建筑的多样性,但由于受中国传统文化、封建等级制度以及经济发展水平的影响,在建筑文化理念、规划布局、形式风格、细部处理及具体技术做法,这就体现了中国传统建筑的统一性。仿古建筑的屋面种类繁多,而且屋顶的形式、屋脊做法和装饰物,以及采用的屋面材料等,都能反映出建筑的等级,建筑的使用性质、类别,建筑物业主的身份、地位等,在这些方面都有着极为严格的等级规定,是绝对不可逾越的。
仿古建筑屋面按房屋类别分为庑殿屋顶、歇山屋顶、悬山屋顶、硬山屋顶、攒尖屋顶等,按屋面檐口的层数分为单檐屋顶和重檐屋顶,按瓦材的材质分为琉璃瓦屋顶、布瓦屋顶和小青瓦屋顶,按屋脊形式分为尖山顶式屋顶和卷棚顶式屋顶。仿古建筑屋面不同方向的坡度相交,构成了多种多样的屋脊处理样式。根据屋脊所在的位置不同,分正脊、垂脊、戗脊、博脊等。根据砌筑的方法不同,分为清水脊、皮条脊、鞍子脊、空花脊等。本文仅以小青瓦屋面为例,阐述在仿古建筑的小青瓦屋面施工过程中应该注意的事项。
1 前期准备
为确保安全生产,在盖瓦时需做操作用蜈蚣梯及堆瓦用蜈蚣梯,根据各自需要量配制,蜈蚣梯必须两边屋面对挂同时操作,要保证绑扎牢固,同时蜈蚣梯要用棉纱包扎不能损坏防水层,蜈蚣梯压在钢筋网上钢筋网与防水层相接处要用层板或棉纱隔开防止损坏防水层,蜈蚣梯每移动一次都要检查防水层,如有损坏,必须修复后才能盖瓦。配备砂袋,用一般袖套装满砂,两端用铅线扎牢,放在瓦屋面上,用于行走时防滑及搭设调脊脚手架。配备泥斗,用于运送盖瓦砂浆,为保证安全,不能用桶运送砂浆,必须用泥斗运送,泥斗的做法用细帆布,在布头两端加麻绳绑扎牢,麻绳扎在两根细竹或细木棒上,便于手提操作。制作木制三角灰盒,用于装麻刀灰、箩筐装盖瓦砂浆、泥刀、泥铲等操作工具。盖瓦用的脚手架操作面要调到屋面檐口下 500 mm 左右,操作面要宽,便于堆放屋面施工所用材料及调整瓦垄平直。外脚手架要高于屋檐口 1. 2 m ~1. 5 m,并做好安全网等防护措施,确保安全施工,否则不允许进行盖瓦施工。
2 施工准备
瓦屋面施工前先分中号垄,以建筑物单体屋面为单元分中,中线每边分为 120 mm 后按240 mm 分垄,挑檐以每一个单体分中号垄弹墨线号垄,按板瓦规格分到山墙上,如: 模数不符合要求时,无排山沟的用有排山沟的在排山沟部位调节。号垄时,前后屋面檐口脊必须在同一条平行线上,单元中线部位为板瓦。悬山屋面最后一垄反水瓦可到 300 mm 左右。有垂脊排山沟的屋面最后一垄合垄瓦( 饯角、钩头部位) 为 100 mm ~120 mm,分垄方法同大屋面。施工时,整个屋面找水平点,每个单体建筑四角水平要调整在同一个标高位置上,屋脊两端标高要调整在同一个标高位置上,根据 6 个水平点,用相同模数确定屋脊筒瓦及钩头瓦上口水平线,做出水平标记,如屋面檐口线长,还需要增补 1 个 ~ 3 个水平点。二层檐口屋面标高相同的屋面必须把分开的每个屋面檐口,屋脊,标高都要调整在统一的标高上。排山沟以屋脊中分垄: 屋脊中为筒瓦、卷棚屋面屋脊中为板瓦,分垄方法同大屋面。
窗楣屋面、排山沟屋面水分为 3 水分即可,上补斜坡陶粒混凝土时可按 3 水分浇灌脊线高度。分垄方法同大屋面。瓦片栓铜丝,大屋面栓铜丝的要求: 檐口起六排瓦: ( 滴水瓦、沟头瓦、板瓦、筒瓦) 栓铜丝,以后每隔三排板瓦、筒瓦栓一排,至屋脊处三排满栓。铜丝必须采用 18 号双股铜丝绑扎固定于钢筋网片上。
3 瓦屋面施工
在操作方便的位置设置蜈蚣梯,在操作蜈蚣梯相距 7 垄瓦的位置设置,堆放筒板瓦的蜈蚣梯要绑扎牢固,瓦堆码要牢固,施工装盖瓦砂浆的粪箕、装麻刀灰的三角盒放置在盖好的瓦屋面沟内,运送砂浆及麻刀灰采用泥斗,不能用桶,这样才能保证施工安全。盖瓦时,根据分垄标记( 墨线) 从右至左顺序操作,操作前檐口、屋脊、花架椽部分,按各个找平的水平点,拉瓦刀线、铺灰操作,檐口滴水瓦从连檐板外伸 20 mm,檐板瓦( 大头) 方向向下,从连檐板处伸 150 mm,沟头筒瓦从连檐板外伸 180 mm,并用双股18 号铜丝将筒瓦与 Φ6 的钢筋绑牢。第二片板瓦( 小头) 窄头方向向下,从下往上依次摆放,板瓦的搭接长度搭一露二不小于80 mm,搭接时板瓦要摆正,不得偏歪,板瓦垄的高低和直顺程度都要以瓦刀灰合缝,麻刀灰合缝要严实,不能出现喝风,如确实不能克服的喝风就要选换板瓦。板瓦瓦翅下砂要补齐,饱满严实,扎缝后用盖瓦砂浆做筒瓦梗,筒瓦梗要顺直,做筒瓦梗时要根据筒瓦需求量做盖瓦砂浆梗,盖瓦砂浆梗的灰要比盖板瓦的砂浆硬。盖瓦砂浆梗操作时砂浆梗要上宽下窄。砂浆梗做完后盖筒瓦,筒瓦熊头、熊尾搭接处用中麻刀灰合缝,合缝要严实,缝口控制到最小部位不得任意撕缝。合缝麻刀灰要压实抹光,不能一次抹光要待硬一点再抹光,筒瓦与板瓦之间高度灰脚为 20 mm,有搭接部位为熊头,无搭接部位为熊尾,盖瓦时熊头朝上,从下往上依次安放,熊尾要压住下面的熊头。筒瓦的高低直顺都要以瓦刀线为准,每片筒瓦的瓦翅要贴近瓦刀线,如果瓦的规格有大小,大瓦跟线,小瓦跟中,同时在檐口处用双股 18 号丝绑扎六片瓦,花架椽部分每隔三片绑扎一片瓦,脑椽部分檐口处绑扎三片瓦在已埋好 Φ6 的钢筋上绑扎牢固,同时对瓦的颜色进行筛选,色差较大的选出来盖在不显眼的部位。筒瓦高低顺直压平后把多余的盖瓦砂浆削去,削砂浆时要多削去一部分,有空洞部分要用砂浆补平压实,砂浆干后用中麻刀灰做垄灰,夹垄灰要赶光压实,不能出现开裂,下脚也不能有满出的多余灰,瓦沟内要干净,盖瓦不能穿皮鞋、拖鞋、高跟鞋在屋面上行走。戗角盖瓦时,在戗角尖上安装左右角一片滴水瓦,用双股 18 号铜丝绑扎牢固,同时将滴水瓦尾部瓦片切割成 45°角两片合龙,并用砂浆把戗角翘起,再将出檐板瓦尾两片切为 45°合龙,并用双股 18 号铜丝绑扎在 Φ6 的钢筋网片上,然后将合角筒瓦盖在出檐板上,戗尖完成后开始盖翼角瓦,先从合角沟头瓦上口正中,至各坡边垄交点上口拴一道搓子线,搓子线一般用一条 10 × 20 较好的木条来做( 因翼角部有两条曲线) 找出两条曲线,木条固定后在木条上分出每条垄瓦的中线,并同时控制各垄瓦的标高就可以盖戗角瓦,因翼角向上方翘起,所以翼角板不能水平放置出檐板瓦,外伸部位为 90°。
斜沟盖瓦时,在不同方向的坡面相交处出现斜沟,在盖斜沟时檐口部位先放滴水瓦,在放板瓦时第一块板瓦大头向下,后面的板瓦小头向下,瓦底苫背用盖瓦砂浆粘贴板瓦,粘贴要牢固,砂浆要饱满,板瓦搭接外露 1/2,搭接处采用中麻刀灰做捉节灰,不能出现喝风,并做到板瓦顺直盖法同大屋面。在两个方向不同的板瓦向斜沟外伸 60 mm,将外伸板瓦切割成 45°檐口不设滴水,盖法同大屋面。45°檐口板瓦与斜沟板瓦搭接 60 mm 处用盖瓦砂浆抹平,干后抹中麻刀灰抹光压实,表面光滑不能有裂缝。在方向不同的屋面的筒瓦,向斜沟筒瓦外伸 60 mm,要将筒瓦熊尾部位切割成 45°,在切割斜沟筒瓦时,要拉线先做记号,要求斜沟筒瓦斜线顺直,麻刀灰抹光压实不得有裂缝,盖法同大屋面。
