功能性镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板吊顶加工及安装施工技术研究

1工程概况

京雄城际铁路北京大兴机场站为北京大兴国际机场换乘高铁车站，站厅层位于地下1层，平面轴网呈不规则分布，且轴网在一个方向上为多圆心圆弧曲线。吊顶净高4m，净高较低，空间感弱。针对地下站吊顶净空低等特点，施工中采用高速铁路地下车站吊顶空间优化技术。应用穿孔蜂窝板吊顶共计22000m2，面板尺寸1800mm×1600mm~1800mm×3000mm，板块分格大，全部采用铝合金穿孔吸音蜂窝板或不锈钢镜面板，进站主通道及站台设置软膜天花，有效提升了地下站厅的空间感。

为保证功能性需要，穿孔板开孔率不小于30?%。 其中镜面不锈钢板采用激光开孔镀钛真空复合工艺，以确保镜面的精度。 同时隐藏了吊顶面风口设置，吸收了车站内广播回声，改善了声学环境，并且镜面板吊顶在一定程度上提升了车站的空间感，改善了候车环境，实现了吊顶各项设计功能。

2工艺特点

镜面不锈钢板施工工艺特点如下。（1）采用改进的铝合金穿孔板复合蜂窝芯的加工工艺，确保其功能性及外观需求。（2）采用原厂镜面不锈钢板、二次处理及真空负压镀钛工艺，提升了镜面不锈钢面层的镜面装饰效果。镜面板穿孔精度高，规避了表面破损及变形。（3）保证了穿孔蜂窝板板面的平整度及各项平面指标，规避了面层在加工过程中的破坏及污染。（4）末端安装采用整体排版、预开孔洞的方式，提升了末端安装收口效果及整体效果，并通过BIM管线碰撞技术调整末端布置的可实施性。（5）采用勾搭边缘+Z形龙骨的安装方式，加快了安装进度，提高了维修的效率，降低了维修难度。（6）进站主通道及站台设置大面积软膜天花模拟自然光照，使旅客在地下车站可获得自然光，并提升空间。

3方案确定

3.1穿孔蜂窝板及镜面不锈钢板

考虑吊顶净空较低、空间感弱的情况，在满足使用功能的前提下，尽可能减少吊顶处末端是空间优化的关键。采用穿孔率大于30?%的穿孔蜂窝板，在提高吸声效果的同时，保证了通风截面，减少了风口等末端设置数量。采用穿孔镜面不锈钢板，从光学角度提升了空间感，穿孔设置则弱化了镜面的反射，保护了旅客隐私。

为了确保镜面不锈钢板和铝合金板上下孔位一致，施工前在加工厂内进行整体孔位排版，再分别采用大功率激光切割机床和数控转塔冲床进行开孔。开孔后对铝合金板进行折板、酸洗、氟碳喷涂处理，然后进行蜂窝复合铝板（蜂窝复合铝板由1.5mm厚铝合金背板、胶粘层、20mm厚蜂窝芯、胶粘层、2.5mm厚铝合金板组成）真空复合加工。

复合后，将打磨、调平、真空镀钛的镜面不锈钢板通过胶粘剂与蜂窝铝板粘结，然后进行二次真空复合，最终形成镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板。施工时首先通过BIM技术对吊顶龙骨与管线及管线间的碰撞进行排查，避免安装过程中出现各类问题，然后安装管线及桥架，最后采用勾搭边缘+Z形龙骨的方法进行全封闭式安装。镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板组成如图1所示。

图1镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板组成示意

3.2大尺寸软膜天花

为了有效提升站厅的空间感，软膜天花整体标高较蜂窝铝板吊顶面高300mm，采用大尺寸软膜进行面层安装，避免小分格将软膜天花的空间效果弱化。

软膜天花支撑系统独立于蜂窝板吊顶支撑体系，采用10mm的通丝吊杆及固定角码将组拼好的单元灯具固定于设计标高位置，接线分25%、50%、75%、100%及0~100%无极调整调试完成后，通过软膜固定专用角码将A2级防火软膜固定于灯箱下部，形成软膜天花。软膜天花安装如图2所示。

