于德明 上海鐵路局上海房產(chǎn)建筑段

金山鐵路支線雨棚加固工程的實(shí)施及效果分析

于德明 上海鐵路局上海房產(chǎn)建筑段

針對(duì)金山鐵路支線客站雨棚加固工程實(shí)施前后屋蓋系統(tǒng)的狀況、方案的要點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)、工程效果進(jìn)行回顧與總結(jié)，為今后高鐵客站雨棚的建設(shè)維護(hù)提供可供借鑒的思路。

金山鐵路；葉榭站；雨棚；加固補(bǔ)強(qiáng)；屋面板；吊頂板；檐

金山鐵路改建工程為金山衛(wèi)、金山園區(qū)、亭林、葉榭、車墩、新橋、春申七座車站，全線按國鐵〡級(jí)鐵路、雙線電氣化干線設(shè)計(jì)，最高速度160 km/h，是上海中心城區(qū)連接金山區(qū)的一條快速鐵路。金山鐵路改建工程從2009年12月9日開工，于2012年9月28日開通運(yùn)行，金山鐵路運(yùn)行為金山區(qū)及沿線地區(qū)人員出行帶來了極大便利，更為金山區(qū)和沿線地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。本文以葉榭站為例介紹金山鐵路客站雨棚加固前后實(shí)施情況。

1 金山鐵路雨棚加固前按原設(shè)計(jì)施工圖實(shí)施情況

金山鐵路改建工程共有7座客站雨棚，除金山衛(wèi)站由華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)外，其余6座客站雨棚均由中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，中鐵二十局Ⅰ標(biāo)項(xiàng)目部負(fù)責(zé)車墩、新橋、春申站三個(gè)車站雨棚施工，上海建工集團(tuán)II標(biāo)項(xiàng)目部負(fù)責(zé)金山衛(wèi)、葉榭、亭林、金山園區(qū)站四個(gè)車站雨棚施工，7座車站雨棚施工均由華東監(jiān)理公司負(fù)責(zé)監(jiān)理，于2012 年9月按原設(shè)計(jì)完成施工。

1.1 葉榭站概況

葉榭站站臺(tái)雨棚由鐵四院2011年11月設(shè)計(jì)，二標(biāo)（上海建工集團(tuán)）項(xiàng)目部負(fù)責(zé)施工，于2012年5月建成，雨棚屋面系統(tǒng)概況如下：

（1）屋面板投影面積（m2）：4115.2

（2）結(jié)構(gòu)形式：鋼管混凝土柱，高頻焊矩形鋼梁

（3）結(jié)構(gòu)安全等級(jí)和使用年限：結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)；使用年限（年）：15

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本風(fēng)壓參數(shù)：50年一遇基本風(fēng)壓計(jì)算0.55 kN/m2

（5）剛架間距（m）：10,12,15

（6）屋面離地面高度（m）：7.5

（7）結(jié)構(gòu)最大懸挑（m）：5.3

（8）構(gòu)造層次：由上至下為0.8 mm厚銀灰色角馳ⅡB-360型壓型鋼板→0.49 mm紡粘聚乙烯和聚丙烯膜防水透汽層→50 mm厚16k玻璃棉（高強(qiáng)度聚丙烯貼面）→1.5 mm厚鍍鋅支架→鍍鋅鋼絲網(wǎng)50×50×1.0→鋼檁條→熱鍍鋅鋼方管40×40×3→0.6 mm厚YX26-205-820壓型彩鋼底板。

