高速鐵路站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝質(zhì)量安全治理

陳國(guó)權(quán)，曹晗，安海強(qiáng)，劉輝，蘇鑫

（1.中鐵四局集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)建筑有限公司，安徽 合肥 230088；2.中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023）

1 前言

近十余年間，我國(guó)高速鐵路的發(fā)展迅猛，在2005年6月石太高速鐵路開(kāi)工建設(shè)后，正式進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)高速客運(yùn)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(xiàng)目相繼啟動(dòng)，至2019年底，中國(guó)高速鐵路營(yíng)業(yè)總里程達(dá)到3.5萬(wàn)km，居世界第一。由于建筑鋼材的強(qiáng)度高、塑性韌性好、自重輕，加上鋼結(jié)構(gòu)具有制作簡(jiǎn)便、施工工期短，適用于跨度大、高度高、承載重的結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，使鋼材在鐵路站房、站臺(tái)雨棚建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，有大型站采用的無(wú)站臺(tái)柱雨棚結(jié)構(gòu)形式和一些中小型站采用鋼柱+懸挑鋼梁的有站臺(tái)柱雨棚形式。

鋼材作為一種優(yōu)良的建筑材料，除了眾多優(yōu)點(diǎn)外，其耐久性差的問(wèn)題不得不被重視，特別是在侵蝕環(huán)境下的鋼材，耐腐蝕性差，必須采取防護(hù)措施，防止鋼材腐蝕生銹。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的不完全統(tǒng)計(jì)，每年腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2.5%～4.2%。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也給結(jié)構(gòu)的安全帶來(lái)隱患，鋼材銹蝕而導(dǎo)致的工程事故也屢見(jiàn)不鮮。受電氣化鐵路接觸網(wǎng)的影響，站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)涂裝的檢查、維修和保養(yǎng)困難較大，但其作為人員密集場(chǎng)所的上蓋構(gòu)筑物，其安全性又重要萬(wàn)分，因此分析已建成鐵路站臺(tái)雨棚的銹蝕程度和原因，制定對(duì)應(yīng)的處理措施，為以后國(guó)家高速鐵路站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝的設(shè)計(jì)施工與維保提供參考依據(jù)。

2 站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)涂裝體系的設(shè)計(jì)

我國(guó)站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)的防腐多采用涂層保護(hù)，防銹涂層一般有底層、中間層和面層組成，對(duì)部分站臺(tái)雨棚涂裝體系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。經(jīng)分析，采用無(wú)機(jī)富鋅底漆+環(huán)氧云鐵+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚氨酯等）涂裝體系的數(shù)量較多，但不同的地理位置的站臺(tái)雨棚和不同的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用的漆膜厚度均有所不同。在鋼結(jié)構(gòu)站臺(tái)雨棚建設(shè)初期，因沒(méi)有專門(mén)針對(duì)高速鐵路鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其防腐體系設(shè)計(jì)依據(jù)不一，各家設(shè)計(jì)院根據(jù)理解的不同進(jìn)行設(shè)計(jì)，未能參照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

早期鐵路站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝體系設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)查詢，現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)有住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2011年發(fā)布的《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 251-2011）和中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)2013年發(fā)布的《鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝技術(shù)規(guī)程》（CECS 343-2013），在2011年之前只有《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》和國(guó)標(biāo)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50046-2008）可供參考，經(jīng)查詢國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《色漆和清漆防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)》（ISO 12944），其提到的涂層體系耐久性中，最高等級(jí)是大于15年。也就是說(shuō)，我國(guó)很多站臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)雨棚的涂裝體系將達(dá)到使用年限，不及時(shí)進(jìn)行翻修處理會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)防腐帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量安全隱患。

3 站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的病害分析

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)涂裝設(shè)計(jì)規(guī)范，鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝應(yīng)明確使用年限和使用年限內(nèi)檢查和維護(hù)的要求。綜合考慮我們涂料的使用性能，一般設(shè)計(jì)使用年限不大于25年，從05年我國(guó)高速鐵路開(kāi)始建設(shè)，先后建成了一大批鐵路站臺(tái)雨棚，多數(shù)站臺(tái)雨棚的涂裝使用壽命已過(guò)半，涂層脫落和局部銹蝕等問(wèn)題逐步顯現(xiàn)。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝病害總結(jié)如下。

①?zèng)]有專門(mén)針對(duì)高速鐵路鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鋼結(jié)構(gòu)雨棚防腐涂裝體系設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致各設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)理解存在偏差，從而影響防腐體系的整體設(shè)計(jì)質(zhì)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(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行柱腳包裹設(shè)計(jì)或柱腳的包裹高度不夠，鋼柱長(zhǎng)期與土壤（道砟）接觸，受環(huán)境侵蝕，引起涂層脫落、柱腳銹蝕。

