城市轨道交通站台轨行区玻璃罩棚研究与应用

邵 兵 赵海平 万兆迁 周世杰

1 工程概况

深圳市岗厦北城市综合交通枢纽工程（以下简称“岗厦北枢纽”）位于深南大道与彩田路交叉口处，为地铁2、10、11、14 号线四线换乘、市政过街、商业、常规公交接驳、出租及社会车辆接驳的综合交通枢纽。共地下三层结构，其中地下一层为四线换乘站厅层，地下二层为11、14 号线站台层，地下三层为10 号线站台层。总建筑面积约23.5 万m2。

岗厦北枢纽站厅层中央设计中庭共享空间，中庭共享空间从11、14 号线站台层至站厅层结构顶板底整体通高。为满足站台层轨行区接触网、屏蔽门等设施的特殊工艺、防火与美观等多方面要求，设计玻璃罩棚同屏蔽门一并将轨行区围合。在满足防火、安全等功能的同时保证建筑空间通透美观。

2 工程重难点分析

2.1 防火性能要求高

根据本工程防火设计原则，地下二层11 号线、14 号线站台轨行区玻璃罩棚位于本工程“中央防火分区”，执行国家消防工程技术研究中心出具的本工程防火设计优化研究报告，根据该报告，轨行区罩棚的整体耐火性应达到1.5 h，C 类防火要求。

2.2 对抗风压、抗疲劳、抗震性能要求较高

轨行区玻璃罩棚同屏蔽门一并将轨行区围合，形成类似隧道的封闭通行空间，承受地铁列车运行时产生的活塞风荷载，根据玻璃罩棚所处环境，轨行区玻璃罩棚系统需满足±2.0 kPa的风压和±1.25 kPa 的抗疲劳要求，同时满足列车震动对玻璃要求。

2.3 防止玻璃及破碎状态下坠落至轨行区

轨行区玻璃罩棚同屏蔽门一并将轨行区围合，正下方行运列车，对频繁的正负风载荷、震动及其他意外情况，保证玻璃及玻璃破碎后不坠落至轨行区，防止影响列车运行。

2.4 轨行区作业条件复杂

玻璃罩棚为轨行区作业，施工交叉干扰多、作业单位多、空间受限，作业条件复杂，为保障建设期轨行区作业的安全，必须加强 管理，保证安全作业，提高施工效率。

3 主要研究成果

分析轨行区玻璃罩棚设计方案，参考国家标准及图集，考察国内类似工程，对材料、组成系统、安装方式细化研究探讨，邀请相关专家及有经验的工程人士对其功能性提出施工技术指导与意见整合，委托具有资质的研究院进行试验验证。

3.1 玻璃性能

经查询相关规范、市场调研、多方案比选：第1，高硼硅玻璃具有耐火性能、高透光、耐腐蚀、可加工弯弧。第2，为提高强度及解决破碎玻璃的坠落，采用夹胶玻璃，并对玻璃胶片选择，经比选，SGP 胶片具有优良的吸湿性低、热稳定性、光稳定性、黏结力。根据防火玻璃性能要求，C 类1.5 h 防火玻璃罩配置：8 mm 高硼硅+1.52SGP+8 mm高硼硅（17.52 mm厚）。

3.2 框架系统

根据防火玻璃罩棚的抗风压、抗疲劳、抗震动性能要求，通过对防火玻璃罩棚框架系统研究，轨行区玻璃罩棚框架系统采用钢制幕墙层压结构，由钢龙骨、钢制连接件、紧固件、阻燃减震胶条组成，针对各项性能要求，结合相关专家指导意见，将优化后的系统制作试件，委托具有资质的研究院进行试验验证。

3.2.1 龙骨选择

因铝合金框架是不耐火的，在铝合金表面喷涂防火涂料也无法满足防火要求，国外有个别国家的防火玻璃框架采用铝合金型材，在铝合金内填充特殊物质，但工艺复杂，成本高昂[1]。所以本玻璃框架采用热镀锌钢制框架且需冷弯处理成型。经玻璃自重、风荷载、活荷载、疲劳验算风荷载、组合荷载进行计算分析，钢制框架龙骨选取截面为80 mm×60 mm×4 mm 镀锌龙骨+钢制转弯头框架系统。