（9）屋面板板型及厚度（mm）：銀灰色角馳ⅡB-360型壓型鋼板（0.8厚）

（10）檁距（m）：1.7

（11）屋面板與檁條連接方式：支座+自攻螺釘+180度咬邊

（12）吊頂板板板型及厚度（mm）：YX26-205-820灰白色壓型鋼板（0.6厚）

（13）檐口板材質(zhì)及厚度（mm）：亞光白色鋁單板（3.0厚）

（14）天溝板材質(zhì)及厚度（mm）：不銹鋼（2.0厚）

（15）支座（架）材質(zhì)及間距（m）：Q235B（1.5厚），1.7×0.36

（16）龍骨型號(hào)及間距（m）：40×40×3（mm）鍍鋅方鋼，1.2-1.4

1.2 葉榭站施工工藝

（1）屋面板：雨棚屋面板采用角馳II360型銀灰色壓型鋼板。鋼板厚度0.8 mm，支架厚度2.0 mm，支架與結(jié)構(gòu)主檁連接方式采用M5.5×32的自攻自鉆螺釘進(jìn)行連接。支架順軌方向間距為375 mm,垂軌方向間距同結(jié)構(gòu)主檁最大為1 700 mm，支架與屋面板為180度咬邊連接，每塊屋面板上加設(shè)兩個(gè)抗風(fēng)釘。屋面板與支架之間鋪設(shè)50 mm厚16K玻璃絲棉（帶高強(qiáng)度防潮防腐聚丙烯貼面）保溫層和0.49 mm防水透氣層。伸縮縫處亦采用360型壓型鋼板，支架與結(jié)構(gòu)檁條采取M5.5×32（mm）的自攻自鉆螺釘連接。

（2）吊頂板：雨棚吊頂板采用YX26-205-820型灰白色壓型金屬板，厚度0.6 mm，吊頂龍骨為40×40×3（mm）規(guī)格鍍鋅鋼管。吊頂龍骨與結(jié)構(gòu)主檁采取焊接方式進(jìn)行連接，呈1 200 mm～1 495 mm間距布置。鍍鋅鋼管與吊頂板采用M4.2×25 （mm）的自攻自鉆螺釘進(jìn)行連接，螺釘垂軌布置間距205 mm,每塊板4顆布置。

（3）檐口：雨棚兩端挑梁檐口采用L40×4（mm）鍍鋅角鋼作為封檐龍骨，并與結(jié)構(gòu)主檁之間進(jìn)行滿焊連接，焊縫部位做防腐防銹處理，龍骨間距650 mm,包檐板采用3 mm厚啞白色鋁單板，鋁單板標(biāo)準(zhǔn)段長度2 000 mm，包檐板與龍骨采用M5×25（mm）的自攻自鉆螺釘進(jìn)行連接，每標(biāo)準(zhǔn)段包檐板與角鋼龍骨固定連接螺釘為兩端共5顆，頂部橫向6顆，共計(jì)11顆。雨棚屋面板與吊頂板均深入檐口板里面，其中，屋面板與檐口連接處設(shè)置0.5 mm厚銀灰色泛水板，采用自攻自鉆螺釘連接，縫隙處填充泡沫堵頭并以耐候膠予以密封，以防滲水；吊頂板與檐口鋁單板縫隙處填充泡沫堵頭并以耐候膠予以密封。

（4）天溝：屋面排水天溝為2 mm厚不銹鋼U形天溝，固定于結(jié)構(gòu)柱柱中且平行于股道方向，天溝支撐龍骨采用L50×3的角鋼支撐。天溝兩側(cè)均設(shè)置滴水片，滴水片與屋面板采取拉鉚釘連接固定，每塊板兩顆。屋面板端頭采用泡沫堵頭封堵并以耐候膠進(jìn)行縫隙封閉處理。天溝底部按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置重力式雨水斗。

2 金山鐵路客站雨棚的加固補(bǔ)強(qiáng)

2.1 客站雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)原因

金山鐵路于2012年9月開通運(yùn)行，但在開通運(yùn)行前夕，發(fā)生了多起因鐵路客站雨棚質(zhì)量問題引發(fā)的安全事故，如：2011年7月25日，京滬線定遠(yuǎn)站1號(hào)站臺(tái)雨棚屋面板遭大風(fēng)損壞，被刮掉和掀起的壓型鋼板造成京滬高鐵717、718供電單元電源跳閘，停時(shí)（運(yùn)）2 h56 min。針對(duì)因客站雨棚質(zhì)量而造成行車設(shè)備安全事故，鐵路總公司、上海鐵路局高度重視，多次發(fā)文發(fā)電要求全路各相關(guān)部門加強(qiáng)雨棚加固整治，金山公司認(rèn)真貫徹落實(shí)鐵路總公司和上海鐵路局的指示，組織各相關(guān)部門，反復(fù)討論論證，根據(jù)金山鐵路客站雨棚特點(diǎn)，不斷修改完善加固方案，以保障金山鐵路安全運(yùn)行。

