金山鐵路支線雨棚加固工程的實施及效果分析

于德明 上海鐵路局上海房產建筑段

金山鐵路支線雨棚加固工程的實施及效果分析

于德明 上海鐵路局上海房產建筑段

針對金山鐵路支線客站雨棚加固工程實施前后屋蓋系統的狀況、方案的要點、技術難點、工程效果進行回顧與總結，為今后高鐵客站雨棚的建設維護提供可供借鑒的思路。

金山鐵路；葉榭站；雨棚；加固補強；屋面板；吊頂板；檐

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

1 金山鐵路雨棚加固前按原設計施工圖實施情況

金山鐵路改建工程共有7座客站雨棚，除金山衛站由華東建筑設計研究院有限公司設計外，其余6座客站雨棚均由中鐵第四勘察設計院負責設計，中鐵二十局Ⅰ標項目部負責車墩、新橋、春申站三個車站雨棚施工，上海建工集團II標項目部負責金山衛、葉榭、亭林、金山園區站四個車站雨棚施工，7座車站雨棚施工均由華東監理公司負責監理，于2012 年9月按原設計完成施工。

1.1 葉榭站概況

葉榭站站臺雨棚由鐵四院2011年11月設計，二標（上海建工集團）項目部負責施工，于2012年5月建成，雨棚屋面系統概況如下：

（1）屋面板投影面積（m2）：4115.2

（2）結構形式：鋼管混凝土柱，高頻焊矩形鋼梁

（3）結構安全等級和使用年限：結構安全等級二級；使用年限（年）：15

（4）結構設計基本風壓參數：50年一遇基本風壓計算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）結構最大懸挑（m）：5.3

（8）構造層次：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（高強度聚丙烯貼面）→1.5 mm厚鍍鋅支架→鍍鋅鋼絲網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）檐口板材質及厚度（mm）：亞光白色鋁單板（3.0厚）

（14）天溝板材質及厚度（mm）：不銹鋼（2.0厚）

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

（16）龍骨型號及間距（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，支架與結構主檁連接方式采用M5.5×32的自攻自鉆螺釘進行連接。支架順軌方向間距為375 mm,垂軌方向間距同結構主檁最大為1 700 mm，支架與屋面板為180度咬邊連接，每塊屋面板上加設兩個抗風釘。屋面板與支架之間鋪設50 mm厚16K玻璃絲棉（帶高強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，支架與結構檁條采取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）規格鍍鋅鋼管。吊頂龍骨與結構主檁采取焊接方式進行連接，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，并與結構主檁之間進行滿焊連接，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，鋁單板標準段長度2 000 mm，包檐板與龍骨采用M5×25（mm）的自攻自鉆螺釘進行連接，每標準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，固定于結構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。天溝兩側均設置滴水片，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行縫隙封閉處理。天溝底部按照設計要求設置重力式雨水斗。

2 金山鐵路客站雨棚的加固補強

2.1 客站雨棚加固補強原因

金山鐵路于2012年9月開通運行，但在開通運行前夕，發生了多起因鐵路客站雨棚質量問題引發的安全事故，如：2011年7月25日，京滬線定遠站1號站臺雨棚屋面板遭大風損壞，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（運）2 h56 min。針對因客站雨棚質量而造成行車設備安全事故，鐵路總公司、上海鐵路局高度重視，多次發文發電要求全路各相關部門加強雨棚加固整治，金山公司認真貫徹落實鐵路總公司和上海鐵路局的指示，組織各相關部門，反復討論論證，根據金山鐵路客站雨棚特點，不斷修改完善加固方案，以保障金山鐵路安全運行。

