凤霞中学综合楼项目屋面防水及排水设计探析

凤霞中学综合楼项目屋面防水及排水设计探析

叶飞

广东财贸建设工程顾问有限公司 广州 510000

摘要：屋顶防水与排水设计是保证建筑内部安全的重要措施，合理选择和使用该技术是十分必要的。本文对凤霞中学综合楼工程的防水与排水设计进行了探讨，对该工程的屋面排水组织模式、平屋面的结构层级进行了阐述，并对防水薄弱部分细部构造中存在的问题进行了分析和解决。项目设计采用的屋面为平屋面，防水层选用 SBS改性沥青防水卷材，从而使该工程得以顺利实施，达到了预期的防水排水效果，同时为类似工程的屋面防水设计提供了借鉴。

关键词：工程管理；屋面防排水；分水线

前言

屋面作为一种重要的防护结构，要求具有良好的防水、防渗漏和隔热性能[1]。常用的屋顶材料有木材、混凝土、彩钢等，它们的主要作用是抵御太阳辐射、风霜雨雪等外部因素对室内的作用。屋面荷载过大，材料老化，容易造成屋面漏水[2]。为防止凤霞中学综合楼工程中出现的渗漏问题，从而影响到建筑物的使用效果，此次建筑施工中采用防水技术来预防或解决此类问题，以延长建筑的使用寿命。

通过对凤霞中学综合大楼屋顶防水的研究，我们提出了“合理设防，防排结合，因地制宜，综合治理”的设计方法。“防排结合”是指防渗和排水两个方面相互结合，密不可分的概念。文章采用了一种新型的防水层，由防水材料构成一条密不透风的防水层。排水设计应尽可能早地将屋顶的水排干，以防止积存的积水。防渗是为了给排水留出时间，而排水是为了减少防渗的压力。

1 工程概况

清远市清新区凤霞中学综合楼工程位于清新区环城东路368号，由清远市清新区凤霞中学作为建设单位主导。该工程总用地面积为511.76平方米，计划新建一座6层综合楼，建筑面积为2806.36平方米，采用混凝土框架结构。综合楼首层层高达4米，二至六层高度保持一致，均为3.6米。工程预计完成周期为90个日历天，基础类型为天然地基基础，承台和地梁的混凝土强度均为C30级。

该建筑物的主要结构型式是框架，以筏板为基础。建筑风格简洁而又富有现代感，整个建筑的外形采用了方框与方框之间的穿插组合，方盒之间的高低变化通过天台的女儿墙体现出来。在建筑外形设计上，将屋顶上的排水管和落水管与立面外形的垂直线结合起来。屋顶呈比较规则的矩形，有一个储水室，一个直通屋顶的楼梯。

2 屋面防水、排水设计

2.1 屋面排水组织设计

屋面排水的方法有两种，一种是有组织排水，另一种是无组织排水[3]。在凤霞中学综合大楼工程中，我们设计采取有组织的排水方法，将雨水按一定的顺序从落水口流出，再通过落水管排放到大楼外的散水。一部分落水管道通过窗井顶部和边壁后，将雨水排放到室外进行散水。有组织的排水可分为内外两种，在综合建筑工程中，使用外部排水的方法既方便了维修，又节约了室内的空间。

本工程的设计方案如图1所示，设计方案为平房顶的两个斜坡，由主坡和副坡组成。主坡度是一个大坡度，是屋檐水流的主要方向。次要坡面为其它方向上的次要坡面，它类似于边沟效应，但坡度不大，一般为0.5%-1%。主坡和次坡的交界处是分水线，它的位置由主坡和次坡的坡度共同确定[4]。某综合大楼的屋顶排水设计，将落水点设置在建筑物的长边。

图1 屋面排水示意图

按照GB50345-2012 《屋面工程技术规范》中的规定，在自重排水条件下，每一落水口收集面积应控制在150-200平方米之间。该工程的排水管道使用的是直径100 mm的PVC-U管，厚度为0.75 mm，排水管道与墙壁之间的空隙为40 mm。外排式PVC-U管道底部出水口与墙壁的角度为45度，与地板的水平面为150 mm。

2.2 分水线定位简易计算

在凤霞中学建筑工程中，我们对房顶进行了材料找坡处理，并对房顶进行了二次坡度的确定。在设计中，采用水平测量仪和斜率测量仪，对斜率进行控制，以保证斜率的合理性。在找坡时，我们选择了LC5.0的轻集料混凝土，其最薄部分为30 mm，由于边坡不容易成型，因此，在边坡最薄位置，即边坡开始位置1000 mm以内，使用1∶2.5的水泥石作为边坡的填筑材料。

综合建筑工程中，大部分的落水口距为7800 mm×2=15600 mm，所以我们选择这个值来简化分水线位置的计算。从图2可以看出屋顶排水的几何关系，其中AC’是主斜坡和次级斜坡的汇合处的分水线，B’’是次级斜坡的分水线， A是落水口的位置。在这个图中， AB的值是7800毫米，具有2%的主斜率和1%的第二斜率。