3.2.2 紧固系统组成

采用3 mm 厚钢型材玻璃压板配M6 系列防火系统紧固螺钉进行玻璃固定，因考虑防火要求及顶面外观装饰效果，装饰盖板采用2 mm 厚铝合金型材。为避免铝合金装饰盖板及钢制玻璃压板之间产生电化学腐蚀，两者连接处采用防腐橡胶垫片隔离，为保证玻璃压板加装饰盖板宽度与玻璃底框架同宽，扣除铝合金装饰盖及防腐垫片，玻璃压板采用54 mm 宽U 型Q235B折弯件，确定玻璃压板型材后，通过计算分析，各项性均满足要求。

3.2.3 设置防火减震胶条

为解决频繁的正负风载荷对玻璃罩棚产生的震动影响，在玻璃与钢框架之间设置钢制转换件及阻燃耐腐蚀、耐老化的减震阻燃胶条[2]。此减震阻燃胶条也设置在玻璃与玻璃压板之间、玻璃四周边缘，缓冲减震防止玻璃直接与玻璃压板、玻璃与紧固螺栓直接接触受力导致玻璃破损。

3.2.4 试验验证

将优化后的玻璃罩棚系统制作试件并委托有资质的研究院进行试验验证，验证内容为：完好状态下玻璃罩棚系统的抗静风压性能、完好状态下玻璃罩系统的抗交变风压性能、破损状态下玻璃罩系统的抗交变风压性能、破损状态下玻璃罩系统的抗风压性能、抗疲劳性能、玻璃热应力分析。经验证，该玻璃罩棚系统各项性能均满足要求。

3.3 轨行区作业施工措施

通过对现场工况分析，需在施工现场分别设置材料加工区、喷涂区，玻璃钢龙骨框架系统在加工区进行加工组装并喷涂，缩短在轨行区上空焊接及喷涂作业时间，减少对轨行区钢轨等成品的影响，保证龙骨组合精度及焊接质量。

通过分析，地下空间场地受限，玻璃钢龙骨框架系统整体加工完成后，因规格较大，存在搬运过程中损坏，且无法采用吊车等机械设备吊装，综上所述，将玻璃钢龙骨框架系统划分成多个小单元，采用单元式骨架[3]进行安装，通过现场设置卷扬机进行提升安装[4]。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程顺序为：测量放线—小单元钢龙骨加工及预拼装—小单元钢龙骨吊运安装—防火玻璃安装—防火封堵安装—玻璃压板安装—压板装饰盖安装。

4.2 操作要点

4.2.1 测量放线

测量放线应遵守以下4 个步骤：第1，根据轨面标高测量出玻璃罩棚顶面完成面标高，从而引测出钢龙骨标高；第2，根据玻璃罩棚与屏蔽门接口关系，由测量工程师和屏蔽门安装单位根据轨道定位玻璃罩棚外边缘线；第3，根据现场结构尺寸及分格要求，测量出防火玻璃分割线并标注在结构上；第4，根据测量成果确定材料尺寸参数，为材料下单做准备。

4.2.2 小单元钢龙骨加工及预拼装

1）小单元钢龙骨体系设计。根据玻璃罩整体尺寸、造型特点及吊运点场地情况，将整个玻璃罩钢龙骨框架以两跨为一个单元（单元截面尺寸为：2270 mm×9970 mm），单个小单元龙骨长度为4620 mm。小单元钢龙骨框架含80 mm×60 mm×4 mm 钢方管龙骨框架、钢制转换件及防火减震胶条。弯弧段钢龙骨及弯弧段钢制转换件构件由工厂根据定尺进行加工送至现场加工区，其他直段龙骨现场定尺加工。

2）定尺预拼装加工平台深化设计及加工。小单元钢龙骨框架由3 个横截面龙骨及每个横截面龙骨之间的连接龙骨组成。根据确定横截面龙骨及连接龙骨的尺寸及满焊变形等因素，对单元钢龙骨体系深化设计定尺预拼装加工平台[5]。

3）根据小单元钢龙骨体系龙骨型号及尺寸，将钢材定尺下料切割。先将小单元横截面龙骨通过限位拼装工作台进行拼装焊接，横截面龙骨限位拼装工作。将所有横截面龙骨拼装后再以3 个横截面龙骨放置整体小单元组装工作台，整体小单元组装工作台。待横截面龙骨临时固定在工作台后，再进行整体拼装焊接，整体拼装焊接，焊接完成后在小单元底部安装可拆卸式万向轮。

4）通过现场所有钢龙骨及转换件焊接完成后，待焊口冷却（龙骨受热变形消除）复核几何尺寸无误后，然后转运到指定堆场区域，进行焊渣打磨并及时向监理单位提出验收申请，在检查验收后对焊接部位采用两道防锈漆进行防腐处理。

