高鐵車站雨棚設備質量缺陷原因分析及防范措施

傅海東 上海鐵路局土地房產管理處

1 引言

自京津城際開通運營以來，我國高速鐵路和客運專線的建設高速發展。通過一個階段的運營，由于設計、施工和日常維護等多方面的缺陷，多次發生雨棚屋面被大風掀起、飾面物松動脫落的質量缺陷，打斷接觸網，對正常運輸造成一定的影響。如何有效預防和消除雨棚設備的質量缺陷，確保高速鐵路安全運行，已成為工程技術人員和設備管理人員亟待思考和解決的問題。

2 設備現狀

截止目前，上海局管內高鐵車站總計40個，房建設備量1.963×106m2，其中：京滬高鐵13個車站，設備量1.286×106m2；滬寧高鐵20個車站，設備量4.88×105m2；滬杭高鐵 7 個車站，設備量1.89×105m2;客運專線車站有19個，房建設備量4.83×105m2，其中沿海鐵路為14個車站，設備量4.03×105m2；合寧合武有5 個車站，設備量 8.0×104m2。

高鐵車站雨棚結構形式比較典型的是鋼管混凝土柱、空間倒三角形鋼桁架結構。屋蓋系統主要有屋面板、下層板、檐口、防水層、隔熱層、排水溝、及附加龍骨、支架、緊固件、吊桿等部分組成。雨棚質量缺陷最容易發生的部位，是雨棚屋面板、下沉板（吊頂板、壓條）、檐口（包邊）等部位。

3 原因分析

3.1 工程建設階段的原因

3.1.1 設計方案不嚴密

一是安全冗余度不足。對高速鐵路這種特殊環境下的安全系數考慮不充分，安全冗余不足。屋面設計風、雪荷載的取值，設計單位都按地區50年一遇的標準設計，近年來隨著全球氣候的變化，極端性超百年不遇的大風、大雪、冰凍已不鮮見。例如：南京站無站臺柱雨棚，抗雪荷載是按照50年一遇的標準計算，2005年投入運營，2008年就遇到了百年一遇的大雪，雨棚屋面的彩鋼板承受不住雪荷載而下墜。又如：京滬高鐵定遠站雨棚，設計采用50年一遇的風壓0.35 kN/m2，但剛投入運營就碰到了0.36 kN/m2的風壓，超過50年一遇的設計取值。

二是設計安全等級（標準）不夠。針對高速鐵路雨棚長期使用在高速、高壓的特殊情況下，設計的安全等級（標準）不足。目前國家沒有室外吊頂的設計規范，鐵道部也沒有針對高鐵雨棚的專門規范，設計時只是參照室內吊頂的常規做法，再增加一定的安全系數，但無站臺柱雨棚處于室外環境，受氣候等外在因素影響非常大，雖已考慮一定的安全系數，但安全系數等級還不夠。

三是受外界氣候影響大。室外的雨棚吊頂按照室內的常規做法設計施工，無柱雨棚的吊頂為鋁合金條板裝飾面，該裝飾面易受施工質量及風荷載、溫度變化和長期暴露在室外等因素影響造成撓曲變形而脫落。

四是材料耐久性和可靠性不足。設計選材偏重于外在美觀，沒有充分考慮材料的耐久性和可靠性；比如：現場很多雨棚檐口封檐鋁塑板的龍骨為方鋼龍骨，在室外潮濕環境下極易銹蝕，板縫間的密封膠易老化以及受到風荷載的影響，極易造成封檐板松動脫落等。