图2 屋面排水几何关系示意图

在工程图解中，画出屋顶排水平面图时，找出C’点的平面投影点，即求出C’点的长度。由顶棚排水的几何关系可推算出底板厚度为390 mm。a为AB和AC在△ABC中的角度，而∠a约为26.57度左右。

2.3 屋面工程做法

以《广东省工程施工规范》《12系列建筑标准设计图集(12J1)》（DBJT02-81-2013）为参照，我们绘制了凤霞中学综合教学楼屋顶结构施工示意图，见图3。屋顶为无顶式屋顶，其防水能力为一级。防水措施在图3的数字6中说明。防水层找平时，应设置20 mm宽、纵横间距不超过3米的分格缝，并嵌有密封材料

[5]。在屋面防水易受损坏的地方，如水箱间，楼梯井出入口等，应加一道防水额，并加一道60毫米厚的防护墙，其水平面宽不少于250毫米；水泥阶梯下设置防水层，台阶厚度为20 mm。

图3 屋面构造做法示意图

2.4 女儿墙防水、排水建筑构造

女儿墙的功能是将水引到屋顶的入口处。综合楼建筑工程采用横向水落管，其防水结构遵循多道设防、柔性密封、防排水相结合的原则[6]。落水点附近500 mm半径的斜率不低于5%，因为太小的斜率将增加操作的困难和减少精确度。在防水层的底部我们要求施工人员增加了一层涂层，以达到更好的防水效果。为防止水滴口漏水，防水及补水层的延伸长度应超过50 mm，我们要求施工人员将该工程的泄水孔设置在落水孔之上，并设置在屋盖高度500 mm的女儿墙内，为150 mm高、300 mm宽的洞孔。女儿墙的结合部见图4，其顶板为现浇型钢筋混凝土，其排水斜率为5%，斜率用灰浆调整。在女儿墙溢水部位，我们要求施工人员在防水层下增加一条防水线，其面、面宽度应大于或等于250 mm；卷边的两端用金属压条钉子紧固，再用施工密封胶封好。

女儿墙溢水部位防水层的溢水高度在250 mm左右，该部位是防水的薄弱部位，溢水部位上方的墙面也要做好防水工作。在工程中，我们要求施工人员用水泥钉子（间隔500 mm）紧固。在女儿墙外挑构件上，雨篷底面的油漆采用了水泥线或鹰嘴形，以便于更好的导流。

图4 女儿墙节点

3 屋面防水、排水设计存在的问题及改进措施

3.1 屋面基层

（1）为解决该项目中存在的屋架安装落点不准，钢架制作有正、反向误差，屋架安装后屋脊未对齐等问题，我们要求施工人员采取了如下措施：在屋架安装之前，先在柱顶弹线，以保证屋架落点精确，并与钢架制作方向一致。

（2）在装配 RC折线型屋架的屋盖时，因屋盖安装时出现轴向偏移，且在装配屋面板之前没有弹板位线，致使部分屋盖面板在装配后发生了偏移，引起屋盖角点处的上扬。如下图5所示。

图5 屋面板翘角

本工程我们决定采用强化检测的方法，主要是对已入厂的屋面面板进行检测，检测其平面、厚度、四个角部的高度是否达到设计要求。在安装之前，我们也画出了板子的位置图，以保证位置的精度。

在工程布局时，有些建筑公司将屋面工程拆包给不同的专业团队，而非防水专业团队对防水专业技术并不熟悉，只求便利，从而导致防水层的整体性遭到破坏，为屋面防水施工带来了不需要的困扰，同时也为屋面防水增添了不必要的隐患[7]。

在实际施工中，一些施工单位在房顶工程开始之前，就在屋盖基础上直接做了“肢墩”，造成了防水层的人为破坏[8]，如下图5所示。为了避免风挡片构成悬臂结构，也为了防止风挡架的端腿直接位于屋面防水层上，在屋面防水施工结束后，需要在挡风支架端部肢腿的腿部和防水层上设置现浇混凝土支墩。如下图6、7所示。

图6 天窗支架砼支墩a           图7 天窗支架砼支墩b

3.2 屋面找平层

（1）本工程在施工中发现，屋顶基层存在不平整、部分找平层厚度超出设计值等问题。为避免屋顶荷载增大，部分施工人员在寻找平层时，在原有的设计基础上，采用水泥膨胀蛭石等疏松隔热材料。但是，此类找平层松、强度差、表面粗糙、平整度差、易被践踏破坏。针对这一问题，我们要求施工人员采用轻集料混凝土。

（2）在做屋脊施工过程中，我们发现，工地上的脊线不平，找平层的平整度不足，找平层没有按照规范规定进行划分，接茬太多，养护不当，这样就会造成开裂，使整座屋顶的单面都出现了多个平面或多面，使板状隔热材料的铺平和贴紧困难。对此，我们要求施工人员在屋面上贯通拉线，按规范划分找平层，一次完工，不留槎，不留施工缝。

