鐵路客站無站臺柱雨棚維護策略探討

劉忠海

（中國國家鐵路集團有限公司，北京100844）

1 概述

鐵路客站無站臺柱雨棚（下簡稱“無柱雨棚”）在高鐵客站中廣泛采用。無柱雨棚以其高大宏偉的形象極大地提升了鐵路客站品質(zhì)，營造出寬敞、通視的站臺層乘車環(huán)境，較好地改善了旅客出行體驗，有利于塑造中國高鐵的良好形象。但是，從應(yīng)用于鐵路客站的近二十年的實踐看，無柱雨棚在運營過程中會產(chǎn)生一定的安全隱患，影響鐵路運輸。通過維護活動降低和消除無柱雨棚安全風險十分必要，確定合理的無柱雨棚維護策略十分重要。

2 無柱雨棚的主要安全隱患

2.1 圍護結(jié)構(gòu)零件脫落

屋面板、吊頂板、封檐板、伸縮縫蓋板、金屬壓條、落水管、施工遺留物等零件在大風、振動等外力作用下脫落，或者因材料老化、腐蝕等原因自然脫落。脫落零件侵入線路造成列車停車、擊打車體、卷入列車走行部。脫落零件接近或搭接接觸網(wǎng)，造成接觸網(wǎng)短路跳閘、接觸網(wǎng)和承力索斷線。零件脫落到站臺上造成旅客人身傷害。

2.2 雨水系統(tǒng)漏水結(jié)冰

位于接觸網(wǎng)上方的屋面天溝破損或落水管堵塞等原因造成天溝漏水，水流形成連續(xù)狀態(tài)，連接接觸網(wǎng)造成接觸網(wǎng)放電。北方地區(qū)冬季雨雪凍融交替，漏水部位形成冰掛，脫落擊打列車。

2.3 銹蝕

投入運營的鐵路無柱雨棚鋼結(jié)構(gòu)存在較多的銹蝕，銹蝕部位主要是立柱、桁架等外露部分的構(gòu)件。銹蝕一方面影響鐵路客站形象，另一方面會削弱鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件特別是輕薄構(gòu)件的強度，形成結(jié)構(gòu)的或者二次結(jié)構(gòu)的失效問題。

2.4 主體結(jié)構(gòu)安全問題

在地震、雪壓、大風、火災、振動、腐蝕環(huán)境等作用下，主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷或薄弱的部位可能首先出現(xiàn)局部的破壞。局部的破壞進一步擴大引發(fā)更大的破壞。需要特別指出的是，無柱雨棚作為建筑物，其自身的主體結(jié)構(gòu)安全是十分重要的，理應(yīng)作為主要安全隱患來對待。但是，因為主體結(jié)構(gòu)安全在法律層面、標準規(guī)范層面、實施層面都具有較高的保障程度，在不發(fā)生超出預期的荷載作用的情況下，主體結(jié)構(gòu)失效的概率是比較低的。

3 無柱雨棚主要安全隱患成因分析

3.1 內(nèi)部原因

3.1.1 無柱雨棚跨越鐵路上方

對于一般的鋼結(jié)構(gòu)建筑，構(gòu)件脫落不作為重要的安全風險看待。對于跨越鐵路上方的無柱雨棚，構(gòu)件脫落會直接導致鐵路行車事故，脫落隱患上升為主要的安全風險。建設(shè)階段質(zhì)量卡控標準的導向與這一實際不相適應(yīng)。圍護結(jié)構(gòu)的施工驗收僅按一般的標準進行要求，沒有給予更加嚴格的規(guī)定。應(yīng)當針對線路上方可能影響行車安全的零部件規(guī)定更加嚴格的質(zhì)量驗收標準。

3.1.2 無柱雨棚是公共建筑

鐵路客站是重要公共設(shè)施，人流密集，社會關(guān)注度高。無柱雨棚的病害隱患會造成旅客人身傷害的公共事件，同時影響鐵路服務(wù)形象。也就是說，對于一般建筑可以不作為風險管控點的，對于無柱雨棚可能是管控的重點。

