高架鐵路線正下火車站站房防排水淺析

張瑞納

隨著鐵路開發(fā)建設(shè)，地、縣級(jí)城市為了集約用地，構(gòu)建、串聯(lián)更合理、更便捷的立體交通流線，線正下站房逐漸成為中小型客站的典型站型之一。高架鐵路線正下火車站站房的鐵路車場(chǎng)采用高架式布局，客站采用線正下式布局，在規(guī)范安全性限制160km/h時(shí)速以內(nèi)，站房結(jié)構(gòu)形式可采用“橋建合一”或“橋建合一”與“橋建分離”的組合結(jié)構(gòu)形式。橋建合一范圍內(nèi)正線承軌層為橋梁工程，到發(fā)線承軌層及站臺(tái)梁板為房建結(jié)構(gòu)工程。本文主要以中小型站房為參照，淺析這一類站房橋建合一范圍內(nèi)的防排水方式。

在新一輪的鐵路建設(shè)熱潮中，多數(shù)鐵路客站的主要對(duì)象主要集中在地、縣級(jí)，這類客站多屬于中小型客站。為了集約用地，構(gòu)建、串聯(lián)更合理、更便捷的立體交通流線，線正下站房逐漸成為中小型客站的典型站型之一。借地理優(yōu)勢(shì)，高架鐵路線正下火車站站房的鐵路車場(chǎng)采用高架式布局，客站采用線正下式布局，即客站主體空間位于高架鐵路線路下方的站房形式。結(jié)合城市規(guī)劃及一些站城融合的相關(guān)設(shè)計(jì)，越來越多的鐵路客站對(duì)于橋下空間的利用及空間組織已有了比較成熟的處理方式，同時(shí)也得益于該類站型站場(chǎng)與客站主體空間獨(dú)有的方位優(yōu)勢(shì)，形成了非常便捷的進(jìn)出站流線，大大節(jié)省了進(jìn)出站時(shí)間。

由于此類客站接口工程較多，且站前站后工程時(shí)常不同步實(shí)施，加之現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施精度不同，導(dǎo)致后期站房工程實(shí)施時(shí)限制因素較多，接口工程銜接不佳，留有許多漏水隱患。且中小型站房高架橋上站臺(tái)一般設(shè)置站臺(tái)小雨棚，僅覆蓋站臺(tái)區(qū)域，線間未覆蓋，線間雨水直落承軌層，雨水通過承軌層排水系統(tǒng)組織排水，橋下站房室內(nèi)空間漏雨隱患較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)尤其是承軌層的防水、排水方式，以及接口工程處的相關(guān)防水、排水方式尤為重要。

一、常見漏水隱患

高架鐵路線正下火車站站房漏水的隱患有多種，常見的有以下幾點(diǎn)：

（1）橋梁承托軌道與其一一對(duì)應(yīng)，鐵路橋梁整體順軌道呈帶狀結(jié)構(gòu)，橋梁常規(guī)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)跨徑，一跨跨度為24m或32.7m，線正下站房室內(nèi)工程范圍一般為七跨或九跨，在橋梁每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨接口處垂直軌道方向的變形縫處存在漏水點(diǎn)。

（2）多條軌道與軌道之間、軌道與站臺(tái)之間平行軌道方向的變形縫容易形成漏水點(diǎn)。

（3）鐵路橋墩尺寸較大且異形結(jié)構(gòu)選用較多，橋墩處防水構(gòu)造實(shí)施不易，產(chǎn)生漏水隱患。

（4）對(duì)于線正下站房來講，承軌層相當(dāng)于其空間屬性上的屋面，當(dāng)該屋面采用重力或者虹吸排水時(shí)，排水管網(wǎng)的路徑及管徑選用不當(dāng)也會(huì)造成排水不利，從而引起漏水隱患。

二、高架鐵路站臺(tái)雨棚防排水設(shè)計(jì)淺析

1. 防水設(shè)計(jì)

高架鐵路線正下站房的站臺(tái)、站臺(tái)雨棚等位于承軌層之上，即位于站房主體正上方，其防排水能力對(duì)站房本體也有比較直接的影響。中小型高架鐵路線正下火車站站房上方站臺(tái)一般采用站臺(tái)小雨棚，大多數(shù)僅覆蓋站臺(tái)區(qū)域，未覆蓋軌道上方。站臺(tái)小雨棚防排水系統(tǒng)一般相對(duì)站本體較為獨(dú)立，不與站房本體排水系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，站臺(tái)小雨棚一般采用二級(jí)防水。

隨著中小型線正下站房設(shè)計(jì)手法逐漸成熟，順應(yīng)造型變化，也有不少站臺(tái)大雨棚與小雨棚相結(jié)合設(shè)計(jì)的站房，一般在站房主體區(qū)域結(jié)合站房造型設(shè)置屋面，屋面跨越線路上方，形成線間立柱大雨棚，在大雨棚覆蓋區(qū)域，可阻擋雨水直接落入站房本體正上方的軌行區(qū)，為承軌層的防排水系統(tǒng)增加了一道保護(hù)傘，減少了站房本體的漏水隱患，站臺(tái)大雨棚排水系統(tǒng)結(jié)合站房屋面整體排水路徑統(tǒng)籌考慮，一般采用一級(jí)防水。