屋面排山沟施工时,在设有垂脊的山墙上都要做排山沟,排山沟在以下四种造型处设: 1) 冰盘硬山。2) 博风硬山。3) 悬山部分( 悬山部分幢号较少) 。4) 卷棚屋面。排山沟分垄最重要的步骤,排山沟水分控制在 3 分以内,出檐、滴水、板瓦、沟头瓦、盖法同大屋面,有正苫背、瓦梗砂浆采用 M7. 5 混合砂浆,排山沟瓦全部拴铜丝,操作方法同大屋面。卷棚屋面施工时,在卷棚部分采用折腰板瓦和折腰筒瓦,在屋脊上盖一片折腰较大的板瓦及没有熊头折腰较大的筒瓦。
4 屋面调脊
脊分为正脊、垂脊、博脊、戗角脊,有大式、中式、小式做法,小式做法调脊时采用 1∶ 2 水泥砂浆,戗角部分托盘砖用 2Φ10 钢筋,长度 L =1 500 mm 内吊,切口后用铜丝吊挂外伸部分。盖瓦后用沙袋在脊上做支点,搭调脊脚手架,在沟中放沙袋运材料便于操作,严禁操作人员在没有沙袋的地方行走,运送材料要注意不能将瓦件重落在盖好的瓦屋面上,当心碰坏盖好的瓦片,做到认真保护成品。在盖大屋面时,在脊上操作的人员,当大面相交时要做脊桩,正式调脊时,将脊桩用直条调整脊桩宽度及高度安装瓦当,瓦当上口要拉线,下口要顺直,下脚不能外伸,保持同一角度,接缝处要用石灰素浆处理,瓦当安装完后在瓦当上砂浆不能做满,要以瓦当的上口落下 10 mm 作为砌托盘砖的灰缝。瓦当安装后拉线砌第一层托盘砖,托盘砖以瓦当相交处灰缝要在 3 mm 以内。
托盘砖接缝用石灰素浆接缝,第一层托盘砖砌完后,砌 60 mm 厚红砖脊线,脊线高度为 80 mm,需贴陡板砖总宽为 140 mm,陡板砖上口砂浆要落下 10 mm 作第二层托盘砖的灰缝用,陡板砖贴完做第二层托盘砖,托盘砖与陡板砖相交处灰缝要在 3 mm 以内,托盘砖安装时用石灰素浆接缝。托盘砖完工后用 140 mm 长的筒瓦架脊线,做第三层托盘砖,然后压脊筒瓦。垂脊、博脊操作方法相同。
脊做完后在筒瓦与瓦当相交处,做 20 mm 宽抹白色麻刀灰,盖住露在表面的砂浆。抹白色麻刀灰,宽度及弧线要相等。做燕窝灰要在屋面施工完后,檐口部位滴水瓦、板瓦每垄之间的苫背灰铲平用中麻刀灰抹光压实,表面光滑不能有裂缝。
仿古建筑的屋面工程是古建筑的重要组成部分,它对于展现建筑外部特征,勾越细部美感,展示业主的地位和等级,使整个建筑显得多姿多彩,起着不可磨灭的作用。只有在施工中严格按工艺流程施工,才能更加有效的彰显其重要性。
参考文献:
[1] 田永复. 中国仿古建筑构造精解[M]. 北京: 化学工业出版社,2010.
[2] 李广民. 古建筑保护与维修[J]. 山西建筑,2012,38(5) :12-13
探讨房屋建筑屋面的防水技术
随着我国城市规模的不断扩大,建筑数量和质量也在不断扩大,近几年我国建筑建设技术水平不断上升,特别是屋面防水技术。
在建设过程中传统的防水材料会被自然因素等外界因素侵蚀,失去防水作用,严重影响了人民的正常生活。所以,必须要重视房屋防水技术的发展,提高建设质量,维护人民利益。
1 房屋屋面渗漏现象产生的原因
1.1 施工技术落后。导致房屋屋面漏水的一个原因是施工技术比较落后。首先,在屋面施工过程中,人员专业水平较低,很少有人可以真正掌握屋面防水技术,就无法提高施工水平和保证房屋质量。其次,施工人员专业素质与文化水平较低,在施工时无法保证质量,所以也无法达到防水要求。再者,在施工中,缺乏科学施工技术,未安置齐全的配套技术,质量检测方法比较落后等,这些因素紧密地关系着房屋防水质量。另外,在防水施工时,工作环境艰苦,也会产生一些影响。
1.2 建筑材料性能较差。结构材料和防水材料会影响屋面防水防护作用。其中,经过恶劣环境长时间影响,结构材料容易出现裂缝,如钢筋混凝土,如果没有适当保养,或在振捣的时候出现不实状况,就会出现裂缝,因而渗水漏水。然而在市场中防水材料质量有着很大差异,有相对比较多的种类,有的企业为提高经济效益,选择价格低而质量很差的材料,如石油沥青油毡材料,此材料遇到高温就会发生流淌的现象,遇到低温就会出现脆裂。除此之外,若在建设中选用高分子卷材和不配套胶黏剂,也会导致屋面出现渗漏。因此,想要解决屋面渗漏的问题最关键的是选用合适的防水材料。
1.3 未系统地维护和管理房屋。如今我国许多房屋在建设时都只重视建设而忽略管理,待房屋竣工后几乎没有定期对房屋进行检查与维护,若房屋在使用的时候出现问题也无法及时解决,导致房屋裂缝变得越来越大,严重的话就会出现渗漏现象。此外,随着经济发展,许多人喜欢在屋面上添加空调的外机或是电视电线之类的设备,就要在屋面防水层上面凿眼,破坏了房屋防水层,若修补不利,就会导致屋面渗水漏水。因此,必须要强化房屋后期管理力度。
1.4 屋面设计不合理。在屋面设计中,经常出现各样问题,比如屋面排水坡度小,导致屋面排水不顺畅;设计屋面的时候,檐口、排水口和伸缩缝的位置结构不够合理致使钢板的刚度降低,造成塌腰积水。另外,在设计中,没有合理地设计保温、防水和隔气,一样会造成屋面渗水漏水。
2 探讨房屋建筑屋面的防水技术
2.1 设置分格缝。应该在屋面板支持端设置分格缝,且在屋面板缝与转折处交界处、防水层与突出屋面相对齐,让防水层由于砼干缩结构产生变形和温差等影响造成防水层的裂缝都集中到分格缝,以防版面开裂。另外,设置分格缝时,其间距不能过大,比 6 米大时,应在中部位置设置 V 字形分格缝,使分格缝深度贯穿于防水层的整个厚度。分格缝当排气管时,可适当地加宽缝,与此同时,设置排气口出气,使用石油、油毡和沥青作防水层时,在分格缝的位置上要增加一定宽度的油毡,使用沥青胶单边进行点贴,往分格缝中注满油膏。
2.2 屋面内找平层。屋面应采取结构找坡与建筑找坡互相结合的方法。第一,按一定的比例来结构找坡,使用一定比例的水泥炉渣或者水泥膨胀砼石在结构层上找坡,再做一定比例与一定厚度水泥砂浆进行找平。在建筑找坡的时候,一定要确定泛水坡度和流水方向,在最高点和泄水口之间利用鱼线拉直、打巴、打点,而泄水口的厚度不能太低。在浇砌的时候应该使用滚筒与尺方滚进行压赶,让其更加密实。
2.3 屋面的隔离层。完成好屋面隔离层的施工工作,特别要注意下面几点:在基层处的涂刮处理剂的时候,要均匀并且薄,等到干燥而且不黏手的时候,才可以铺贴卷材;铺贴卷材,应该从层面的最低地方标高往上与屋脊平行进行施工,使卷材依据水流的方向搭接,屋面坡度大于 10 度的时候,铺贴卷材要和屋脊垂直;在铺贴的时候,先把卷材脊面的隔离纸打开,然后将卷材贴于基层表面,保持卷材自然松弛,铺贴好之后,应立刻使用平面振动器全面压实,且用橡胶榔头把垂直的部位敲实;搭接粘结卷材的时候,在压实卷材以后,先把搭接部位打开,然后用油漆刷均匀地涂刷搭接粘结剂,在将接头两粘结面揭开,等干燥片刻并且感受不到黏粘以后就可以粘合,且用橡胶榔头敲压密实,以免开裂渗水;防水层施工温度保证在 5摄氏度之上。