③局部區(qū)域（特別是焊縫位置）涂裝存在施工缺陷，構(gòu)件整體涂層完整，但局部區(qū)域出現(xiàn)反銹，受雨水影響反銹區(qū)域逐步擴(kuò)大。

④鋼構(gòu)件長(zhǎng)期缺乏維護(hù)和清理，污染物覆蓋鋼構(gòu)件表面，逐漸侵蝕鋼材，引起銹蝕。

圖3 長(zhǎng)期積灰引發(fā)銹蝕

⑤露天環(huán)境的鋼構(gòu)件，長(zhǎng)期受雨水侵蝕，銹蝕速度遠(yuǎn)大于室外環(huán)境或室內(nèi)環(huán)境下的鋼構(gòu)件。

圖4 露天環(huán)境下的涂層更易脫落失效

⑥圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件未采用更好的熱鍍鋅防腐形式，傳統(tǒng)的涂裝防腐又未按主體結(jié)構(gòu)的要求施工，圍護(hù)構(gòu)件先于主體結(jié)構(gòu)銹蝕。

圖5 圍護(hù)構(gòu)件涂層防腐耐久性差提前銹蝕

綜合以上六類情況，不難發(fā)現(xiàn)站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的防腐問(wèn)題，從設(shè)計(jì)到施工，再到后期的維護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要；設(shè)計(jì)是源頭，施工是重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)，維護(hù)是有力的后續(xù)保障，三者缺一不可，哪一個(gè)環(huán)節(jié)不到位都會(huì)引發(fā)站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕問(wèn)題。

4 站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)銹蝕的防治措施

鐵路站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕治理應(yīng)從防和治兩個(gè)方面入手，對(duì)于后續(xù)建設(shè)的項(xiàng)目重點(diǎn)是預(yù)防，對(duì)已建成的項(xiàng)目重點(diǎn)是如何治理。針對(duì)兩個(gè)方面提出如下建議。

①完善高速鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，根據(jù)不同地區(qū)、不同部位等有差別地進(jìn)行涂裝體系設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部位和難以維護(hù)區(qū)域重點(diǎn)設(shè)防，一般區(qū)域常規(guī)設(shè)防。

如前文所述，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)涂裝設(shè)計(jì)依據(jù)有住建部標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)兩本，其均為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員如何結(jié)合鐵路行業(yè)的特殊性選擇更加契合的依據(jù)，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的解釋說(shuō)明，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)的涂裝體系存在一定差別，構(gòu)件的耐久性能參差不齊。為避免依據(jù)的不統(tǒng)一，根據(jù)鐵路行業(yè)特點(diǎn)編制鐵路行業(yè)自己的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)尤為重要，特別是針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)站臺(tái)雨棚這種跨既有線或臨近既有線構(gòu)筑物，因其維護(hù)難度大、成本高，其防腐涂裝體系的設(shè)計(jì)應(yīng)專門(mén)研究，既要保證防腐耐久性又要保證施工的可操作性。

②創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)，推廣新材料、新工藝，提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐壽命。

當(dāng)前的一些新建鐵路站臺(tái)項(xiàng)目已采用混凝土站臺(tái)雨棚代替常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)雨棚，此做法雖可暫時(shí)消除鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐久性問(wèn)題，但從發(fā)展的角度考慮，其不利于鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，是一種消極的處理措施，而且混凝土結(jié)構(gòu)目前只能滿足小型站臺(tái)雨棚。鋼結(jié)構(gòu)的防腐問(wèn)題需要技術(shù)創(chuàng)新去解決而不是一味地回避；當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)也在努力尋求解決鋼材的銹蝕問(wèn)題，如耐候鋼的推廣和使用、裝配式構(gòu)件結(jié)合整體熱鍍金屬涂層技術(shù)等，其相對(duì)于傳統(tǒng)的涂層法都有更好的耐久性能。

對(duì)于已建成的項(xiàng)目出現(xiàn)銹蝕的情況可采用帶銹防銹漆進(jìn)行處理，其原理是通過(guò)滲透、鈍化、反應(yīng)等機(jī)理將一定厚度范圍內(nèi)的鐵銹轉(zhuǎn)化為較致密、穩(wěn)定的涂膜成分，從而起到保護(hù)鋼鐵底材的作用的涂料。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)《帶銹涂裝用水性底漆》（HG/T 5173-2017）已由中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布實(shí)施。