3.1.3 無柱雨棚圍護結(jié)構(gòu)連接材料的耐久性不高

無柱雨棚的圍護結(jié)構(gòu)主要包括屋面、吊頂、封檐及其支撐和連接構(gòu)件。無柱雨棚圍護結(jié)構(gòu)連接采用的主要材料有結(jié)構(gòu)膠、自攻螺絲、鉚釘、方鋼、角鋼等。結(jié)構(gòu)膠在室外環(huán)境下會不斷老化，密封性能和粘合性能下降。自攻螺絲、鉚釘?shù)尼斂捉佑|面因為鉆孔時防腐層破壞，容易生銹，鉆孔逐漸擴大，或者受到振動作用釘孔逐漸擴大，最終導致自攻螺絲和鉚釘咬合性能下降甚至失效。方鋼、角鋼在焊口部位容易產(chǎn)生銹蝕，逐步擴大，降低桿件強度。圍護結(jié)構(gòu)連接材料的耐久性與主體結(jié)構(gòu)相比差距較大，不均衡，在無柱雨棚的全壽命周期內(nèi)，圍護結(jié)構(gòu)必然存在若干失效過程。中國無柱雨棚多集中建成于“十二五”時期，圍護結(jié)構(gòu)連接材料失效問題有較大規(guī)模集中發(fā)生的可能性，對運輸造成較大干擾，屆時整治修復壓力較大。

3.1.4 其他因素

如鋼結(jié)構(gòu)立柱防火涂層在室外環(huán)境下的適用性問題，雨水系統(tǒng)在嚴寒氣候下的適用性問題，客觀條件造成的不同程度的設(shè)計和施工缺陷問題等。

3.2 外部原因

外部原因主要有如下幾個方面：①大風、雨雪等天氣誘發(fā)性能下降的零件失效、破壞、脫落；②列車運行產(chǎn)生的振動能夠形成疲勞性破壞，列車風誘發(fā)零件失效、脫落；③沿海地區(qū)、工礦重污染區(qū)環(huán)境腐蝕性強，加速鋼結(jié)構(gòu)破壞。

4 當前無柱雨棚維護存在的困難

4.1 維護技術(shù)不成熟

無柱雨棚是中國高鐵發(fā)展過程中的重要創(chuàng)新成果，在國內(nèi)的產(chǎn)生和應(yīng)用時間不長，需要在實踐中不斷完善。相應(yīng)地，相關(guān)維護技術(shù)也需要不斷創(chuàng)新和完善。維護部門對于無柱雨棚的認識和理解也需要一個過程。目前尚未形成無柱雨棚維護的全套技術(shù)體系，維護活動缺乏技術(shù)遵循和統(tǒng)一標準，維護效果和質(zhì)量難以管控。

不少無柱雨棚設(shè)置了健康監(jiān)測系統(tǒng)，但運用效果不理想。一方面無柱雨棚健康監(jiān)測系統(tǒng)在建設(shè)和驗收過程缺乏系統(tǒng)的、專業(yè)的評估和監(jiān)督，不同的無柱雨棚健康監(jiān)測系統(tǒng)功能和效用水平不一；另一方面，維護部門對于健康監(jiān)測系統(tǒng)的認識還有待加深，管理應(yīng)用相關(guān)制度還不健全，相關(guān)技術(shù)儲備還需要一定的時間。

無柱雨棚零小維護性涂裝尚未開展，零小維護性涂裝可行性和實施方案尚無成熟的驗證過程。什么條件下可進行重新涂裝，什么條件下必須實施維護性涂裝，尚無管理規(guī)則。“小病不治，釀成大病”、大修列支缺乏技術(shù)依據(jù)等問題在無柱雨棚鋼結(jié)構(gòu)涂裝維護上比較突出。

對處于隱蔽部位的圍護結(jié)構(gòu)連接件狀態(tài)不掌握。缺乏隱蔽部位檢查鑒定的技術(shù)方案或工作標準。為防止不良后果發(fā)生，應(yīng)當在構(gòu)件達到一定的損耗時實施預防性維修。應(yīng)當達到的損耗程度就是維修標準，是維修整治項目立項的依據(jù)。構(gòu)件技術(shù)狀態(tài)不掌握，又無維修標準，申報的相關(guān)整治項目難以立項，隱患進一步擴大，陷入惡性循環(huán)。