2.4 刚性防水层和钢筋网片。为了增大板块整体性与防水层刚度,应在混凝土防水层上设置双向冷拨钢筋网片,与此同时在分格缝处断开。在防水层中,布置钢筋网片的位置要尽量偏上,防止防水层由于温差变化而出现裂缝。而钢筋网片厚度应该小于 10mm,细石砼防水层的厚度要大于 C25,用机械搅拌、振捣,与此同时砼与水泥标号有限制。为了提高抗渗能力,砼的厚度要合适,要重视处理防水层的表面,严格规范面板的厚度和排水坡度,在砼收水之后应进行二次压光。
2.5 细部结构和节点。节点处要采取刚柔结合的方法,各个节点都要用密封材料填充。应该在檐沟和天沟交接处、刚性防水层设置凹槽,要用密封膏密封。在变形缝两侧墙体与刚性防水层交接的地方留 30 毫米的缝,用密封材料填充,在泛水位置设置涂膜防水层或者卷材,管道交接处与伸出屋面的防水层也要留缝,先护坡,然后用密封材料填充。
2.6 通风隔热层。一般情况下,使用 MU10 水泥标砖砌筑砖墩,把高度控制在 180mm,屋面进深大小取 240mm.架空屋面进深大于15m 的时候,需在屋脊安装通风桥,在砖墩的地方覆盖隔热板,然后再隔热板上做一层提浆压光和水泥砂浆来清光层面,然后用切割机依照一定的规格切出分格缝,在里面填好油膏。
2.7 防水工程成品保护较差。防水施工完成后应清理干净,做到屋面干净,排水畅通。不得在防水屋面堆放材料,机具,不得在防水屋面上用火及敲踩。因收尾工作需要在防水层面上左右,应先设置好防水木板,用铁皮覆盖保护设施。散落材料及垃圾应做到工完场清,电焊工作应做好防火隔离,并进行质量检查复验。
结束语
总而言之,切合实际地做好房屋屋面防水的工作,首先要对现实存在的漏水渗水原因进行分类与总结,然后在这个基础上,通过更新施工技术,精选建筑材料,重视施工人员培养等几方面间的互相调整,就能有效地解决房屋屋面漏水与渗水的问题,就能为广大的住户提供一个良好满意的居住环境。
参考文献:
[1]王克元。关于房屋建筑屋面防水技术的若干探讨[J].城市建设理论研究,2012(21)。
[2]马平,张颖侠。关于房屋建筑屋面防水技术的若干探讨[J].科技与企业,2012(21)。
卷材防水屋面的施工质量控制策略
由于材料、设计、施工和环境气温等因素的影响,卷材防水屋面的施工质量问题仍时有发生,不同矢口否认影响了屋面防水的使用效果和使用寿命。本人认为应该做好以下几方面的控制工作:
1施工前的控制措施
1.1施工队伍的选择屋面防水工程的施工应由具备相应资质条件的防水专业队伍承担,操作人员必须经过专业培训并持有上岗证书,施工队伍进场前,要检查和核对资质证书和上岗证。
1.2施工前必须对图纸进行会审,了解设计的意图和熟悉细部构造施工单位必须按会审后的图纸和现场实际情况编制施工方案或技术措施方案,方案的内容应包括:施工程序和工段划分、施工工艺、技术措施、安全措施、质量标准、成品保护等。在施工前对操作人员进行施工方案和关键部位、关键程序等技术交底,使操作人员明确施工内容和质量要求。
1.3检查进场的材料质量屋面防水所使用的材料进场时必须经过现场检查,卷材防水工程中使用的卷材、粘结剂和密封材料应有明确标志、说明书、合格证。进场材料均应按规定抽样送法定检测机构复检合格后方可使用。检查、核对进场材料的数量和重量,也是防止偷工减料,保证工程施工质量的一项有效措施。由于卷材表面潮湿会减弱粘结力,而卷材表面又具有一定的吸水性、吸湿性,所以进场后的防水卷材必须放在通风、干燥处,防水卷材具有良好的耐水性、耐久性、耐穿刺性、耐腐蚀性和耐菌性。
2卷材铺设过程的控制措施
2.1检查工艺流程和施工方法
不同的防水卷材有不同的工艺流程。如合成高分子防水卷材冷粘法的工艺流程为:基层清理———基层干燥程度检验———喷涂基层处理剂———节点附加增强层、空铺层———定位———弹线、试铺———胶粘剂搅拌———基层、卷材涂胶粘剂———滚铺或抬铺贴卷材———滚压、排气、贴实———涂刷接缝胶粘剂———滚压、排气、粘合———接缝口、卷材末端收头、节点密封———检查、整理、验收———保护层施工。目前最常用的卷材品种为合成高分子防水卷材和高聚物沥青防水卷材。合成高分子防水卷材的施工方法有粘贴法、热风焊接法、机械固定法,但多采用冷粘贴法。高聚物改性沥青防水卷材除采用冷粘贴法外,还经常采用热溶粘贴法和自粘法。正确的施工程序是保证施工正常进行和保证工程质量的首要条件,不管采用何种施工方法,都应遵守《建筑防水材料应用技术规程》规定的工艺流程。
2.2控制主要施工方法和关键程序
基层处理剂必须涂刷均匀,不能有堆积现象或漏刷,不允许在同一处反复涂刷,主要控制干燥时间和材性之间的相容配合。细部节点附加增强层的施工:屋面渗漏大多发生在细部节点部位,在天沟、排水口、管根、转角等易发生渗漏的薄弱部位,均要增设附加层。合成高分子防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材的附加层,一般采用防水涂膜处理,主要注意控制附加增强层的厚度和宽度。卷材的铺设:卷材的铺设顺序是先高跨后低跨,同高度时先远跨后近跨,同一跨内应从低位向高位逆流水方向铺贴。铺贴的方向是:当屋面坡度小于3%,平行于屋脊铺贴;3%—15%时以平行屋脊为好,大于15%时应垂直于屋脊方向铺贴。主要控制铺设的方法是否符合设计要求,铺设的顺序和方向不要搞错。还要检查卷材的铺贴是否平整顺直,不应有扭曲、皱折、鼓泡、翘边,损伤等现象。
3特殊部位增强处理
屋面特殊部位的增强处理:屋面容易产生漏水的薄弱处,如山墙水落口、天沟、突出屋面的阴阳角,穿越屋面的管道根部等,除采用涂膜防水材料做增强处理外,还应按下列规定处理。卷材末端的收头及封边处理:为了防止卷材末端剥落或渗水,末端收头必须用与其配套的嵌缝膏封闭。当密封材料固化后在末端收头处再涂刷一层聚氨酯防水涂料,然后用108胶水泥砂浆(水泥∶砂∶108胶=1∶3∶0.15)压缝封闭。
檐口卷材收头处理:可直接将卷材贴到距檐口边20~300mm处,采用密封膏封边,也可在找平层施工时预留30mm半圆形洼坑,将卷材收头压入后用密封膏封固,再抹掺108胶的水泥砂浆。
4后续工序的控制措施
4.1屋面蓄水检验
屋面防水层施工完毕应检查屋面有无积水,排水系统是否畅通。
经质量检查合格后,应做蓄水检验,如屋面坡度大或其他原因无法做蓄水检验的应对屋面大面做淋水检验,对屋面水落口,穿过屋面板的管道周边,突出屋面结构与屋面交接处等细部节点必须做局部蓄水检验,蓄水检验必须有记录。
4.2保护层的施工
当采用刚性保护层时,根据不同的材料要求,刚性防水层表面应平整,分格缝的设置要符合要求,保护层应有足够的强度。要注意控制刚性保护层与女儿墙之间应予留宽度为30MM的空隙并嵌填密封材料,防止鼓胀。要求刚性保护层与防水层之间设置的隔离层平整,要保证能起到完全隔离的作用。
5案例分析