2.2 雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)原則和標(biāo)準(zhǔn)

（1）安全性：提高安全冗余度，全面加固補(bǔ)強(qiáng)，徹底消除安全隱患，多道設(shè)防，確保雨棚構(gòu)件如有局部損壞，也不會(huì)墜落。

（2）針對(duì)性：根據(jù)各站雨棚的實(shí)際情況確定加固方案。

（3）可操作性：充分考慮各車站運(yùn)營實(shí)際和施工的可行性，提出經(jīng)濟(jì)、耐久的加固方案。

（4）考慮到惡劣氣候和列車風(fēng)疲勞影響，把基本風(fēng)壓值從50年一遇提高到100年一遇，建筑安全等級(jí)由二級(jí)提高到一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)由1.0提高到1.1。

2.3 加固補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)、工藝難點(diǎn)及相應(yīng)措施

金山鐵路車站雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)工程是對(duì)已建工程提高了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此在實(shí)施過程中面臨著諸多難點(diǎn)，經(jīng)過多次討論認(rèn)證，設(shè)計(jì)單位多次修改圖紙，施工單位按照鐵路總公司最后審核通過的方案精心組織實(shí)施，金山鐵路支線雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)工程最終達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，采取的措施可歸納如下：

（1）確定既能達(dá)到提高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，又對(duì)原有屋面系統(tǒng)損傷最小的加固補(bǔ)強(qiáng)方案暨優(yōu)化的“鋼夾具+槽鋼壓條”加固補(bǔ)強(qiáng)方案，對(duì)屋面板分為一般區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域分別進(jìn)行加固。優(yōu)化方案為在每個(gè)屋面板波峰支座處，用鋼夾具加10號(hào)鍍鋅通長槽鋼沿線路方向在檐口一側(cè)、天溝兩側(cè)等薄弱處設(shè)置加固帶，夾具與槽鋼用螺栓連接。

（2）加密吊頂板和檐口龍骨間距，在屋脊、天溝、檐口、山墻、變形縫等薄弱處增設(shè)支座、鋼壓條及增加自攻螺釘（或拉鉚釘）等方法進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

（3）對(duì)吊頂板與鋼龍骨無空隙的車站，雨棚吊頂板與鋼龍骨用自攻釘連接，在每根龍骨上的打釘間距為@300。

（4）為確保屋面系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行屋面系統(tǒng)的抗風(fēng)吸試驗(yàn)和加固夾具的抗風(fēng)拔試驗(yàn)。

2.3 葉榭站雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)容及工藝

圖1 葉榭站臺(tái)雨棚屋面加固施工立面圖

（1）屋面板：葉榭站雨棚屋面板采用0.8 mm厚角馳ⅡB-360壓型鋼板的板型，加固施工立面圖見圖1，針對(duì)這一板型采用“夾具+鋼壓條”的加固補(bǔ)強(qiáng)方案。整個(gè)屋面分為重點(diǎn)區(qū)域和一般區(qū)域，重點(diǎn)區(qū)域?yàn)檎九_(tái)端部、天溝兩側(cè)和變形縫兩側(cè)的兩跨，采用“夾具+鋼壓條”補(bǔ)強(qiáng)；屋面板一般區(qū)域?yàn)槭Ｓ鄥^(qū)域，全部采用“夾具”補(bǔ)強(qiáng)；加固方式為：天溝兩側(cè)順軌方向通長各設(shè)置一道，居中設(shè)置一道縱向加固帶，每隔一跨柱子布置一道橫向加固帶，并與鋼柱圓形端板焊接成整體，在橫向加固帶立柱上安裝防墜落措施；槽鋼由專用夾具（圖2、圖3）與屋面連接，每個(gè)波峰位置安裝一個(gè)夾具，夾具與槽鋼用螺栓連接；單根槽鋼長度為6 m，到站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)伸縮縫處，槽鋼斷開，槽鋼與槽鋼間用連接板螺栓連接（圖4）。