圖6 南京站病害整治中帶銹防銹漆應(yīng)用實(shí)踐

③嚴(yán)格控制防腐涂料等原材料的質(zhì)量和采購(gòu)的成品鋼構(gòu)件的防腐涂裝質(zhì)量，加強(qiáng)材料進(jìn)場(chǎng)的驗(yàn)收關(guān)，對(duì)原材料必須進(jìn)行取樣送檢，材料送檢合格后方可使用，嚴(yán)禁使用不合格的材料。

④加強(qiáng)防腐涂裝過(guò)程質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制涂裝工序作業(yè)人員的素質(zhì)，嚴(yán)格落實(shí)涂裝方案與技術(shù)交底的要求，及時(shí)消除因施工原因造成的涂裝質(zhì)量不合格現(xiàn)象，針對(duì)重點(diǎn)部位必須重點(diǎn)監(jiān)控，特別是焊縫部位的打磨除銹工作必須嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行，加強(qiáng)管理人員旁站監(jiān)督。

⑤嚴(yán)把防腐涂裝質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)，對(duì)防腐涂裝質(zhì)量必須嚴(yán)格檢查，對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行抽樣破檢試驗(yàn)，檢查鋼構(gòu)件基底處理質(zhì)量是否符合要求，對(duì)涂層附著力及厚度進(jìn)行常規(guī)檢查驗(yàn)收，盡最大限度消除質(zhì)量不合格產(chǎn)品交付使用。

⑥落實(shí)運(yùn)維責(zé)任，嚴(yán)格執(zhí)行檢查、維護(hù)制度，推進(jìn)達(dá)到使用年限后涂裝體系的大修工作開(kāi)展，堅(jiān)持早發(fā)現(xiàn)早維修。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的要求，鋼結(jié)構(gòu)的涂裝必須按期地進(jìn)行維護(hù)和檢查，其涂層維護(hù)的好壞直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。當(dāng)前鐵路站臺(tái)雨棚的維護(hù)工作是缺失的，一方面是因?yàn)槭褂铆h(huán)境的特殊性，鐵路系統(tǒng)除短暫的天窗點(diǎn)可以要點(diǎn)作業(yè)外其他時(shí)間均在運(yùn)營(yíng)，線路上方及周邊不允許作業(yè)，在時(shí)間上，維保工作較難開(kāi)展；另一方面是維護(hù)作業(yè)的專業(yè)性，站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)由鐵路系統(tǒng)的各房建段負(fù)責(zé)維護(hù)，維護(hù)和檢修多為高空作業(yè)，且需專業(yè)設(shè)備，就目前房建段的人員配備和專用登高設(shè)備配置上，維保工作也較難開(kāi)展。針對(duì)以上兩方面問(wèn)題，建議采用以下兩方面對(duì)策進(jìn)行解決。一是在編制鐵路行業(yè)的防腐涂裝標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)一步明確運(yùn)維和大修的周期，并由鐵路管理部門(mén)統(tǒng)一修調(diào)運(yùn)維時(shí)間，避免各站段獨(dú)自要點(diǎn)作業(yè)，影響運(yùn)營(yíng)；二是開(kāi)放鐵路維修市場(chǎng)，建立運(yùn)維單位與施工單位的協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)機(jī)制，由專業(yè)的隊(duì)伍進(jìn)行維保和大修。

5 結(jié)語(yǔ)

鐵路站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝問(wèn)題應(yīng)引起重視，特別是近年來(lái)較多的站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)涂層達(dá)到使用年限，出現(xiàn)了很多涂層脫落，局部銹蝕等情況，其不僅影響建筑結(jié)構(gòu)的整體美觀性，也威脅著結(jié)構(gòu)安全。鐵路站臺(tái)雨棚鋼結(jié)構(gòu)的涂裝問(wèn)題應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工和后期維保三個(gè)方面來(lái)共同解決。一是應(yīng)制定專門(mén)的高速鐵路鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝的行業(yè)規(guī)范，統(tǒng)一設(shè)計(jì)依據(jù)、施工驗(yàn)收和維護(hù)保養(yǎng)等標(biāo)準(zhǔn)；二是設(shè)計(jì)單位要充分考慮站臺(tái)雨棚使用的特殊性和維修的難易性，進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)；三是推廣應(yīng)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(gòu)合格原材料，選取高素質(zhì)作業(yè)人員，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，踐行質(zhì)量終身制；五是驗(yàn)收單位要嚴(yán)格工程質(zhì)量驗(yàn)收，防止不合格工程投入使用；六是維管單位要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的維保周期進(jìn)行檢查保養(yǎng)。