2011年8月农行福建省分行营业部办公大楼装修改造工程施工时,发现原有隔热层屋面防水层已严重破坏,存在大量渗水,且渗水点分布范围较大。经参建各方现场察看,必须将原有防水材料全部铲除,建议采用品牌较好的防水卷材进行施工。经市场调查,屋面防水材料选择了质量稳定的4mm厚“驰铭”牌高聚物改性沥青防水卷材。施工前认真做好进场防水卷材的抽样检测,并对专业防水施工队伍进行资质及人员审核,严格按照经审核的卷材防水专项施工方案进行施工。
加强对基层处理、涂刷基层处理剂、细部附加处理、弹线等操作要点的控制,特别是卷材末端的收头及封边处理,为了防止卷材末端剥落或渗水,末端收头必须用与其配套的嵌缝膏封闭。屋面防水卷材施工完成后加强屋面淋水、蓄水检验,经全面检查符合要求方可进入保护层等后续工序施工,由于过程控制严格,至今未发生过一次漏水事故,取得良好的社会效益和经济效益。
6结语
综上所述,卷材防水层屋面的施工方法不复杂,只要思想重视,事先认真阅读设计图纸,孰悉卷材防水屋面的工艺流程,了解细部节点的构造要求,掌握正确的施工方法,抓住关键程序和重点部位,遵守技术规范和验收标准的要求,及时控制各施工阶段的质量要点,就能够保证卷材防水屋面的质量达到设计和规范的要求。
参考文献:
[1]胡增群.如何控制卷材防水屋面的施工质量[J].福建建筑,2006(05):129-130.
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[3]孙焕然.浅谈卷材防水屋面施工及质量检验[J].科技传播,2011(09):172-173.
屋面防水土木工程主要问题与施工技术
1 概述
随着建筑业的不断发展,各类民用建筑越来越多,为了提升城市文化、丰富城市景观、实现建筑多功能性,许多建筑都运用屋面形式。建筑屋面运用十分广泛,屋面是建筑工程的重要外围防护结构,可以抵抗雷电、雨雾、风雪等外界不利因素,使建筑物保持内部湿度和温度,给用户营造良好的空间环境。建筑物在使用过程中,屋面极易因天气、施工材料等原因发生渗漏或开裂,所以,进行屋面工程施工过程中,一定要不断改进防水土木工程的施工时间。
2 屋面防水土木工程存在的主要问题
建筑物使用过程中,由于屋面长时间暴露在自然环境里,容易受外界因素影响,所以,我国对建筑工程屋面质量要求较高,据有关调查显示,我国建筑物屋面工程出现最频繁的问题就是屋面发生渗漏,很多建筑屋面渗漏已经给人们的正常生活造成了影响。
2.1 屋面防水工程设计不合理。建筑屋面的防水设计主要指排水系统设计工作。设计建筑物屋面过程中,若仅仅重视屋面的整体结构,忽略排水系统设计工作,会给建筑物带来一定影响,当排水系统不合理时,屋面排水就会出现障碍,如果长时间排水不通畅,屋面就极易被水侵蚀,导致屋面材料发生霉变、老化问题,材料耐水性大大降低,导致建筑屋面出现质量问题,缩短建筑物的使用寿命。
2.2 屋面防水工程施工材料质量较差。屋面防水工程施工材料质量对屋面防水性能具有决定性作用,在进行建设屋面工程施工过程中,很多施工材料都没有达到国际有关规范的标准,特别是防水材料,耐水性能非常差,经常导致建筑屋面发生水渗漏。如果防水工程施工材料质量差,即便施工技术水平非常高,屋面工程质量也难以满足建筑工程要求。所以,必须严把施工材料质量关。
2.3 屋面防水缺乏必要的养护工作。屋面工程常用的养护工作主要有两个方面,一方面是施工时对施工材料的管理与养护,如果施工过程中的材料管理工作做得不好,会使混凝土变硬,导致浪费材料现象发生,增加工程建设成本;另一方面是工程施工结束后的养护工作,屋面是建筑物的重要外围结构,投入使用后要经受长时间的自然因素等侵蚀,必须采取必要养护措施,如果缺乏养护措施,极易出现屋面老化现象或排水出现障碍,影响屋面使用寿命。
2.4 防水工程质量监督力度不够。屋面防水工程是建筑工程的重要组成部分,一些屋面防水工程也会因为自然因素或人为因素出现各种现场问题,施工单位必须严格管理与建筑整个工程施工质量。如果管理工作不完善,监督人员的监督力度不够,极易出现工期拖延、材料低劣、施工工艺与规范不符等诸多问题出现,这些都会对工程整体质量带来影响。
3 屋面防水工程的施工技术
3.1 严控防水材料质量。以往屋面工程多使用传统的防水材料,也就是沥青,沥青操作十分困难,污染程度也较高,不符合现阶段的节能环保型社会建设要求。伴随科学技术的飞速发展,近几年,出现了很多新型防水材料,并得到了人们的广泛应用。选择屋面工程防水材料时,要按照建筑物用途和特征,参照建筑物当地气候条件选择适宜的防水材料。如果建筑物位于南方,南方地区温湿度都很高,那么就适合选取 APP 改性的沥青卷材作防水材料。
3.2 合理设计排水系统。屋面排水系统设计一定要参考建筑物所处地区的自然环境与建筑物整体结构特征,结合所在地温度、湿度等气候条件,计算日照强度、风力、融雪成流面积、暴雨强度等有关数据信息,进而制定建筑屋面工程的防水标准,选择适宜的防水材料,科学设计排水管重量、直径、数量,保证屋面排水系统能够顺畅的排水。
3.3 严格控制屋面工程施工质量。屋面工程施工过程中,屋面转折位置、板支撑端、防水层和突出屋面连接处要设置分格缝,进而放置出现由于结构变形或温差而导致防水层裂缝现象。屋面的找平层可以运用结构找坡和建筑找坡相结合的方法,先找准泛水的坡度,明确流水方向,让泄水口与屋面最高点保持在一条直线上,防止卷材发生下滑。进行卷材防水层施工过程中,要观察基层处理剂的刮涂效果,确保涂层均匀且薄,涂层全部风干后再铺设卷材,卷材从下向上铺设,确保水流方向和卷材铺设方向相同。
3.4 提高防水施工工艺。防水工程运用的水泥材料必须有低收缩性的特征,实际施工时要严格控制混凝土强度和水泥强度,运用的细骨材料和粗骨材料一定要满足工程质量要求,确保细骨材料没有掺入细沙及粗骨材料石子不超标,在夏季进行施工时,要洒水降温,降低骨料温度和混凝土的水化反应速度,保证混凝土入模温度适宜。在屋面斜度很大时,要调整混凝土的配置比例,并添加泵送剂改善材料可泵性,避免混凝土泌水和离析,有效防止混凝土坍塌。
4 结束语
屋面排水系统设计工作是保证建筑物施工质量的重要基础,防水施工材料时屋面工程具有良好质量的前提,进行屋面防水工程施工时,施工人员必须增强质量意识,严格控制施工材料质量,不断提高施工工艺,管理人员严把质量关,有效监督所有环节施工质量,进而使建筑物屋面工程满足高水准、高质量的施工要求。
参考文献:
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钢筋混凝土屋面板设计与施工
当前,卷材等防水层习惯性的被认为是屋面防水的唯一措施。钢筋混凝土屋面板的自身防水性能常被忽视。而按抗裂设计、规范施工的现浇钢筋混凝土板本身就是非常理想防水层,这对避免或减轻屋面渗漏有着重大的应用及经济价值。