图2软膜天花安装示意

4方案实施

4.1工艺流程

BIM排板及建模→铝合金板下料、切板、刨槽→冲床开孔→折板、酸洗→氟碳喷涂→蜂窝芯粘贴→ 背板粘贴→蜂窝铝板真空复合→镜面不锈钢板下料及成孔→镜面不锈钢板板面打磨及二次调平→真空镀钛→镜面不锈钢板粘贴及二次真空复合→安装管线、桥架、转换层、软膜天花吊杆→安装灯具并接线调试→安装龙骨、吊顶板、软膜及末端追位。

4.2BIM排板及建模

（1）综合排板。根据轴线及柱网布置、墙面排板、发光顶棚（吊顶设置宽3?m的通长发光软膜顶棚）两端位置及沿曲线轴线的布置等进行整体排版。板面尺寸的确定要同时考虑喷淋头、烟感间距及居中设置要求，广播、筒灯、检修口、挡烟垂帘等其他末端按照居中、通线、对称进行布置，并尽量避开板间拼缝位置，以保证末端安装的整体效果。

（2）建模及碰撞。采用autodeskrevit+naviswork 软件进行管线间以及管线与吊顶龙骨间的综合碰撞，调整管线及龙骨的布设直至无碰撞点，使排版图更具可实施性，并形成漫游文件进行交底及检查。

4.3?铝合金板下料、切板、刨槽

首先根据排板优化确定铝合金板的加工规格为2m×4m、0.3m×4m，再依据铝板双向横断面、复合厚度、折边R角、勾搭边宽度等确定铝板展开尺寸、折边位置，并绘出展开平面图，标出沾边位置线。将板块加工图输入机床电脑，采用数控切割、刨槽机床进行铝合金板的切割以及折边处背面的刨槽（降低折角R角值，减小拼缝宽度）。

4.4冲床开孔

为确保通风效果，要求铝合金板开孔率≥30%，站台层及站厅层铝合金蜂窝板的背板与面板开孔直径为10mm，将板块排孔数据输入数控转塔冲床进行开孔，通过前期板面孔位的整体排版，确保就位安装时每块板的孔位在各方向全部能够实现上下对称。由于镜面蜂窝板是镜面板与铝合金蜂窝板面板进行二次复合而成，为保证镜面板与铝合金蜂窝板面板孔位相对应，将铝合金蜂窝板面板穿孔直径扩大至12mm。

4.5折板、酸洗

将切割、刨槽完毕的铝板通过专用折板机根据复合蜂窝芯的厚度、龙骨挂钩的尺寸进行折弯，对于有异形或圆弧要求的板块，需提前进行模具的开模、加工。折板结束后，采用打磨磨具对折边阴阳角焊接焊缝及磕碰等缺陷进行打磨平整、方正，吊入酸洗池内清洗表面杂质及污染的油渍等，并进行晾干。

4.6氟碳喷涂

铝合金面板酸洗晾干后，采用自动化设备+人工补喷的方式进行挂装喷涂及烤漆，并随时对表面喷涂质量进行检验，挑出不合格品。

4.7蜂窝芯粘贴

面层铝合金板与蜂窝芯粘贴时，为了避免胶粘剂透过孔隙流出，污染板面，涂胶前应在面板面层附1层保护膜，再进行刷胶。面板与蜂窝芯粘贴后，待胶粘剂干燥后揭掉保护膜，擦掉多余的胶粘剂。

