高速鐵路站臺鋼結構雨棚防腐涂裝質量安全治理

陳國權，曹晗，安海強，劉輝，蘇鑫

（1.中鐵四局集團鋼結構建筑有限公司，安徽 合肥 230088；2.中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230023）

1 前言

近十余年間，我國高速鐵路的發展迅猛，在2005年6月石太高速鐵路開工建設后，正式進入標準化建設高速客運專線鐵路階段，此后，一大批干線高速鐵路和城際高速鐵路項目相繼啟動，至2019年底，中國高速鐵路營業總里程達到3.5萬km，居世界第一。由于建筑鋼材的強度高、塑性韌性好、自重輕，加上鋼結構具有制作簡便、施工工期短，適用于跨度大、高度高、承載重的結構等優點，使鋼材在鐵路站房、站臺雨棚建設中得到了廣泛應用，有大型站采用的無站臺柱雨棚結構形式和一些中小型站采用鋼柱+懸挑鋼梁的有站臺柱雨棚形式。

鋼材作為一種優良的建筑材料，除了眾多優點外，其耐久性差的問題不得不被重視，特別是在侵蝕環境下的鋼材，耐腐蝕性差，必須采取防護措施，防止鋼材腐蝕生銹。據發達國家的不完全統計，每年腐蝕造成的經濟損失約占國民經濟總產值的2.5%～4.2%。鋼結構的腐蝕不僅造成經濟損失，也給結構的安全帶來隱患，鋼材銹蝕而導致的工程事故也屢見不鮮。受電氣化鐵路接觸網的影響，站臺雨棚鋼結構涂裝的檢查、維修和保養困難較大，但其作為人員密集場所的上蓋構筑物，其安全性又重要萬分，因此分析已建成鐵路站臺雨棚的銹蝕程度和原因，制定對應的處理措施，為以后國家高速鐵路站臺鋼結構雨棚防腐涂裝的設計施工與維保提供參考依據。

2 站臺雨棚鋼結構涂裝體系的設計

我國站臺雨棚結構的防腐多采用涂層保護，防銹涂層一般有底層、中間層和面層組成，對部分站臺雨棚涂裝體系進行統計，如表1所示。經分析，采用無機富鋅底漆+環氧云鐵+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚氨酯等）涂裝體系的數量較多，但不同的地理位置的站臺雨棚和不同的設計院設計，采用的漆膜厚度均有所不同。在鋼結構站臺雨棚建設初期，因沒有專門針對高速鐵路鋼結構雨棚防腐涂裝的設計標準，其防腐體系設計依據不一，各家設計院根據理解的不同進行設計，未能參照統一的標準。

早期鐵路站臺鋼結構雨棚防腐涂裝體系設計統計表

經查詢，現行的鋼結構防腐涂裝標準有住房和城鄉建設部2011年發布的《建筑鋼結構防腐蝕技術規程》（JGJ/T 251-2011）和中國工程建設標準化協會2013年發布的《鋼結構防腐蝕涂裝技術規程》（CECS 343-2013），在2011年之前只有《鋼結構設計手冊》和國標《工業建筑防腐蝕設計規范》（GB 50046-2008）可供參考，經查詢國標和國際標準《色漆和清漆防護涂料體系對鋼結構的防腐蝕保護》（ISO 12944），其提到的涂層體系耐久性中，最高等級是大于15年。也就是說，我國很多站臺鋼結構雨棚的涂裝體系將達到使用年限，不及時進行翻修處理會對結構防腐帶來嚴重的質量安全隱患。

3 站臺雨棚鋼結構防腐涂裝的病害分析

根據鋼結構涂裝設計規范，鋼結構的防腐涂裝應明確使用年限和使用年限內檢查和維護的要求。綜合考慮我們涂料的使用性能，一般設計使用年限不大于25年，從05年我國高速鐵路開始建設，先后建成了一大批鐵路站臺雨棚，多數站臺雨棚的涂裝使用壽命已過半，涂層脫落和局部銹蝕等問題逐步顯現。經過調研分析，站臺雨棚鋼結構的防腐涂裝病害總結如下。

①沒有專門針對高速鐵路鋼結構雨棚防腐涂裝的設計標準，鋼結構雨棚防腐涂裝體系設計標準不統一，導致各設計院設計理解存在偏差，從而影響防腐體系的整體設計質量。

圖1 柱腳未包裹引起涂層脫落

圖2 焊縫位置局部反銹

②未按設計規范要求進行柱腳包裹設計或柱腳的包裹高度不夠，鋼柱長期與土壤（道砟）接觸，受環境侵蝕，引起涂層脫落、柱腳銹蝕。

③局部區域（特別是焊縫位置）涂裝存在施工缺陷，構件整體涂層完整，但局部區域出現反銹，受雨水影響反銹區域逐步擴大。

④鋼構件長期缺乏維護和清理，污染物覆蓋鋼構件表面，逐漸侵蝕鋼材，引起銹蝕。

圖3 長期積灰引發銹蝕

⑤露天環境的鋼構件，長期受雨水侵蝕，銹蝕速度遠大于室外環境或室內環境下的鋼構件。

圖4 露天環境下的涂層更易脫落失效

⑥圍護結構構件未采用更好的熱鍍鋅防腐形式，傳統的涂裝防腐又未按主體結構的要求施工，圍護構件先于主體結構銹蝕。

圖5 圍護構件涂層防腐耐久性差提前銹蝕

綜合以上六類情況，不難發現站臺雨棚鋼結構的防腐問題，從設計到施工，再到后期的維護，每個環節都至關重要；設計是源頭，施工是重點控制環節，維護是有力的后續保障，三者缺一不可，哪一個環節不到位都會引發站臺雨棚鋼結構的銹蝕問題。