1 屋面板设计
1. 1 设计误区
屋面板处于露天不利环境,风吹雨打,昼夜温差影响大,故屋面板不能等同于楼面板,不能仅考虑承载能力设计。而应该注重抗裂设计( 即按不允许出现裂缝的构件进行混凝土拉应力验算) 。有些设计将板底筋配置过大,而板面筋配置相对过小,或者板面筋仅按构造钢筋配置,造成板下部刚度较大,而板上部刚度较小,抵抗不了收缩变形和温度应力,板面极易形成裂缝,随时间增加,逐渐形成贯穿型裂缝,这对于防渗漏是非常不利的。再有,仅从承载能力或构造要求设计屋面板厚度也不妥当。屋面板厚度对于发挥钢筋性能,提高屋面板刚度及抗裂性起重要的作用,同时足够的板厚也可减轻管线暗敷带来的不利影响。
1. 2 屋面板结构自防水设计要点
( 1) 钢筋: 应该加强板面筋设计,屋面板应采用双层双向通长钢筋,单层单向最小配筋率≥0. 4%,一般情况下,最低配置为双层双向 φ10@ 150,通过上下两层钢筋网牢牢将混凝土束缚住,使板上下刚度均匀,以避免出现因受混凝土收缩及温度应力而产生的裂缝。再有,露天环境下最上层钢筋保护层应适当加大,最小值取 20mm,以便有效保护钢筋及延长使用寿命。
( 2) 板厚: 屋面板厚度宜适当加大。如: 跨度 3. 3m 以内板厚度宜取 110mm,跨度 3. 3 ~3. 9m 的屋面板宜取 120mm 厚。
( 3) 混凝土伸缩缝: 《混凝土设计规范》规定: 现浇框架最大伸缩缝间距为 55m,而屋面板等露天环境的构件不宜超过 35m,实际工程大都超过这个限制。从这个角度考虑,也可看出加强板配筋及增加屋面板厚度的重要性。必要时应适当设计若干后浇带及控制缝,后浇带可有效避免施工期间的收缩裂缝,控制缝可以引导混凝土在规定的位置出现裂缝,当然这些位置应做好防水与止水措施,如设置延展性好的不锈钢板或铝板作为止水件。
2 屋面板施工
2. 1 违规施工
在实际施工中,板筋被踩踏变形、移位的,面筋被踩成底筋,底筋失去保护层、紧贴板面的情况屡见不鲜; 而我们知道,混凝土中的钢筋只有在合适的位置,才能发挥作用。再有,降低混凝土标号,水灰比过大,振捣不足,养护不够,使混凝土无法形成密实的内部结构,这些都会导致出现结构渗漏。以上这些违规施工是造成屋面渗漏的重要原因。
2. 2 屋面板施工要点分析
( 1) 钢筋施工要点分析: 实际施工中,屋面板下层的钢筋在砼垫块及模板的依托下,保护层比较容易正确控制,且不太容易跑位。相对下层钢筋而言,上层钢筋网的有效保护则施工中的一大较难问题。这是因为: 上层钢筋网安装到位后仍有其他工种人员频繁行走踩踏,而导致钢筋弯曲、变形、下坠。商品混凝土普及后,泵送管在楼面施工过程中需拆卸、移位,同时泵送软管又需移位以摊铺混凝土。这些工序的操作人员对板筋极具的杀伤力,严重的可以使上、下层钢筋网片粘连在一起。失去上层钢筋网的混凝土将发生开裂,进而发生渗漏。
解决方法: ①应隔点绑扎钢筋网,设置足够的钢筋撑脚,间距控制在 1m 以内,钢筋与马凳之间也要牢固绑扎,严禁人员随意在钢筋网上走动; ②搭设马道( 简易便道) : 用较粗钢筋焊接成钢筋凳,利用钢管及旧模板搭设在钢筋凳上形成人行通道,随拆随搭,马道铺设可以有效避免钢筋网的损坏; ③泵送管必须用钢管搭设支架架空,手动布料杆也应设钢支架架空,严禁直接置于钢筋骨架上; ④预埋线管和多根线管集中处,使截面受到较多削弱,并且混凝土容易产生缺陷,导致裂缝发生。
故在多根线管的集散处宜按预留孔洞构造要求在四周增设井字抗裂构造钢筋; ⑤浇捣时应安排钢筋工随时整理复位被损坏的钢筋网。
( 2) 混凝土施工要点分析: ①严格控制水灰比。水灰比是直接影响防水混凝土结构密实度和抗渗性的重要因素。水灰比越小,混凝土的密实度越大,抗渗性及强度也越高。但水灰比过小会影响砼的和易性,给施工造成困难。水灰比过大,富余水量过多,混凝土在施工时易产生泌水现象,在水化过程中,游离水份蒸发,不可避免的在混凝土内要留下大量孔隙,这些孔隙互相贯通,形成开放性毛细管泌水通道,并产生应力集中,使混凝土结构抗渗能力下降并易开裂。因此,在满足和易性的情况下,应严格控制水灰比; ②适当的水泥用量。水泥是影响混凝土强度、致密性、和易性的重要因素。这里存在一个误区,认为水泥越多越好; 其实不然,水泥掺量越大,混凝土强度是提高了,但其收缩性也会跟着增大,结果只会适得其反; ③选用质量良好、级配合理的骨料和合理的砂,是形成性能良好的水泥砂浆的前提。水泥砂浆不仅起粘结填充作用,还要形成一定厚度的砂浆保护层。这层砂浆保护层包裹在粗骨料的表面并使粗骨料颗粒相互离开一定距离。这样,一方面使混凝土达到了最大密实度,另一方面又能切断混凝土内部的毛细管道,从而提高了混凝土的抗渗性。再有,粗骨料的粒径不宜大于板厚的 1/4; ④适量掺入松香热聚物等引气剂和引气减水剂。能引入大量分布均匀的稳定而密封的微小气泡,这些微小气泡相互独立,既不渗水,又使水路变的曲折、细小、分散,可以降低水灰比及提高混凝土抗渗性,并且减少拌和物泌水离析、改善和易性; ⑤模板应充分湿润并认真堵好缝隙; ⑥充分均匀振捣。振捣可使同料相互滑动并重新排列,使骨料之间的空隙被砂浆填充,并挤出气泡,提高密实度。采用商品混凝土时,因其水灰比较大,含水量较大,建议采用二次振捣法,即: 混凝土浇筑后,用振动棒快速,短时间的轻度振捣,使混凝土表面大致平整即可。经过约20分钟的“泌水”作用,排除部分水份后,再采用平板振动器,纵横各振捣一遍即可。这里要注意,以上步骤应在水泥初凝( 约 45 分种) 前完成;⑦养护: 浇筑完混凝土屋面板后,应在次日早晨开始加以养护,笔者在实际施工时,采用农用薄膜加以覆盖,效果非常好,混凝土泌出的水份在农膜下形成雾气及水滴,使混凝土在潮湿环境完成水化反应,并防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝,也可以大量减少洒水量及劳动量。
覆盖养护时间不少于 15 天。
3 结束语
严格按以上方法生产的屋面钢筋混凝土板,可以有效的避免裂缝,起到防渗漏作用。笔者在本单位多栋房屋实验过,十余年来,从末发生渗漏现象,节约了大量维修资金。一般屋面防水使用年限为五年,采用屋面板结构自防水屋面,在柔性防水材料失效后能可起到良好的防水效果,并且是长期的。因此在设计和施工中增加少量的投入,带来的效益将非常显着。
临近古建筑的深基坑开挖的支护体系设计
1 工程概况
1. 1 工程简介
某深基坑工程位于一条繁华的步行街上,而且位于河岸边,基坑面积约 150m2,周长约 92. 8m,场地现状标高约 7. 600m,基坑底标高约 0. 850m,基坑开挖深度约 6. 75m.基坑 4 个角部均靠近已建 3 ~4 层古建筑,最近处仅 1. 5m,建筑结构为木结构,是省重点文物保护对象,楼房均采用浅基础,埋深约2m.基坑的东北角有雨水管、污水管、电力管分布.