4.8背板粘贴

铝合金面板与蜂窝芯粘贴后，将铝合金背板与蜂窝芯粘贴，粘贴时同样先在板外侧贴1层保护膜，刷胶与蜂窝芯粘贴，揭掉保护层，擦拭背板多余胶粘剂。

4.9蜂窝铝板真空复合

将蜂窝铝板面板朝下放置在复合平台上，蜂窝芯拉开至每个孔芯呈六边形后，压平至面板背面并后复合穿孔背板。

为保证板面在复合过程中受力均匀，提高板面平整度，蜂窝板采用负压真空复合工艺。复合板粘接完毕，封闭平台覆膜，启动负压真空泵抽至额定气压，静置8h后泄压取出成品。

4.10镜面不锈钢板下料及成孔

采用原厂304型号的镜面不锈钢8K板作为基材，用大功率激光切割机床按照电脑输入的排孔进行激光开孔，规避转塔冲床由于冲击荷载造成的表面平整度差现象。

4.11镜面不锈钢板板面打磨及二次调平

采用气动抛光机对切割表面切痕及毛刺进行抛光，并进行二次调平；放置在软质泡沫材料上，防止磕碰、变形。

4.12真空镀钛

将切割完的不锈钢板运至镀钛车间进行真空镀钛。

4.13镜面不锈钢板粘贴及二次真空复合

将真空镀钛后镜面不锈钢穿孔板用胶粘剂与蜂窝铝板进行粘贴。粘贴时在镜面外侧贴1层保护膜，避免胶剂溢出，粘贴后揭掉保护膜，进行二次真空复合。

4.14安装管线、桥架、转换层、软膜天花吊杆

根据碰撞完成后综合管线排布及转换层龙骨的布置，首先弹线安装转换层后置埋件及吊柱，验收完毕，安装管线、桥架。管线及桥架安装应自成体系，避免不同体系间的荷载在转换层及吊柱间的相互影响。

考虑站台长度为450m，转换层安装要考虑变形缝每隔60m设置1道。软膜天花龙骨体系单独设置，采用10mm的通丝螺杆通过胀栓固定于结构顶板。

4.15安装灯具并接线调试

灯具在地面进行单元组装；组装完成后将灯具以单元为单位吊装，并根据标高调整到位；防坠落采用3mm钢丝绳安装到位并固定；两个单元间的固定需先将单元固定用不锈钢连接件固定在已经固定的灯具上，将准备安装的单元吊装到相同高度，对准固定件将灯具推入并将安装单元固定，打密封胶。

将灯具按照分回路控制进行接线。根据灯具实现功能对灯具进行照度及控制调试。站厅层每套灯具按照双回路供电进行通电调试，站台层按照单回路供电进行通电调试。灯具与遥控器进行频率核对并按照遥控器功能进行对应调试，亮度分别按照为25%、50%、75%、100%进行调试；全开全关调试；照度按照遥控器无极调整从0~100%亮度进行调试。灯具单元连接如图3所示。

图3灯具单元连接示意

4.16安装龙骨、面板、软膜及末端追位

吊顶内龙骨、管线隐蔽验收及打压完毕后，组织安装铝板U形主龙骨及Z形龙骨，调整标高及平整度后（注意牵涉机场结构变形缝时，应断开所有龙骨），按照安装顺序依次安装面板，安装专业按照面板安装进度及时进行末端支管、直线追位，待面板安装完毕后再安装各专业末端。软膜在灯具边框的固定件固定。

施工时将地面打扫干净，并铺塑料布进行防护，防止软膜遇到灰尘后出现污垢。将软膜展开在地面上，推移动式脚手架到灯具下方，将灯膜从一侧开始固定，再进行对侧固定。固定完成后安装灯膜边缘的装饰条（压迫条）。

5质量控制

（1）排版要综合考虑平面的空间布置、轴线间 距、柱网布置、设备末端及龙骨系统的设计，确保板面设置合理、空间对缝规矩、末端安装美观、板块受力均匀。

（2）碰撞检测要按照实际方案及布置进行全面建模，碰撞要全面彻底，碰撞点要全面进行改进，提高碰撞在实际质量控制中的应用。

（3）冲孔前要调试冲孔模具的冲孔速率、冲孔力至影响表面平整度的最小值。激光切割开孔要调试好激光光束的功率、直径、切割速率，防止板材烧坏。末端开孔采取工厂预开孔，以降低现场开孔对板材造成损坏，并在正式开孔前进行试开孔。