5）完成上述工艺后，将小单元框架转移至喷涂区并将转接件顶部做好覆盖保护（非可视面，即安装胶条及凹槽部位），完成成品保护后再进行全龙骨喷涂。待漆面完全干透后撕掉保护膜安装减震防火胶条。

4.2.3 小单元钢龙骨吊运安装

小单元钢龙骨吊运安装的步骤：第1，吊装设备安装。在玻璃罩棚两侧设置2 台2.5 t 卷扬机，通过两侧结构柱体，在玻璃罩棚上空设置一根直径Φ24 mm 36×7+FC 纤维芯钢丝绳，上方安装移动葫芦，通过卷扬机牵引吊装。经计算，满足吊装荷载要求。第2，小单元钢龙骨安装。将喷涂及钢制转换件安装完成后的小单元框架运至起吊点，通过吊运装置吊运至安装点后，先临时点焊固定并核准标高。待所有小单元吊运及临时点焊固定完成后，再进行水平及定位复测。复测无误后将所有小单元与钢结构主体进行满焊加固，并对所有连接点进行焊渣打磨，经监理验收后进行防锈处理，待防锈漆干透后再对焊接部位进行氟碳喷涂保证整体颜色一致。

4.2.4 防火玻璃安装

罩面玻璃采用了8 mm 高硼硅+1.52SGP+8 mm 高硼硅防火夹胶玻璃，单块玻璃的重量约为100 kg，当防火玻璃到达施工现场后需要采用轮式叉车转运至吊运点。

水平段玻璃通过玻璃吸盘及吊运装置从起吊点至对侧开始安装防火玻璃。侧面弯弧段玻璃，采用设置在站台层的高空作业车辅助吊运至安装工作面。安装顺序为先安装水平防火玻璃，再安装弧形段玻璃。相邻2 块水平防火玻璃安装调平后，安装临时玻璃压块固定玻璃，压块与玻璃之间采用胶垫过渡，依次向边缘方向安装弧形防火玻璃。

在安装弧形防火玻璃前，先在弧形段防火玻璃下边缘及最下端安装玻璃托块，玻璃托块能拖住玻璃且不能影响玻璃压板安装，玻璃托块采用8 mm 厚钢制托快，长度为100 mm，分别设置在玻璃长度1/4 处，每块防火玻璃下边缘两端各一个且每块玻璃托板上粘贴防火抗震胶条。完成弧形段玻璃后，安装临时玻璃压块固定。

4.2.5 防火封堵安装

在站台轨行区上方两端混凝土垂板与主体钢结构之间采用防火板与防火岩棉组合进行封堵。首先在混凝土垂板上钻孔、清孔并植入M12 不锈钢扩底型锚栓，锚栓间距同防护玻璃分格。通过拉拔试验检测后，即可安装50 mm×50 mm×5 mm 等边镀锌角钢，靠近主体钢结构一侧，采用同规格角钢与主体钢结构焊接固定。角钢作为防火封堵的龙骨，角钢安装完成后，先安装下端防火板，再将防火岩棉密实填充，完成岩棉填充后上部再安装防火板进行封板。

4.2.6 玻璃压板安装

在玻璃压板安装前，先将防火玻璃及防火板四周粘贴4 mm 厚减震胶条，沿每块防火玻璃及防火板四周全覆盖粘贴。在所有防火玻璃及防火板减震胶条安装完成后，开始安装玻璃压板。玻璃压板采用3 mm 厚钢制压板且沿防火玻璃分隔缝通长设置，玻璃压板须在两块防火玻璃之间采用M6紧固螺钉，间距300 mm 居中固定。

4.2.7 压板装饰盖安装

压板装饰盖采用2 mm 厚表面氟碳喷涂铝单板，安装装饰盖时，下端同玻璃钢压板下端平齐，预留耐候密封胶位置。在装饰盖两侧通过M6 沉头螺栓将装饰盖与钢制玻璃压板固定，螺栓间距300 mm。

5 结语

深圳市岗厦北综合交通枢纽工程作为行业首例工程，经对站台轨行区玻璃罩棚的研究与应用，解决轨行区防火玻璃罩棚的防火、抗疲劳、抗风压、防坠落、安装等难题，降低了轨行区作业安全风险，提高施工效率及施工质量，保证视觉通透的效果。实现乘客在站厅层俯瞰列车进出站过程，静态车站与动态列车有机结合，站台轨行区玻璃罩棚实景效果如图1。

图1 轨行区玻璃罩棚实景图（来源：作者自摄）