根据本工程特点,该基坑工程安全等级为一级,基坑侧壁安全等级Ⅰ级,重要性系数为 1. 10.基坑设计正常使用期限为 12 个月.
1. 2 工程地质条件
根据勘察资料,拟建场地属冲淤积平原地貌,土层成因以冲淤积为主.主要地层为: 杂填土厚度很薄,工程力学性质差; 中粗砂稍密,工程力学性质一般,下卧高压缩性淤泥质土层; 淤泥质土层厚较厚,工程力学性质差,灵敏度高,属高压缩性软土;中砂中密,工程力学性质较好,厚度一般,埋深较浅; ( 含泥) 细中砂中密 ~ 密实,工程力学性质较好,厚度大,埋深较大; 卵石中密 ~ 密实,工程力学性质较好,埋深较大,厚度较小; 碎块状强风化花岗岩工程力学性质好.场地及其邻近区域全新世以来未见活动断裂,场地构造稳定.整个场地地基土在水平方向及垂直方向较不均匀,地基稳定性较好.
1. 3 水文地质条件
地表水主要为基坑前面的河水,枯水期水深0. 5m,该河长约 1 100m,河道宽 18 ~ 22m,勘察期间河水深约 0. 80m,河床罗零标高 2. 900 ~3. 250m,水量主要受大气降水和地区生活用水影响及控制.
河水流速较缓,枯水、平水期水量都较小,雨季洪水期方有较大水量; 且河水与场地地下水具有连通性,地下水与地表水存在直接水力联系,地下水水位主要受河水及大气降水影响.场地地下水主要有: 填石和中粗砂中的潜水,稳定水位标高约4. 200m( 罗零标高) ; 中砂、( 含泥) 细中砂及卵石中的孔隙承压水,稳定水位标高约 - 9. 200m( 罗零标高) ,下部碎块状强风化花岗岩层为网状孔隙裂隙水.
据调查,场地地下水年变化幅度在 2. 0m 内,并受河水位影响.近 3 ~ 5 年地下水最高水位约在6. 000m( 罗零标高) ,历史最高水位约 7. 500m( 罗零标高) .
1. 4 基坑支护体系与开挖方案
根据该场地的地质、水文条件、周边环境、开挖深度等条件,基坑主要采用拉森Ⅳ型钢板桩( SP-U400 × 170 × 15. 5) 结合型钢对撑进行支护,共 2 排型钢支撑( HW350 ×350 ×12 ×19) ,如图 1 所示.
基坑开挖施工采用边挖边撑的方案,开挖深度根据支撑高差而定,以支撑底面标高作为每层开挖分界线.为有效保障基坑整体施工安全,及时了解基坑施工对周边环境的影响程度,在施工全过程中实行全程监测,并依照监测预警值对整体设计方案及施工方案进行动态调整.
2 监测方案
2. 1 基坑监测的关键点分析
基坑平面如图 2 所示,经分析,除保证基坑开挖的安全性外,主要有3 个关键控制点: ①古建筑角部最近处距离基坑仅 2m,若深基坑开挖引起建筑产生过大变形,后果将不堪设想; ②基坑位于繁华步行街,管线分布较多,若深基坑开挖导致管线破坏,将极大地影响步行街商家的经营活动; ③基坑一侧靠近驳岸,若深基坑开挖导致驳岸大面积破坏,将会引起内涝.因此,对这些古建筑等构筑物的监测十分必要.此外,在基坑开挖过程中,基坑内外的土压力变化可能导致基坑围护结构产生位移或变形.
当这些位移量达到一定界限,必然对基坑的围护结构产生破坏,直接威胁施工安全.因此,在施工过程中,应对基坑围护结构、支撑轴力以及周边地表沉降开展监测.
2. 2 监测点布置与监测频率
根据分析及《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009 规定,具体的监测项目包括: 周边建筑、道路沉降,支撑内力,围护桩水平位移和竖向位移,地下水位,深层土体水平位移.依照制定的监测项目,确定实地监测点布置.具体位置如图 2 所示.基坑周边共设置 67 个监测点,其中周边建筑、道路沉降监测点 15 个( CJ) ,分布于古建筑四角; 支撑内力监测点 4 个( ZC) ; 围护桩水平位移和竖向位移监测点 12 个( WY) ; 地下水位监测点 2 个( SW) ;深层土体水平位移监测点 12 个( CX) .基坑正式监测周期为 2012 年 6-7 月.
2. 3 监测预警指标控制
根据工程土质特征、设计结果及附近工程经验等因素确定基坑支护报警值.基坑周边环境报警值,一般按周围建( 构) 筑物预警值和周围管线报警值确定.本工程基坑周围有重要古建筑、道路等,如支护结构破坏、土体失稳或出现过大变形,对周边环境的影响很严重.因此,该基坑侧壁安全等级应定为一级.按照《建筑基坑工程监测技术规范》规定,其监测报警值及监测频率如表 1,2 所示.基坑周边环境报警值,一般按周围建( 构) 筑物预警值和周围管线报警值来确定.由于该工程周边有古建筑和道路,当观测值达到以下情况时应及时报警: ①邻近建筑位移累计值达 20mm、变化速率3mm / d.②建筑整体倾斜度累计值达 2 /1 000 或倾斜速度连续 3d > 0. 000 1H/d.③建筑物裂缝宽度达 3mm、地面裂缝宽度达 15mm,并持续发展.
3 初始设计的数值模拟分析与监测结果分析
3. 1 基坑数值模型及其物理力学性质指标
采用 Geostudio 有限元软件对基坑开挖进行模拟.为了减小边界效应的影响,数值模型长取 35m、高 25m.模拟分析时假定边界约束在基坑左、右两侧没有水平位移,而基坑底部则没有任何位移,模型采用对称分析.
根据室内试验、工程勘察资料,基坑模拟计算的各岩土力学参数如表 3 所示.
3. 2 初始设计的数值模拟分析
初始设计的数值模拟分析结果如图 3,4 所示.