2.2 雨棚加固補強原則和標準

（1）安全性：提高安全冗余度，全面加固補強，徹底消除安全隱患，多道設防，確保雨棚構件如有局部損壞，也不會墜落。

（2）針對性：根據各站雨棚的實際情況確定加固方案。

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

（4）考慮到惡劣氣候和列車風疲勞影響，把基本風壓值從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。

2.3 加固補強的技術、工藝難點及相應措施

金山鐵路車站雨棚加固補強工程是對已建工程提高了設計標準，因此在實施過程中面臨著諸多難點，經過多次討論認證，設計單位多次修改圖紙，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施，金山鐵路支線雨棚加固補強工程最終達到了設計要求，采取的措施可歸納如下：

（1）確定既能達到提高的設計標準，又對原有屋面系統損傷最小的加固補強方案暨優化的“鋼夾具+槽鋼壓條”加固補強方案，對屋面板分為一般區域和重點區域分別進行加固。優化方案為在每個屋面板波峰支座處，用鋼夾具加10號鍍鋅通長槽鋼沿線路方向在檐口一側、天溝兩側等薄弱處設置加固帶，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支座、鋼壓條及增加自攻螺釘（或拉鉚釘）等方法進行加固補強。

（3）對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）為確保屋面系統達到設計標準，需進行屋面系統的抗風吸試驗和加固夾具的抗風拔試驗。

2.3 葉榭站雨棚加固補強內容及工藝

圖1 葉榭站臺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，針對這一板型采用“夾具+鋼壓條”的加固補強方案。整個屋面分為重點區域和一般區域，重點區域為站臺端部、天溝兩側和變形縫兩側的兩跨，采用“夾具+鋼壓條”補強；屋面板一般區域為剩余區域，全部采用“夾具”補強；加固方式為：天溝兩側順軌方向通長各設置一道，居中設置一道縱向加固帶，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，每個波峰位置安裝一個夾具，夾具與槽鋼用螺栓連接；單根槽鋼長度為6 m，到站臺雨棚結構伸縮縫處，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 槽鋼連接節點圖

（2）吊頂板：采用明露打釘的形式，打釘間距200 mm，重點檢查變形縫處牢固度并打釘補強。

（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，連接點增加一倍。

3 試驗、運行情況及結論

3.1 屋面系統及夾具抗風試驗結果

2013年4月金山公司委托同濟大學進行“金山鐵路客站雨棚加固方案”試驗驗證，委托內容為三個夾具的抗拔試驗和一個區段的整體等效模擬試驗，以檢測雨棚加固補強是否達到了結構安全等級要求，即結構安全系數由1.0提升至1.1，并出具了試驗報告。

試驗報告結論歸納如下：

（1）在風吸條件的設計荷載作用下，屋面結構及連接點都處在彈性階段，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）屋蓋區段整體風吸試驗表明從加載開始直至試件發生破壞，屋面板均處于彈性工作狀態；屋蓋區段整體風吸試驗加載過程中，剛架梁及剛架柱的應變非常小，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，當屋面結構坍塌后，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）屋蓋系統的極限承載力雖超過了荷載設計值，但結構安全的冗余度并不高，為設計標準的1.18倍。

試驗報告建議：采用尺寸更大、強度更高的自攻螺釘，特別注意自攻螺釘的抗鈕承載力，進而更可靠地保證屋蓋系統的安全性。

4.2運行情況及運行結論

2013年金山鐵路支線雨棚加固工程完工，至今已經安全運行兩年多，期間經歷了多次臺風暴雨的侵襲，各車站雨棚經受了考驗，總體情況良好，雨棚結構未發現異常變化，細節方面仍存在的問題是：吊頂板伸縮縫處拉鉚釘松動；如遇大雨，雨棚有漏水現象，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責維護，每周2次對車站雨棚設備狀況進行巡檢，對雨棚隱患問題及時上報并處理。

建議雨棚維護單位在例行巡檢時除對雨棚的整體情況進行巡檢外，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、自攻釘等，如發現松動脫絲需及時處理和更換，防止由于這些構件損壞而給雨棚系統帶來致命的威脅。此外針對極限荷載安全冗余度不高的試驗結果，當面臨特大暴雨臺風時，應提升防范等級，及時采取各類應急措施。

責任編輯：宋 飛

來稿時間：2015-12-03