高铁车站雨棚设备质量缺陷原因分析及防范措施

傅海东 上海铁路局土地房产管理处

1 引言

自京津城际开通运营以来，我国高速铁路和客运专线的建设高速发展。通过一个阶段的运营，由于设计、施工和日常维护等多方面的缺陷，多次发生雨棚屋面被大风掀起、饰面物松动脱落的质量缺陷，打断接触网，对正常运输造成一定的影响。如何有效预防和消除雨棚设备的质量缺陷，确保高速铁路安全运行，已成为工程技术人员和设备管理人员亟待思考和解决的问题。

2 设备现状

截止目前，上海局管内高铁车站总计40个，房建设备量1.963×106m2，其中：京沪高铁13个车站，设备量1.286×106m2；沪宁高铁20个车站，设备量4.88×105m2；沪杭高铁 7 个车站，设备量1.89×105m2;客运专线车站有19个，房建设备量4.83×105m2，其中沿海铁路为14个车站，设备量4.03×105m2；合宁合武有5 个车站，设备量 8.0×104m2。

高铁车站雨棚结构形式比较典型的是钢管混凝土柱、空间倒三角形钢桁架结构。屋盖系统主要有屋面板、下层板、檐口、防水层、隔热层、排水沟、及附加龙骨、支架、紧固件、吊杆等部分组成。雨棚质量缺陷最容易发生的部位，是雨棚屋面板、下沉板（吊顶板、压条）、檐口（包边）等部位。

3 原因分析

3.1 工程建设阶段的原因

3.1.1 设计方案不严密

一是安全冗余度不足。对高速铁路这种特殊环境下的安全系数考虑不充分，安全冗余不足。屋面设计风、雪荷载的取值，设计单位都按地区50年一遇的标准设计，近年来随着全球气候的变化，极端性超百年不遇的大风、大雪、冰冻已不鲜见。例如：南京站无站台柱雨棚，抗雪荷载是按照50年一遇的标准计算，2005年投入运营，2008年就遇到了百年一遇的大雪，雨棚屋面的彩钢板承受不住雪荷载而下坠。又如：京沪高铁定远站雨棚，设计采用50年一遇的风压0.35 kN/m2，但刚投入运营就碰到了0.36 kN/m2的风压，超过50年一遇的设计取值。

二是设计安全等级（标准）不够。针对高速铁路雨棚长期使用在高速、高压的特殊情况下，设计的安全等级（标准）不足。目前国家没有室外吊顶的设计规范，铁道部也没有针对高铁雨棚的专门规范，设计时只是参照室内吊顶的常规做法，再增加一定的安全系数，但无站台柱雨棚处于室外环境，受气候等外在因素影响非常大，虽已考虑一定的安全系数，但安全系数等级还不够。

三是受外界气候影响大。室外的雨棚吊顶按照室内的常规做法设计施工，无柱雨棚的吊顶为铝合金条板装饰面，该装饰面易受施工质量及风荷载、温度变化和长期暴露在室外等因素影响造成挠曲变形而脱落。

四是材料耐久性和可靠性不足。设计选材偏重于外在美观，没有充分考虑材料的耐久性和可靠性；比如：现场很多雨棚檐口封檐铝塑板的龙骨为方钢龙骨，在室外潮湿环境下极易锈蚀，板缝间的密封胶易老化以及受到风荷载的影响，极易造成封檐板松动脱落等。

五是缺乏维护管理的上人措施（设备）。站房、雨棚的屋面没有考虑上人设施，吊顶中缺少检修马道，以至于投入使用后无法对屋面、吊顶、电照等设备，实施日常的检修和抢修等作业。我局管内很多车站屋面造型由于结构造型、弧度等原因不具备上人条件，一旦屋面发生异常情况设备管理单位无法组织抢修。六是没有完善的深化设计。部分深化设计没有结构计算书，没有详细的施工节点详图。在雨棚屋脊、伸缩缝、封檐板、檐口、天沟及封堵等部位尤其薄弱，对于雨棚吊顶，设计单位没有系统的考虑主体结构与檩条、檩条与龙骨、龙骨与吊顶板之间的有效和可靠连接，深化设计图纸对于所用的材料、配件的规格、型号、尺寸、性能要求等表述不详。

3.1.2 施工质量缺陷

一是施工工序不到位。受工期的影响造成施工工序的不到位，吊顶很多部位未按规定施工，按图纸必须采用螺栓和螺帽连接的，现场施工未采用栓接；按图纸设计倒“T”支座连接必须要有两个螺栓固定的，现场施工只用一个螺栓固定；施工工序不到位是导致屋面板和吊顶板松动脱落一个很重要的原因。

图1为比较典型的、很多高铁车站雨棚屋面采用的雨棚屋面板连接节点施工图。

根据提前介入和竣工验收时发现，现场很多施工安装过程中，没有严格按照设计图纸的要求进行施工，首先是屋面板与下面的铝合金支架之间相互咬合不紧密，相互间锁边不紧连接不到位，达不到设计要求的360°；其次铝合金支架与下面的钢檩条连接不牢固，支架与钢檩条设计图纸应为两颗螺钉固定，但很多地方仅有1颗固定螺丝；固定屋面板的铝合金支架数量也不足，设计间距为400 mm，但部分地方的间距远远大于400 mm的间距。这是一个典型的由于施工工序不到位造成屋面板与支座、支座与檩条之间连接出现问题的质量缺陷。

图1 雨棚屋面板连接节点施工图

3.1.3 工程监理不到位

监理单位巡视、旁站和平行检验流于形式，对关键部位、关键工序监控不严，动态跟踪不到位，对深化设计和施工方案审核不到位，对发现的问题整改盯控不到位，使工程质量存在缺陷。