圖2 雨棚加固鋼夾具詳圖

圖4 槽鋼連接節(jié)點(diǎn)圖

（2）吊頂板：采用明露打釘?shù)男问?，打釘間距200 mm，重點(diǎn)檢查變形縫處牢固度并打釘補(bǔ)強(qiáng)。

（3）檐口：龍骨間距加密至300 mm左右,檐口板與新增加角鋼龍骨和鍍鋅鋼管龍骨采用自攻螺釘連接，連接點(diǎn)增加一倍。

3 試驗(yàn)、運(yùn)行情況及結(jié)論

3.1 屋面系統(tǒng)及夾具抗風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果

2013年4月金山公司委托同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行“金山鐵路客站雨棚加固方案”試驗(yàn)驗(yàn)證，委托內(nèi)容為三個(gè)夾具的抗拔試驗(yàn)和一個(gè)區(qū)段的整體等效模擬試驗(yàn)，以檢測(cè)雨棚加固補(bǔ)強(qiáng)是否達(dá)到了結(jié)構(gòu)安全等級(jí)要求，即結(jié)構(gòu)安全系數(shù)由1.0提升至1.1，并出具了試驗(yàn)報(bào)告。

試驗(yàn)報(bào)告結(jié)論歸納如下：

（1）在風(fēng)吸條件的設(shè)計(jì)荷載作用下，屋面結(jié)構(gòu)及連接點(diǎn)都處在彈性階段，能保證安全的整體工作性能。屋面板間的咬合連接，屋面板與加固槽鋼的整體工作性能可以滿足要求。

（2）屋蓋區(qū)段整體風(fēng)吸試驗(yàn)表明從加載開始直至試件發(fā)生破壞，屋面板均處于彈性工作狀態(tài)；屋蓋區(qū)段整體風(fēng)吸試驗(yàn)加載過程中，剛架梁及剛架柱的應(yīng)變非常小，可以將它們組成的框架視為剛性框架。

（3）屋蓋系統(tǒng)中的加固槽鋼及其不銹鋼夾具具有良好的整體加固作用，當(dāng)屋面結(jié)構(gòu)坍塌后，各屋面板板塊之間仍可靠地咬合在一起，整體工作性能較好。

（4）屋蓋系統(tǒng)的極限承載力雖超過了荷載設(shè)計(jì)值，但結(jié)構(gòu)安全的冗余度并不高，為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的1.18倍。

試驗(yàn)報(bào)告建議：采用尺寸更大、強(qiáng)度更高的自攻螺釘，特別注意自攻螺釘?shù)目光o承載力，進(jìn)而更可靠地保證屋蓋系統(tǒng)的安全性。

4.2運(yùn)行情況及運(yùn)行結(jié)論

2013年金山鐵路支線雨棚加固工程完工，至今已經(jīng)安全運(yùn)行兩年多，期間經(jīng)歷了多次臺(tái)風(fēng)暴雨的侵襲，各車站雨棚經(jīng)受了考驗(yàn)，總體情況良好，雨棚結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)異常變化，細(xì)節(jié)方面仍存在的問題是：吊頂板伸縮縫處拉鉚釘松動(dòng)；如遇大雨，雨棚有漏水現(xiàn)象，特別是在雨水管落水斗處。目前金山鐵路客站雨棚由上海房建段負(fù)責(zé)維護(hù)，每周2次對(duì)車站雨棚設(shè)備狀況進(jìn)行巡檢，對(duì)雨棚隱患問題及時(shí)上報(bào)并處理。

建議雨棚維護(hù)單位在例行巡檢時(shí)除對(duì)雨棚的整體情況進(jìn)行巡檢外，特別要注意雨棚各類連接件和緊固件的檢查，如各類鋼夾具、拉鉚釘、自攻釘?shù)?，如發(fā)現(xiàn)松動(dòng)脫絲需及時(shí)處理和更換，防止由于這些構(gòu)件損壞而給雨棚系統(tǒng)帶來致命的威脅。此外針對(duì)極限荷載安全冗余度不高的試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)面臨特大暴雨臺(tái)風(fēng)時(shí)，應(yīng)提升防范等級(jí)，及時(shí)采取各類應(yīng)急措施。

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時(shí)間：2015-12-03