航道站房坡屋面裂縫原因及處理對策

趙 宇 亭

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

由于坡屋面具有外形美觀、排水性優、保溫隔熱等特征，故在航道站房、安置房等工程建設中得到廣泛應用[1,2]。但坡屋面坡度大且結構復雜，施工質量難以控制，常造成屋面產生裂縫，從而引發屋面滲漏現象，嚴重影響到建筑結構的使用功能與耐久性能[3]。近年來，國內學者針對坡屋面結構進行了大量研究，如韓廣東等[4]依托遠洋LAVIE項目工程實例，對坡屋面施工關鍵點進行控制，提出了復雜坡屋面現場施工有效建議；朱祥青[5]研究了復雜造型坡屋面結構的施工難點，同時分析了施工過程中的關鍵技術；呂寧[6]探討了坡屋面混凝土澆筑安全和施工質量控制。考慮到坡屋面裂縫為該類型建筑結構的通病，本文以Z航道站信息監控中心工程為研究對象，分別從坡屋面結構設計、澆筑選材、施工工藝方面對裂縫的形成機理進行研究，同時提出相應治理措施，研究成果可為同類工程的施工設計提供參考建議。

1 工程案例

本文以Z航道站信息監控中心為工程案例，對航道站房坡屋面滲漏問題及治理控制進行探討。工程項目位于Z縣G江右岸,屬于鋼—混框架結構，建筑面積約為1 256.12 m2，項目投資約600萬元，建筑層數為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，造型獨特復雜，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程中發現滲漏問題嚴重，屋頂出現多數裂縫，裂縫多與屋脊平行并伴隨滲水現象，對現場后續施工造成不良影響，使整體結構維護和使用難以進行，具體滲漏裂縫如圖2所示。針對該航道站房工程出現的滲漏問題，本文分別從坡屋面的結構設計、澆筑選材和施工工藝3方面剖析裂縫成因。

2.1 坡屋面結構設計

坡屋頂防水設計不足，坡屋面雖然外觀效果比較優美，但存在過度追求外在形式而忽略外檐、泛水或女兒墻的高度，導致防水高度不足，雨水累積超過界限，因此容易產生裂縫，從而造成雨水滲漏。

坡屋面受力鋼筋設計過少，受力鋼筋的配置不足也會對整體屋面的防水性能造成嚴重的損壞。不同構造連接處是容易造成裂縫的關鍵部位，常見的有頂層窗戶與屋面的交接處、坡屋面自身變坡處、獨特造型連接處等。這些連接部位常常因設計初期受力鋼筋不足，或未考慮到后期使用過程中存在的環境引起變形問題而采用受力鋼筋型號不足或數量欠缺，進而影響屋面裂縫發展。

屋面構造不足，屋面作為室內環境與外界環境的隔離體，起著維護室內空間環境、保溫隔熱的作用。屋面構造從內而外主要有結構層、找平層、防水層、隔熱層、屋面瓦。每一層構造各盡其用，維持屋面整體功能。其中，防水層、隔熱層設計不足極易引發裂縫問題。某些建筑工程項目中可能存在成本優于質量考慮的問題，致使保溫隔熱層的缺失，外界環境與屋面直接接觸，在高溫天氣下，大量太陽能被屋面結構層吸收，又因混凝土自身的熱脹冷縮特性，內部溫度應力突然急劇變化，進而導致溫度裂縫的產生。

2.2 坡屋面澆筑選材

Z航道站信息監控中心工程框架結構，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差別較大，據相關研究表明[7]磚砌體的膨脹系數大約為鋼筋混凝土的1/2，當處于炎熱夏季時，晝夜溫差大，屋面與墻體連接處變形不一致，會導致連接部位開裂，如遇暴雨天氣，能致使裂縫進一步發展，滲漏問題則更加嚴重。其次，混凝土強度不足將導致屋面失水干燥收縮，而上附找平層不發生收縮現象，進而在屋面底部產生一系列不規則的收縮裂縫。另外，防水層的材料選取不當，防水效果不足將直接影響到保溫層，防水層效果不足時，將傳遞雨水至保溫層，保溫層材料極易吸水膨脹，從而鼓起，進一步造成防水層撐裂，當屋面荷載較大時，應選用密度大的保溫材料，如果保溫材料密度過小，難以承受屋面荷載，將引發找平層甚至整個屋面下陷開裂。