由图 3 可知,当开挖至基坑底面时,基坑的坡脚处出现应力集中,剪应力发生在基坑坡脚处,达到120kPa; 从图 4 还可以看出,基坑坡脚处的位移最大,达到 50mm,基坑坡脚的位移很容易导致坑顶沉降,从而引起周边建筑沉降.虽然初始设计时采用拉森Ⅳ型钢板桩( SP-U400 × 170 × 15. 5) 结合型钢对撑进行支护,可以满足计算要求.但由于设计时并未考虑基坑"时空效应"的影响,随着开挖过程的进行,基坑的"时空效应"开始发挥作用,若没有及时采取进一步的防护措施,随着基坑土体蠕变、应力逐渐松弛,在剪应力作用下极易导致基坑滑塌.
3. 3 初始设计的监测分析
周边建筑竖向位移的监测数据如图 5 所示.由图 5 可以看出,当开挖到基坑底面时( 第 15 天) ,古建筑沉降值增大较快,尤其是监测点 CJ1,原因是古建筑层数较高,而且最靠近基坑,所以累计沉降量较大.由图 5 还可以看出,连续 3d 基坑顶部的竖向位移增大速率 >2mm/d,超过了报警值.同样,从图6 可以看出,基坑土体的深层位移在逐渐增大,最大值达到 31. 2mm.上述监测结果均表明基坑土体处于蠕滑状态,这与数值分析结果相吻合.
4 变更设计后的数值模拟分析与监测结果分析
经研究决定变更设计,采取高压旋喷桩内插锚管的措施在基坑四角离古建筑较近处补强.同理,利用类似于初始设计的有限元模型进行分析,唯一不同的是在原有钢板桩后加了 2 排内插锚管的高压旋喷桩.从图 7 可以看出,基坑坡脚处的剪应力明经设计变更后,监测点位移曲线如图 9 所示.
最后监测数值显示,古建筑的深层位移增大速率开始减缓,最大值为 18. 3mm.监测过程中,基坑坡顶最大沉降量约为 16mm,基坑大面积开挖后,沉降速率较大,基坑开挖至坑底后,沉降量趋于稳定.
综上所述,结合数值模拟和监测技术,再根据二者综合反馈的信息,可以为基坑的"动态设计,信息化施工"提供可靠的理论依据和实践指导.不但保证了周边的重要古建筑,防止古建筑出现破坏,而且还保证后续施工的顺利进行.该基坑支护方式事先采用钢板桩结合 2 道对撑,后期由于基坑"时空效应"及施工影响,尚不足以控制古建筑的位移变形,基坑施工过程中出现了周边古建筑沉降速率增长超过报警值的情形.后期根据数值模拟和监测结果,及时采取了有效措施( 在基坑四周采用高压旋喷桩内插锚管进行补强) ,防止了建筑沉降的进一步增长,有效地控制了古建筑的变形.
5 结语
对于临近具有重要历史意义的古建筑深基坑开挖除了考虑恰当的支护措施外,还应同时注意"时空效应"及施工方法对基坑开挖的影响.基坑整体应力、应变的数值模拟与基坑监测信息分析相结合的方法,为临近具有重要历史意义的古建筑基坑的合理设计与成功开挖提供了一种新思路.
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塔楼屋面连体大悬挑双层钢结构施工部署与吊装
1 工程概况及施工难点
1.1 工程概况
新城总部大厦位于南京市浦口总部大道与新浦路交叉路口,本项目的钢结构部分主要分布于A、B塔楼顶部,标高在86.83~97.88 m之间,钢结构总质量约800 t,结构形式为钢桁架结构(部分钢骨柱钢骨梁).
工程主要分为四个区段:
第一区段:A、B塔楼顶部,标高在86.83~97.88 m之间的钢骨柱钢骨梁.安装完成后外包混凝土.
第二区段:A、B塔楼顶部之间,标高90.83~97.88 m之间的悬挑钢桁架,桁架高7 050 mm,从A、B塔楼顶部侧面向中间悬挑,悬挑距离为16 m左右.在中间合拢,并间隔600mm,在桁架结构中间有一个Φ12.9m的圆形空洞.
第三区段:B塔楼顶部B轴外侧,标高90.83~97.88 m之间的悬挑钢桁架,桁架高7 050 mm,从B塔楼顶部侧面向外侧悬挑,悬挑距离为9.7m左右.
第四区段:A、B塔楼顶13轴外侧,标高90.83~97.88 m之间的悬挑钢桁架,桁架高7 050 mm,从A、B塔楼顶部侧面向外侧悬挑,悬挑距离为5m左右,如图1所示.
1.2 工程特点及难点分析
(a)本工程现场安装只能采用塔吊吊装,因吊重限制,预加工车间也不能组成整榀钢桁架件,故需按如下指导思想:"化整为零、提高单件精度、保证整体精度"的原则进行加工制作.
(b)H型钢桁架结构位于标高86.83~97.88 m处,均为外挑桁架且悬挑距离大(16 m),高空吊装、组拼难度大.
(c)A、B塔楼屋顶钢结构相连并形成弧形结构,故各构件的安装定位、标高测量控制及安装校正亦是现场安装施工的难点.
(d)由于构件安装高度高且为悬挑结构,如何控制悬挑端的起拱量遂成为重点,也给定位测量带来一定的难度.
(e)桁架下方均为悬空状态,所以,施工安全措施的落实是重点也是难点.
2 钢结构施工总体部署
2.1 钢结构施工指导原则
对于屋面钢构件的全部加工件以"工厂分段单根制作、构件分段运输、现场塔吊垂直运输吊装、高空就位安装"为原则进行施工.
2.2 钢结构施工区段的划分
钢结构施工区段的划分如图2所示.
2.3 施工机具部署
所有构件卸车及吊装均利用现场2 台1 600 kN塔吊,详图分解时,每个构件分段质量不超过塔吊起吊能力,结构详图经设计院认可后,施工前应附上每个构件质量及塔吊起吊能力表报监理审核.
3 钢结构吊装[1-6]
3.1 钢构件准备
所有钢构件在工厂进行制作,构件分段质量根据现场塔吊吊重进行拆分.
3.2 塔楼楼顶上的钢骨柱和钢骨梁的吊装
3.2.1 钢骨柱梁结构吊装流程
第22层的钢骨柱吊装→吊装钢骨梁→绑扎钢筋笼并支模→浇筑混凝土→第23层的钢骨柱吊装→吊装钢骨梁→绑扎钢筋笼并支模→浇筑混凝土
3.2.2 吊装工艺
(a)钢柱预埋螺栓.钢柱标高控制采用调整螺母控制,在每一根柱的预埋螺栓上安装好1 个螺母,并测量好统一标高,当钢柱底座板插入螺栓后,初步拧紧螺母,安装工人通过预先捆绑在钢柱上的爬梯上至钢柱顶端摘钩,摘钩后用互成90°的2 架经纬仪找正钢柱垂度,然后拧紧地脚螺栓双螺母.
(b)吊装绑扎.选用二点式绑扎,一点式起吊.钢柱吊装利用钢柱顶端上设置的柱与柱对接安装耳板上的吊装孔,再用专用吊具卸扣进行吊装.钢柱吊装时用对讲机指挥塔吊吊装,当钢柱起吊至垂直状态时不得马上提起离开地面,应待柱顶停止晃动后,才能将钢柱起吊离地.
(c)钢柱对接安装.先控制标高、垂直度,其后校正扭转的安装方法,用临时螺栓固定.在上节钢柱吊装前,先在下节钢柱顶端四面耳板上安装好夹板,待上节钢柱吊装对接时,柱下端的耳板插入下节钢柱的四面各2 块夹板内,穿入临时安装螺栓,且初步拧紧螺栓,并在上下钢柱的耳板之间插入小型铁楔,以控制其标高,摘钩后,再用2 架经纬仪校正钢柱垂直度,拧紧安装螺栓.如钢柱对接后产生扭转现象,则在临时连接板和耳板之间垫入扭转偏差值等厚的垫板,拧紧安装螺栓后,即纠正钢柱扭转,以此类推安装其他钢柱.