五是缺乏維護管理的上人措施（設備）。站房、雨棚的屋面沒有考慮上人設施，吊頂中缺少檢修馬道，以至于投入使用后無法對屋面、吊頂、電照等設備，實施日常的檢修和搶修等作業。我局管內很多車站屋面造型由于結構造型、弧度等原因不具備上人條件，一旦屋面發生異常情況設備管理單位無法組織搶修。六是沒有完善的深化設計。部分深化設計沒有結構計算書，沒有詳細的施工節點詳圖。在雨棚屋脊、伸縮縫、封檐板、檐口、天溝及封堵等部位尤其薄弱，對于雨棚吊頂，設計單位沒有系統的考慮主體結構與檁條、檁條與龍骨、龍骨與吊頂板之間的有效和可靠連接，深化設計圖紙對于所用的材料、配件的規格、型號、尺寸、性能要求等表述不詳。

3.1.2 施工質量缺陷

一是施工工序不到位。受工期的影響造成施工工序的不到位，吊頂很多部位未按規定施工，按圖紙必須采用螺栓和螺帽連接的，現場施工未采用栓接；按圖紙設計倒“T”支座連接必須要有兩個螺栓固定的，現場施工只用一個螺栓固定；施工工序不到位是導致屋面板和吊頂板松動脫落一個很重要的原因。

圖1為比較典型的、很多高鐵車站雨棚屋面采用的雨棚屋面板連接節點施工圖。

根據提前介入和竣工驗收時發現，現場很多施工安裝過程中，沒有嚴格按照設計圖紙的要求進行施工，首先是屋面板與下面的鋁合金支架之間相互咬合不緊密，相互間鎖邊不緊連接不到位，達不到設計要求的360°；其次鋁合金支架與下面的鋼檁條連接不牢固，支架與鋼檁條設計圖紙應為兩顆螺釘固定，但很多地方僅有1顆固定螺絲；固定屋面板的鋁合金支架數量也不足，設計間距為400 mm，但部分地方的間距遠遠大于400 mm的間距。這是一個典型的由于施工工序不到位造成屋面板與支座、支座與檁條之間連接出現問題的質量缺陷。

圖1 雨棚屋面板連接節點施工圖

3.1.3 工程監理不到位

監理單位巡視、旁站和平行檢驗流于形式，對關鍵部位、關鍵工序監控不嚴，動態跟蹤不到位，對深化設計和施工方案審核不到位，對發現的問題整改盯控不到位，使工程質量存在缺陷。

3.1.4 竣工驗收不到位

沒有把好竣工驗收關，很重要一點，竣工驗收時缺乏圖紙，驗收沒有依據。由于受工期的影響，很多高鐵和客專車站在開通運營時都沒有竣工圖紙，高鐵車站雨棚采用的很多都是新材料、新工藝，驗收人員只能憑經驗和常規的知識去驗收，影響驗收質量。

3.2 維護管理問題

3.2.1 天窗點不能滿足維護要求

目前高鐵線路都是電氣化鐵路，雨棚維修作業時都要在天窗點內進行。夜間施工必須停電作業，由于夜間光線條件較差等情況，現有天窗時間往往無法完成吊頂板的搶修作業。受天窗和照明的影響，檢查、檢修和日常的維護管理也十分困難。

3.2.2 缺乏專業維護標準

近幾年新型大型房建設備大量投入使用，但國家、鐵道部都沒有相應的檢查和維護的技術性規范，設計和施工部門沒能提供相應的維修、保養技術資料，對各種材料的使用年限、更換時限、日常養護等方面沒能為日常維護管理提供指導性意見，而既有的設備管理辦法也不能適應高鐵的快速發展，盡管經過一段時間的摸索，設備管理部門結合現場實際，制訂了一系列維修管理辦法，但缺乏技術支撐和理論依據，與現場操作存在很大差距。

3.2.3 缺乏登高作業設備

由于高鐵站房的層高及雨棚頂的高度都很高（約20 m左右），常用的梯子等登高設施無法滿足設備維修的要求，發現問題處理時采用常規搭腳手架方法，周期長對運輸調度組織影響很大，造成日常維修管理無法正常進行。據調查，目前市場上能滿足高鐵車站雨棚高度和性能的升降設備的重量在10-17 t，屬于重載設備，由于高鐵車站不允許設置平交道口，所以不能有效解決各站臺之間快速轉移（還有很多高架站），所以目前沒有適合高鐵車站雨棚專用的登高作業設備。