2.3 坡屋面施工工藝

坡屋面混凝土澆筑時，鋼筋應保持設計要求型號、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，可能導致屋面負力筋被踩彎變形，鋼筋的抗拉性能受到影響，不足以滿足屋面受荷要求，從而拉力分擔到屋面混凝土及其他構造上，引發開裂滲漏現象。在屋面構造中防水層多與找平層或結構層直接接觸，在布置防水層時，基層內的雜質要清理干凈，處置不當、清理不凈將會導致兩個構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，模板架設的范圍應足夠長，以滿足屋面坡度要求。中間主樓與兩邊側樓的屋頂高度不同，模板架設中應考慮高度差異問題，若在施工組織階段，未對模板進行合理布置，坡面各點的高程不清晰，導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確位置，精度無法得到保證，造成屋面施工階段整體結構穩定性差及防水效果差的基礎隱患。

3 航道站房坡屋面裂縫控制治理措施

3.1 屋面設計控制

坡屋面形狀不宜過于復雜，屋面形狀直接影響到施工階段模板的布置，可能導致坡面各點的高程難以精準控制。設計應盡量規整對稱，避免使用多種形狀組合，為后續各構造層的施工提供良好的前提條件。

屋面防水層應根據實際情況，合理選用適合的材料，對于雨水較少地區，一般防水材料即可滿足要求。但對于雨水較多地區，應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根據屋面設計情況針對不同工程實際選用。防水層厚度應重點注意，宜不低于設計厚度的80%，兩層之間的連接處應加強粘合，避免存在縫隙，以避免在后續使用中縫隙持續發展成為較大的裂痕。

多數建筑傾向于利用坡屋面組合出各種復雜的形狀，而不同的形狀直接導致了內部構造中受力的不同。因此，在屋面鋼筋混凝土構造內部鋼筋的型號和分布對整個屋面構造的受力性能有著至關重要的作用。鋼筋型號應本著滿足受力的原則，根據具體工程項目的設計需要選取。對于復雜外形，鋼筋的加工工藝也應受到重視。施工前，必須由專業人員設計計算出鋼筋在整體屋面板上的排列分布情況，并對某些不同長度的鋼筋進行單獨標注、計算和加工。現場管理人員應嚴格監視鋼筋的設計，以分布合理、受力準確、連接牢固為原則，確保其充分發揮作用。在運輸或吊運過程中，要注意鋼筋的排放，避免發生變形。

3.2 施工工藝控制

施工前的準備工作，施工人員應對設計圖充分熟悉，掌握各部分空間位置，選擇適應工程實際的測量方法，嚴格選好精準的控制點，并在這些位置進行放樣。對于模板的支撐方案，應首先確定好模板的材料種類和模數，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，應注意避免高溫直射，保證施工工人的安全作業。該航道站房工程中屋面坡度較大，施工過程中應鋪設防滑條，且防滑條的設計應嚴格遵守垂直屋面坡度下降方向。在澆筑結構層時，沿墻邊搭設腳手架，并逐層設置落網，做好高空墜物和邊緣防護工作。屋面支模體系架好后，應對落地桿的支撐情況進行重點檢查，尤其注意模板桿件連接的各節點是否穩定牢固，確保支撐整體的穩定性，防止施工過程發生意外事故。

4 結語

通過結合Z航道站信息監控中心工程實例，分別從結構設計、澆筑選材、施工工藝方面研究了坡屋面裂縫成因，針對各施工階段材料的選用、施工工序組織、構造層施工、細部結構的防滲給出合理的建議，并提出了屋面設計改進、施工工藝和質量安全等控制措施，為同類坡屋面工程的施工設計及裂縫控制提供重要參考與借鑒。