曾提出委托具備專業(yè)資質(zhì)的檢測機構(gòu)對現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)進行鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果立項維修。有以下三方面困難：①達到什么樣的條件可以委托專業(yè)機構(gòu)實施檢測鑒定，尚無標準；②委托檢測鑒定哪些內(nèi)容，遵循什么標準，怎樣具有針對性、有效性，本身就是一個值得研究的問題，要避免盲目委托；③受委托單位的工作質(zhì)量如何，鐵路企業(yè)內(nèi)部缺乏評價的能力和驗收的標準。

4.2 維護活動受列車運行限制

對于一般的鋼結(jié)構(gòu)建筑，維護活動不受限制，能夠及時消除隱患和風險。對于無柱雨棚，因為跨越鐵路上方，維護活動必須在維修天窗時間內(nèi)進行，天窗時間多數(shù)在夜間，光線較差，一般在2 h以內(nèi)，時間較短，維護活動受到較大限制，風險隱患難以及時消除，風險隱患的積累效應(yīng)凸顯。

4.3 維護成本壓力大

無柱雨棚是站場設(shè)施，屬于客運技術(shù)設(shè)備，直接服務(wù)鐵路運輸，對于行車安全和客運服務(wù)的影響是直接的、重大的，其成本保障應(yīng)當區(qū)別于其他間接為運輸生產(chǎn)提供服務(wù)的房屋建筑物。根據(jù)鐵路《運輸成本費用管理核算規(guī)則》，無柱雨棚統(tǒng)一劃入房屋建筑物，維修成本一律列入了“房屋建筑物維修”的間接生產(chǎn)費科目。比較不同類型的站臺雨棚，無柱雨棚維修成本明顯偏高，對經(jīng)營效益產(chǎn)生不利影響，導致無柱雨棚維修支出決策難度大。

5 無柱雨棚的維護策略

5.1 建設(shè)階段

建設(shè)階段應(yīng)做到以下幾個方面：①立項階段綜合考慮新建線路當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平和線路運營經(jīng)濟效益，是否能夠承受無柱雨棚后期維護成本，開展必要的經(jīng)濟性評估，慎重立項。②針對影響行車安全的部位，提高設(shè)計和施工標準，確保高可靠性、高耐久性，更加簡統(tǒng)化。③注重吸收運營階段經(jīng)驗教訓，不斷優(yōu)化設(shè)計。④接管單位強化提前介入工作，制定接管標準，補強設(shè)計和施工標準中的不足，必保影響行車安全部位質(zhì)量達標。開通前，開展全面檢查評定，排查出存在缺陷，針對性整改。⑤完善圖紙資料，建立電子圖紙，隱蔽部位拍攝施工工藝視頻，建立BIM模型。

5.2 運營階段

運營階段應(yīng)做到以下幾個方面：①以圍護結(jié)構(gòu)為重點，實施預防性維修，提升設(shè)備本質(zhì)安全。維修過程注重吸收最新的無柱雨棚設(shè)計成果，對早期不合理的部件逐步升級、優(yōu)化和改造。②對于早期無柱雨棚，對照圖紙開展一次細致核查，查清所有與設(shè)計不一致的缺陷。③重視健康監(jiān)測系統(tǒng)的運用和維護，特別要理清背后的安全責任。發(fā)展圍護結(jié)構(gòu)的檢測監(jiān)測技術(shù)。④開展圍護結(jié)構(gòu)零件脫離破壞機理研究，構(gòu)建微觀力學模型，大量分析實際案例，尋找破壞規(guī)律，為預防性維修和精準維修提供依據(jù)。⑤構(gòu)建無柱雨棚維護技術(shù)標準體系，包括檢測檢查作業(yè)標準、維修鑒定標準等。標準可分層級編制，由上而下逐步細化，可分成單項制定，如涂裝技術(shù)標準、隱蔽部位檢查標準、龍骨維修標準等。應(yīng)當體現(xiàn)設(shè)備實際，必要時“一站一案”。標準內(nèi)容要具有科學性，必要時開展試驗驗證和科學研究。⑥鐵路企業(yè)內(nèi)部強化相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)和吸收。