3.2.4 缺乏專業的維護管理隊伍

目前我局高鐵站房雨棚的設備管理單位技術人才缺乏，缺乏規范、系統的高鐵知識培訓，不能適應高鐵車站雨棚維護管理要求。

4 防范的措施

4.1 提高設計標準

（1）設計要充分考慮高鐵運營在高速、高壓的情況下的特殊要求，對高速動車組通過的車站雨棚、吊頂進行風洞和風揭試驗，提高設計標準，提高安全冗余。基本風壓值由50年一遇提高到100年一遇，建筑安全等級由二級提高到一級，結構重要性系數由1.0提高到1.1。

（2）完善深化設計審核程序。所有深化設計必須進行設計方案審查，重要節點須經設計單位審核確認；細化節點施工圖，確保每一個連接都要有設計方案。對于影響結構安全和質量的屋面系統和節點詳圖設計，必須由設計單位完成施工圖設計，嚴禁以施工單位的深化設計圖或加工制作圖代替設計單位的施工圖。同時，設計單位對施工單位提出明確的加工制作設計要求，確定技術缺口的深度。

（3）設計理念以實用為主。選材要充分考慮材料的耐久性和可靠性，確保屋面、吊頂等關鍵部位在使用期內牢固可靠，要便于日后的檢查和維修。在正線和接觸網上方的主體結構上盡可能減少裝飾件，從源頭上杜絕裝飾件脫落危及安全事件的發生。

（4）加強構件連接強度。飾面物的連接方式采用機械連接，慎用卡扣連接。屋蓋系統重點確保屋面板與支座、支座與檁條之間的連接可靠，同時加強屋面板與屋面板之間的有效連接。吊頂系統重點確保主體結構與檁條、檁條與龍骨、龍骨與吊頂板之間的可靠連接。

（5）加設上人設施。站房、雨棚的屋面要設上人維修設施，吊頂中要設檢修馬道，滿足設備管理單位日常檢查和維護的需要。

4.2 建立工程質量追究制度

強化設計、施工、監理和建設單位在工程質量中的責任主體地位，建立工程質量責任追究制度，除追究相關責任人的刑事、行政責任外，建設、設計、施工、監理單位還需出具相應的質量保證承諾書，促使各單位切實重視工程的施工質量，從源頭上杜絕質量缺陷。

4.3 完善規范和標準

針對高鐵房建設備的設計、施工、驗收制訂相應的規范和標準，從源頭上解決根本性問題。一是制訂高鐵車站雨棚設備設計、施工和驗收規范，明確相應技術參數的取值標準。二是制訂高鐵站房、雨棚日常維護技術標準，規范管理行為。三是由設計、施工單位提供完善的竣工資料和專業維護手冊，明確雨棚等建筑物主體結構和屋面、裝飾工程的設計使用年限和保修期，為設備管理單位對雨棚吊頂等裝飾項目的具體維修周期、維修方案提供指導性意見。

4.4 研發設備，建立專業維管隊伍

與專業登高設備制造廠家聯合，研發適合高鐵車站雨棚日常檢查維修的專用登高作業設備，解決高空維修作業瓶頸，高效利用天窗點，定期對雨棚進行日常檢查和維修。加強技術人員儲備，加強職工培訓，建立專業化的高鐵房建設備維管隊伍。

5 結束語

根據以往經驗，高速鐵路投入運營以后，車站雨棚質量缺陷一直較為棘手，若不徹底整治，會對高鐵運輸造成一定影響，并且存在一定的安全風險。希望通過本文對正在建設和即將開通運營的高鐵車站雨棚提出一些整改意見供參考。對于已投入運營中的高鐵車站雨棚質量缺陷，如何一勞永逸地徹底整改到位，還缺乏的深入思考和有效措施，這也是我們需要進一步研究的方向。