（4）刨槽要调整好铝板刨槽深度，防止刨槽过深影响铝板折边挂钩的强度。

（5）铝板焊接要调整好铝焊机的焊接电流，防止焊接不彻底或过焊导致的铝板被烧坏，并在焊接后进行焊缝的打磨，防止影响铝板安装精度。

（6）铝板复合所进行的涂胶要满涂，避免因漏涂影响蜂窝芯的粘接强度，并进一步影响复合板的整体刚度。

（7）镜面不锈钢板开孔后要进行二次调平，并进行表面打磨抛光，转移至镀钛车间前，要在板块间设置软质保护夹层，防止转移期间板面受损，影响外观质量。

（8）氟碳喷涂严格按照喷涂工艺进行，氟碳漆调色要一次到位，防止出现色差，板面喷涂要严格控制烘烤温度、喷涂遍数及厚度。

（9）成品加工完毕，在表面层及时粘贴保护 膜，防止表面受损、受伤，影响整体外观。

（10）镜面板与蜂窝板间的复合，要严格控制镜面板开孔与基层蜂窝板穿孔的对应性，防止孔位错位，影响外观质量。

（11）复合要控制复合平台平整度及真空负压

值，严格控制复合时间，确保板材与蜂窝芯、板材与镜面板间的粘结强度。

（12）面板封闭前，应完成所有隐蔽验收及带压管线的试验。安装过程中要根据板面加工预留孔洞及时进行末端的追位。

（13）面板安装要注意每块板材的编号与排板图中编号及位置对应，并注意板间拼缝、平整度、错台等外观的控制，尤其要检查板块安装的牢固性。

6安全措施

安全措施主要有以下几方面。（1）机床操作期间机械设备要张贴机械设备操作规程，防止机械伤人。（2）施工前进行全员安全技术交底，使作业人员全面了解施工过程中安全控制措施及注意事项。（3）焊接、激光开孔注意作业人员的专业防护，防止激光及焊接伤人。（4）铝板酸洗作业要穿专业防护服及手套，防止酸洗池液体外溅伤人。（5）喷涂作业人员要穿防护服、戴防护面罩，防止作业人员吸入微小颗粒。（6）吊装作业要由专人操作，吊装期间在龙门起重机行走范围内要设置警戒标识和警示灯带。（7）对于易燃材料要严格控制，严禁接触明火，并设置隔离措施。（8）现场动火作业、高空作业、施工用电等应满足相关施工安全管理规定。（9）撕除面板保护膜后，要及时进行清理，严禁堆放在现场，造成安全隐患。

7环保措施

环保措施主要有以下几方面：（1）合理排版、精细化配料，降低铝板加工期间的损耗，提高铝板利用率；（2）铝板酸洗，酸洗溶液要通过专业设备分解及无害化处理后方允许排放；（3）对加工车间进行封闭式管理及围蔽，防止加工噪声扩散，并尽量采用无噪声或低噪声设备；（4）铝板焊接要设置专业的排烟及过滤设备，降低焊接烟尘对操作人员身体健康的影响及空气污染；（5）激光切割期间要进行专业防护，或采用封闭式激光切割机床，降低激光切割期间的光污染；（6）氟碳喷涂采用全封闭一体式喷涂、烘烤设备，防止大气颗粒物及粉尘污染；（7）地下车站焊接作业期间，要配备足够的排烟、排风设备。

8结束语

京雄城际铁路北京大兴机场站为北京大兴国际机场换乘高铁车站，项目部通过采用高速铁路地下车站吊顶空间优化技术，采用穿孔率大于30%的蜂窝铝板吊顶，在提高吸声效果的同时，减少了风口等末端的设置；通过二次真空复合技术将与镜面不锈钢板与蜂窝铝板进行复合，保证了镜面不锈钢板的完整性、平整度及光泽度，提升了光学效果，增强了车站空间感；通过采用大尺寸软膜天花，避免了软膜天花的空间感被小分格弱化，采用25%、50%、75%、100%四挡及0~100%无极变档遥感控制，车站可根据客流进行灵活调整，节能环保。通过高速铁路地下车站吊顶空间优化技术的研究，明显增强了京雄城际大兴及机场站的空间感，实现了吊顶板各项设计功能性需求，在层高较低的高铁地下车站中推广应用前景广泛。