3.1.4 竣工验收不到位

没有把好竣工验收关，很重要一点，竣工验收时缺乏图纸，验收没有依据。由于受工期的影响，很多高铁和客专车站在开通运营时都没有竣工图纸，高铁车站雨棚采用的很多都是新材料、新工艺，验收人员只能凭经验和常规的知识去验收，影响验收质量。

3.2 维护管理问题

3.2.1 天窗点不能满足维护要求

目前高铁线路都是电气化铁路，雨棚维修作业时都要在天窗点内进行。夜间施工必须停电作业，由于夜间光线条件较差等情况，现有天窗时间往往无法完成吊顶板的抢修作业。受天窗和照明的影响，检查、检修和日常的维护管理也十分困难。

3.2.2 缺乏专业维护标准

近几年新型大型房建设备大量投入使用，但国家、铁道部都没有相应的检查和维护的技术性规范，设计和施工部门没能提供相应的维修、保养技术资料，对各种材料的使用年限、更换时限、日常养护等方面没能为日常维护管理提供指导性意见，而既有的设备管理办法也不能适应高铁的快速发展，尽管经过一段时间的摸索，设备管理部门结合现场实际，制订了一系列维修管理办法，但缺乏技术支撑和理论依据，与现场操作存在很大差距。

3.2.3 缺乏登高作业设备

由于高铁站房的层高及雨棚顶的高度都很高（约20 m左右），常用的梯子等登高设施无法满足设备维修的要求，发现问题处理时采用常规搭脚手架方法，周期长对运输调度组织影响很大，造成日常维修管理无法正常进行。据调查，目前市场上能满足高铁车站雨棚高度和性能的升降设备的重量在10-17 t，属于重载设备，由于高铁车站不允许设置平交道口，所以不能有效解决各站台之间快速转移（还有很多高架站），所以目前没有适合高铁车站雨棚专用的登高作业设备。

3.2.4 缺乏专业的维护管理队伍

目前我局高铁站房雨棚的设备管理单位技术人才缺乏，缺乏规范、系统的高铁知识培训，不能适应高铁车站雨棚维护管理要求。

4 防范的措施

4.1 提高设计标准

（1）设计要充分考虑高铁运营在高速、高压的情况下的特殊要求，对高速动车组通过的车站雨棚、吊顶进行风洞和风揭试验，提高设计标准，提高安全冗余。基本风压值由50年一遇提高到100年一遇，建筑安全等级由二级提高到一级，结构重要性系数由1.0提高到1.1。

（2）完善深化设计审核程序。所有深化设计必须进行设计方案审查，重要节点须经设计单位审核确认；细化节点施工图，确保每一个连接都要有设计方案。对于影响结构安全和质量的屋面系统和节点详图设计，必须由设计单位完成施工图设计，严禁以施工单位的深化设计图或加工制作图代替设计单位的施工图。同时，设计单位对施工单位提出明确的加工制作设计要求，确定技术缺口的深度。

（3）设计理念以实用为主。选材要充分考虑材料的耐久性和可靠性，确保屋面、吊顶等关键部位在使用期内牢固可靠，要便于日后的检查和维修。在正线和接触网上方的主体结构上尽可能减少装饰件，从源头上杜绝装饰件脱落危及安全事件的发生。

（4）加强构件连接强度。饰面物的连接方式采用机械连接，慎用卡扣连接。屋盖系统重点确保屋面板与支座、支座与檩条之间的连接可靠，同时加强屋面板与屋面板之间的有效连接。吊顶系统重点确保主体结构与檩条、檩条与龙骨、龙骨与吊顶板之间的可靠连接。

（5）加设上人设施。站房、雨棚的屋面要设上人维修设施，吊顶中要设检修马道，满足设备管理单位日常检查和维护的需要。

4.2 建立工程质量追究制度

强化设计、施工、监理和建设单位在工程质量中的责任主体地位，建立工程质量责任追究制度，除追究相关责任人的刑事、行政责任外，建设、设计、施工、监理单位还需出具相应的质量保证承诺书，促使各单位切实重视工程的施工质量，从源头上杜绝质量缺陷。

4.3 完善规范和标准

针对高铁房建设备的设计、施工、验收制订相应的规范和标准，从源头上解决根本性问题。一是制订高铁车站雨棚设备设计、施工和验收规范，明确相应技术参数的取值标准。二是制订高铁站房、雨棚日常维护技术标准，规范管理行为。三是由设计、施工单位提供完善的竣工资料和专业维护手册，明确雨棚等建筑物主体结构和屋面、装饰工程的设计使用年限和保修期，为设备管理单位对雨棚吊顶等装饰项目的具体维修周期、维修方案提供指导性意见。

4.4 研发设备，建立专业维管队伍

与专业登高设备制造厂家联合，研发适合高铁车站雨棚日常检查维修的专用登高作业设备，解决高空维修作业瓶颈，高效利用天窗点，定期对雨棚进行日常检查和维修。加强技术人员储备，加强职工培训，建立专业化的高铁房建设备维管队伍。

5 结束语

根据以往经验，高速铁路投入运营以后，车站雨棚质量缺陷一直较为棘手，若不彻底整治，会对高铁运输造成一定影响，并且存在一定的安全风险。希望通过本文对正在建设和即将开通运营的高铁车站雨棚提出一些整改意见供参考。对于已投入运营中的高铁车站雨棚质量缺陷，如何一劳永逸地彻底整改到位，还缺乏的深入思考和有效措施，这也是我们需要进一步研究的方向。