4 站臺雨棚鋼結構銹蝕的防治措施

鐵路站臺雨棚鋼結構的銹蝕治理應從防和治兩個方面入手，對于后續建設的項目重點是預防，對已建成的項目重點是如何治理。針對兩個方面提出如下建議。

①完善高速鐵路行業標準建設，根據不同地區、不同部位等有差別地進行涂裝體系設計，關鍵部位和難以維護區域重點設防，一般區域常規設防。

如前文所述，當前鋼結構涂裝設計依據有住建部標準和工業協會標準兩本，其均為現行標準，設計人員如何結合鐵路行業的特殊性選擇更加契合的依據，沒有一個統一的解釋說明，這就導致了設計的涂裝體系存在一定差別，構件的耐久性能參差不齊。為避免依據的不統一，根據鐵路行業特點編制鐵路行業自己的鋼結構防腐涂裝標準尤為重要，特別是針對鋼結構站臺雨棚這種跨既有線或臨近既有線構筑物，因其維護難度大、成本高，其防腐涂裝體系的設計應專門研究，既要保證防腐耐久性又要保證施工的可操作性。

②創新技術引領，推廣新材料、新工藝，提高鋼結構的防腐壽命。

當前的一些新建鐵路站臺項目已采用混凝土站臺雨棚代替常規的鋼結構雨棚，此做法雖可暫時消除鋼結構建筑的耐久性問題，但從發展的角度考慮，其不利于鋼結構建筑領域技術的發展，是一種消極的處理措施，而且混凝土結構目前只能滿足小型站臺雨棚。鋼結構的防腐問題需要技術創新去解決而不是一味地回避；當前鋼結構行業也在努力尋求解決鋼材的銹蝕問題，如耐候鋼的推廣和使用、裝配式構件結合整體熱鍍金屬涂層技術等，其相對于傳統的涂層法都有更好的耐久性能。

對于已建成的項目出現銹蝕的情況可采用帶銹防銹漆進行處理，其原理是通過滲透、鈍化、反應等機理將一定厚度范圍內的鐵銹轉化為較致密、穩定的涂膜成分，從而起到保護鋼鐵底材的作用的涂料。相應的標準《帶銹涂裝用水性底漆》（HG/T 5173-2017）已由中華人民共和國工業和信息化部發布實施。

圖6 南京站病害整治中帶銹防銹漆應用實踐

③嚴格控制防腐涂料等原材料的質量和采購的成品鋼構件的防腐涂裝質量，加強材料進場的驗收關，對原材料必須進行取樣送檢，材料送檢合格后方可使用，嚴禁使用不合格的材料。

④加強防腐涂裝過程質量控制，嚴格控制涂裝工序作業人員的素質，嚴格落實涂裝方案與技術交底的要求，及時消除因施工原因造成的涂裝質量不合格現象，針對重點部位必須重點監控，特別是焊縫部位的打磨除銹工作必須嚴格按規定執行，加強管理人員旁站監督。

⑤嚴把防腐涂裝質量驗收關，對防腐涂裝質量必須嚴格檢查，對重點部位進行抽樣破檢試驗，檢查鋼構件基底處理質量是否符合要求，對涂層附著力及厚度進行常規檢查驗收，盡最大限度消除質量不合格產品交付使用。

⑥落實運維責任，嚴格執行檢查、維護制度，推進達到使用年限后涂裝體系的大修工作開展，堅持早發現早維修。

根據現行規范的要求，鋼結構的涂裝必須按期地進行維護和檢查，其涂層維護的好壞直接影響著鋼結構的使用壽命。當前鐵路站臺雨棚的維護工作是缺失的，一方面是因為使用環境的特殊性，鐵路系統除短暫的天窗點可以要點作業外其他時間均在運營，線路上方及周邊不允許作業，在時間上，維保工作較難開展；另一方面是維護作業的專業性，站臺雨棚結構由鐵路系統的各房建段負責維護，維護和檢修多為高空作業，且需專業設備，就目前房建段的人員配備和專用登高設備配置上，維保工作也較難開展。針對以上兩方面問題，建議采用以下兩方面對策進行解決。一是在編制鐵路行業的防腐涂裝標準時，進一步明確運維和大修的周期，并由鐵路管理部門統一修調運維時間，避免各站段獨自要點作業，影響運營；二是開放鐵路維修市場，建立運維單位與施工單位的協調聯絡機制，由專業的隊伍進行維保和大修。

5 結語

鐵路站臺雨棚鋼結構的防腐涂裝問題應引起重視，特別是近年來較多的站臺雨棚鋼結構涂層達到使用年限，出現了很多涂層脫落，局部銹蝕等情況，其不僅影響建筑結構的整體美觀性，也威脅著結構安全。鐵路站臺雨棚鋼結構的涂裝問題應從設計、施工和后期維保三個方面來共同解決。一是應制定專門的高速鐵路鋼結構防腐涂裝的行業規范，統一設計依據、施工驗收和維護保養等標準；二是設計單位要充分考慮站臺雨棚使用的特殊性和維修的難易性，進行差異化設計；三是推廣應用新材料、新工藝，保證涂層的耐久性能；四是施工單位要制定合理的施工工藝，采購合格原材料，選取高素質作業人員，嚴格控制施工質量，踐行質量終身制；五是驗收單位要嚴格工程質量驗收，防止不合格工程投入使用；六是維管單位要嚴格按照設計要求的維保周期進行檢查保養。