3.3 屋面排水层

本次工程当中，我们发现屋面排水组织在设计方面主要有以下几点问题：(1)建筑物坡面开挖时，水流经过的范围很大，造成土体坡面开挖时产生的土体坡面厚度过大，造成防水层变形、开裂、渗漏；(2)内檐水槽底部与屋顶构造板平齐，但落水口间距太大，致使沿水槽纵长方向的排水坡度达不到1%，造成水槽出现积水和漏水的情况；(3)对于内回廊部分，宽度在2-3米之间的所有屋顶，均采用了天沟纵坡1%的设计，但未设置排水系统，将排水系统集中到落水口，容易造成积水；机平瓦屋顶的斜坡太平，造成台在下雨或下雨时出现倒灌现象；(4)在平坡式组合屋顶上，由于平坡式屋顶与斜坡式屋顶之间的接缝处理不当，致使平坡式屋顶上的雨水不能顺利排放到斜坡式屋顶上，造成漏水；(5)平面形式过复杂或尺寸不合适，且需采用斜坡式屋顶，这样会造成天沟、斜沟、屋脊斜背交接线混乱，屋顶坡度参差不齐，有些过于陡峭，极易发生崩塌；有的速度太慢，容易倒流，厕所的排气孔从屋顶穿过，堵塞了倾斜的沟槽或屋檐，造成局部壅水，渗漏；(6)从大面积斜坡屋顶流出的水，冲刷到邻近建筑物墙壁上，未做好防排水措施，造成邻近建筑物墙壁漏水。

为保证排水通畅，防止雨水倒灌等问题，我们严格要求施工人员遵守《屋面工程技术规范》（GB60345-2004):（1）檐口与天沟的纵坡不大于1%，水槽底部落差不大于200 mm；(2)在采用建筑材料的情况下，推荐采用轻质材料或隔热层的方法，斜率最好控制在2%；(3)屋顶单坡跨越超过9米时，必须进行斜坡定位，其斜率不得低于3%；(4)干瓦油毡瓦屋顶，其排水斜率不能超过20%，而金属板屋顶，则不能超过10%。

3.4 屋面细部

通过对凤霞中学综合教学楼屋顶结构的节点结构设计，我们发现存在着如下问题：（1）对落水口的细节设计不够重视，在施工过程中，只注重将落水管从屋顶上穿过，而对管道与混凝土屋顶的连接处则不够重视，容易出现裂缝渗漏；（2）内沟槽的倒梁式过水洞只描述了φ100的流线水洞，并未详细描述洞中是否需铺上胶带或防水涂层，从而造成多层防水的设防失败，并使之成为漏水的薄弱环节；（3）忽略了屋顶与墙面之间的溢流，造成墙面顶部积水等问题；（4）

忽略了屋顶上水箱、冷却塔、等设施地基的加固处理，致使地基周边漏水等问题，也忽略了高跨度屋面对低跨度屋面的冲蚀漏水加固，导致高跨屋面排水不畅，对低跨屋面造成冲刷损害。

针对上述问题，我们提出了从下列几个方面加以规范施工的措施：

（1）在不减小落水口截面的情况下，我们要求施工人员将屋盖上的柔性、刚性各道防水材料全部倒置入落水口中，将落水口设计为喇叭状。在图8和图9中可以找到特定的设计。

图8                             图9

（2）我们要求施工人员在砼槛上加设预制砼压顶板，并将防水卷材收压于压顶板底部来解决屋面砼槛的问题，同时在内侧增加附加层，外侧砌筑挡墙的解决方法。具体设计如下图9和图10所示。

图10                            图11

（3）对倒梁过水洞，我们要求施工人员在埋水管时，要在水管侧梁壁上预留一条沟槽，并在沟槽内填上一层密封条；穿过砖石结构的孔洞，可将孔洞扩大到高×宽250×150以上，以便防水胶卷或防水涂料直接穿过。

（4）若有关屋顶设备直接置于该防水层之上，则该防水层应按设备自重加宽或加厚；若该等设备位于与屋顶构造层连接的基础上，则该防水卷材须将基础梁缠绕，或按高于屋顶墙的泛水收束方式处理。

结语

屋面防水排水是一个系统的工程。本文对凤霞中学综合楼工程屋面的排水组织模式作了较详尽的探讨，简单地算出了平屋面分水线的位置，并对工程所采用的防水材料、屋面构造层次及构造做法作了归纳。通过对凤霞中学综合楼项目当中屋面基层、找平层、排水层以及细化部分当中出现的设计问题和隐患的分析，提出了相对应的解决措施并落实运用到现场施工，使得此综合楼项目顺利进行与完工。

参考文献

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[5]杨鑫.基于屋面防水建筑施工技术探析[J].山西建筑,2017,43(13):91-93.DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2017.13.050.

[6]熊中昌.浅谈屋面防水的施工质量控制[J].黑龙江科技信息,2017(06):263.

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