(d)钢骨梁安装.施工中,无特殊情况,质量较轻的钢梁吊装可采用串联式吊装,吊装绑扎为二点式捆绑.
如2根梁质量超过起吊能力的,一般是单根起吊安装.
梁两端采用高强螺栓连接安装时,安装螺栓先按规格型号、数量配备好,装在帆布袋内,再用铁丝捆在梁端一起吊上去(图3).
(e)高强螺栓安装.高强螺栓特点是施工方便,可拆可换,传力均匀,接头刚性好,承载能力大,疲劳强度高,螺母不易松动,结构安全可靠.本工程钢结构安装节点设计为磨擦型连接节点,采用10.9级大六角高强螺栓.
3.3 两塔楼(L~G轴)间钢构件的吊装
3.3.1 钢构件安装主流程
A、B塔楼间的桁架可以看成对称悬挑结构,经综合分析吊装安全、塔吊起吊能力、吊装就位控制等,最终采用先吊装A楼12轴HJ-3,因为A塔楼塔吊起吊能力大,HJ-3质量小,故优先吊本桁架.B塔楼桁架安装参考A塔楼桁架.
3.3.2 钢构件吊装工况介绍
在安装钢桁架之前,所有钢骨柱钢骨梁及其外包混凝土均已施工完毕.并且混凝土达到预定的强度.外挑钢牛腿是预先连于钢骨构件上一起吊装的.
第一步:吊装12轴桁架下弦钢梁及其临时撑杆.并且在水平方向上设左右2 根手动葫芦调节拉索,垂直方向设1 根手动葫芦以调节拉索.在调整好水平方向和垂直方向的参数后,紧固好梁与短梁的节点螺栓,随即将钢梁焊缝全部焊完,同时将下方支撑钢管节点焊接,确保支撑不移位.此时,3根调节葫芦不能拆除.
第二步:吊装12轴桁架斜腹杆钢梁.此时,可拆除上方调节用的手动葫芦.
第三步:吊装11轴桁架下弦钢梁及其临时撑杆.并且在水平方向上设左右2 根调节拉索,垂直方向设1 根调节拉索.在调整好水平方向和垂直方向的参数后,紧固好梁与短梁的高强螺栓节点,同时焊好节点处焊缝.此时,3 根调节葫芦也不能拆除.本工况与第一步完全一致.
第四步:吊装11轴桁架斜腹杆钢梁.此时,可拆除上方调节用手动葫芦.
第五步:吊装11~12轴间K轴位置的HJ1下弦钢梁.本钢梁就位后,11轴、12轴钢梁两侧的手动葫芦均可拆除.
第六步:吊装11~12轴交K~L轴间的主钢梁及此间的桁架下弦钢支撑.
第七步:吊装11~12轴交K~L轴位置的桁架下弦钢次梁.
第八步:吊装11~12轴交K~L轴位置的桁架下弦钢楼承板.并焊好与钢梁的焊钉,使此房间成为稳定的安装平台.
第九步:分别吊装11和12轴钢桁架直腹杆和上弦钢梁,并完成调校工作.
第十步:吊装11~12轴间K轴位置的HJ1上弦钢梁.
第十一步:吊装11、12轴交K、L轴位置的桁架上弦钢水平支撑和钢次梁.在完成此间钢结构安装后,按图示方向延伸安装,直至所在区域钢结构安装完毕.
安装过程中须注意及时调整并在精确就位后,立即焊接,焊接质量应满足设计及规范要求.并注意要起拱,确保出现不下挠现象.
本区域的K、J、H三轴线钢桁架最后吊装,且必须在L~G交13~10轴间钢桁架构件所有焊缝均完成后才能吊装(图4).
3.4 横向外挑出B塔楼的钢构件吊装
本区钢桁架结构型式及布置与G、H轴基本一致,故吊装参考上述钢构件的吊装方案进行.
3.5 纵向外挑出A、B塔楼的钢构件吊装
3.5.1 钢构件安装主流程[7,8]
具体安装步骤:将所有安全保证措施(如生命线、安装平台等)安装到位,并检查合格→吊装桁架下弦梁→安装桁架斜腹杆→按此顺序安装旁边的桁架的下弦梁及斜拉杆→安装桁架间的钢梁→铺设楼承板→安装桁架直腹杆及上弦梁→依次逐间完成吊装.
3.5.2 钢构件吊装工况介绍
在安装钢桁架之前,所有钢骨柱钢骨梁及其外包混硬土均已施工完毕.并且混凝土达到预定的强度.
第一步:吊装桁架下弦钢梁及斜腹杆的组合件,查构件分段表,组合件的质量均在塔吊吊重范围内.并且在水平方向上设左右2 根调节拉索.在调整好水平方向的参数后,紧固好梁与短梁的节点,并将焊缝焊接.同样,梁端头需起拱20mm,综合考虑到自重及起拱量,余同.
第二步:按照第一步的方法吊装第2榀桁架下弦钢梁和斜腹杆钢梁.
第三步:吊装桁架下弦间的钢次梁.
第四步:吊装桁架下弦间的楼承板.并焊好与钢梁的焊钉,使此间成为稳定的安装平台.
第五步:吊装桁架上弦钢梁及直腹杆的组合件,并调校完成.
第六步:吊装桁架上弦间的钢次梁.
第七步:在完成此间钢结构安装后,按图示方向延伸安装,直至所在区域钢结构安装完毕.
4 现场施工安全措施
4.1 悬空段满铺安全网及构架施工的生命线
A、B塔楼间悬空段的安全网的铺设,先在A、B塔楼的混凝土梁上面埋设预埋钢板(标高86.59m),按间距5.8m铺设,在各个预埋件间张拉8 mm的钢绞线,最后在钢绞线上铺设规格为6 m×3 m的安全网,安全网与钢绞线之间用小葫芦连接,以便于滑动,安全网铺满2 座塔楼间脚手架以外的所有空间.
在安装桁架下弦梁之前,利用塔吊在A、B塔楼之间钢桁架下弦钢梁上方1. 5 m处混凝土柱侧面,搭设1 根Φ10mm钢绞线用作生命线.在每榀桁架安装下弦梁前均要搭设生命线.安装上弦梁时可在混凝土柱顶预先安装一工20a临时短柱(图5),生命线安装于短柱侧面,施工人员在高空安装的任何时刻,必需确保安全带与生命线可靠连接,做到安全有保障.
4.2 横向悬空段生命线施工做法
B~A轴间23 层、24 层钢结构施工时,上、下弦钢梁安装,都必须设置可靠的生命线,施工时先在混凝土柱顶预先安装一个临时桁架,生命线安装在临时桁架下面,施工人员在高空安装的任何时刻,必需确保安全带与生命线可靠连接,做到安全有保障(图6).
4.3 纵向外挑结构处生命线施工做法
桁架安装前可在混凝土柱顶预先安装一个临时三角架,生命线安装在临时三角架下面,施工人员在高空安装的任何时刻,必需确保安全带与生命线可靠连接,做到安全有保障.
4.4 焊接施工时,下方收集焊接气割等火花飞溅物
在钢结构需焊接或气割之前,必须在作业点的下方悬挂专用的挂箱,收集焊接气割等火花飞溅物,防止发生火灾等意外事故.
5 结语
由于节点设计合理,现场吊装设备满足垂直运输要求,各种现场安全施工措施到位,本工程塔楼双层屋面连体大悬挑钢结构施工得以顺利完成.针对吊装、焊接以及组装完成后施工活荷载可能产生的挠度值,通过工厂试配变形值、设计院提供起拱值加上现场精确测量控制,确保了安装质量.
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