2. 排水設(shè)計(jì)

（1）站臺(tái)小雨棚排水設(shè)計(jì)

橋建合一范圍內(nèi)，站臺(tái)小雨棚屋面通過有組織排水，經(jīng)雨水立管引入站臺(tái)空腔，于空腔內(nèi)引橫管從橋建合一分界處（站房室外）順橋墩落地引入室外地面排水系統(tǒng)，再引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)。

橋建合一范圍外，站臺(tái)小雨棚屋面通過有組織排水，經(jīng)雨水立管穿橋面，就近順橋墩引入地面排水系統(tǒng)，再引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)。

（2）站臺(tái)大雨棚排水設(shè)計(jì)

橋建合一范圍內(nèi)，站臺(tái)大雨棚排水系統(tǒng)結(jié)合站房本體屋面整體排水組織統(tǒng)籌考慮，一般采用虹吸排水系統(tǒng)，國內(nèi)有許多專業(yè)廠家可配合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、高架鐵路線正下火車站站房橋建合一區(qū)域防排水設(shè)計(jì)淺析

1. 承軌層防水設(shè)計(jì)

橋建合一范圍內(nèi)，主要為站房工程范圍，站場(chǎng)到發(fā)線下方空間均利用混凝土承軌層及站臺(tái)下層混凝土板作為站房主體屋面；站場(chǎng)正線橋梁承軌層作為部分站房主體空間屬性上的屋面，站后站房工程設(shè)計(jì)階段也需要同步對(duì)橋梁設(shè)計(jì)出相關(guān)要求，建議正線橋梁承軌層在站房室內(nèi)區(qū)域采用連續(xù)梁體系，盡可能減少站房主體空間正上方的橋面變形縫，減少漏水點(diǎn)，同時(shí)可正線橋梁梁下加設(shè)混凝土屋面，可增加一道防水保護(hù)措施。

到發(fā)線承軌層及站臺(tái)下層混凝土板作為站房主體屋面應(yīng)采用一級(jí)防水；正線橋下增設(shè)的混凝土屋面作為加強(qiáng)防水構(gòu)造，可采用二級(jí)防水或三級(jí)防水。

承軌層混凝土結(jié)構(gòu)板所處方位不同，其構(gòu)造做法也不同，橋梁結(jié)構(gòu)自身長久的耐久性及較好的防水性能非常值得借鑒，在橋建合一范圍內(nèi)，房建結(jié)構(gòu)承軌層構(gòu)造做法可參考橋梁承軌層構(gòu)造做法加以組合優(yōu)化，參考做法如下：

（1）線路下方結(jié)構(gòu)承軌層構(gòu)造做法：

①軌道道渣（詳站場(chǎng)設(shè)計(jì)要求）；

②保護(hù)層60厚（C40細(xì)石纖維混凝土）；

③5厚高聚物改性瀝青防水卷材+2厚高聚物改性瀝青防水涂料股道中心處242厚C40細(xì)石纖維混凝土找4%坡；

④高強(qiáng)度擠塑板（抗壓強(qiáng)度≥550kPa）；

⑤鋼筋混凝土樓板（承軌層）；

（2）站臺(tái)板下承軌層標(biāo)高結(jié)構(gòu)板構(gòu)造做法：

①40厚C20細(xì)石混凝土，內(nèi)配φ6@150雙向鋼絲網(wǎng)片；

②10厚低強(qiáng)度等級(jí)砂漿隔離層；

③5.0厚SBS改性瀝青防水卷材+2.0高聚物改性瀝青防水涂膜20厚1∶2.5水泥砂漿找平層；

④擠塑聚苯保溫；

⑤20厚1∶2.5水泥砂漿找平層；

⑥素水泥漿一道；

⑦現(xiàn)澆自防鋼筋混凝土底板（抗?jié)B等級(jí)P8）。

（3）線間溝構(gòu)造做法：

①40厚防水砂漿保護(hù)層；

②5厚高聚物改性瀝青防水卷材+2厚高聚物改性瀝青防水涂料最薄處30厚C20細(xì)石混凝土找坡層；

③擠塑板保溫層；

④鋼筋混凝土樓板（承軌層）。

2. 承軌層排水設(shè)計(jì)

（1）橋建合一范圍內(nèi)到發(fā)線承軌層采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，線間水找坡集中引入線間溝，線間溝找坡匯至承軌層結(jié)構(gòu)柱處，根據(jù)設(shè)計(jì)劃分的匯水面積測(cè)算對(duì)應(yīng)區(qū)域的雨水流量，根據(jù)匯水分區(qū)合理設(shè)置雨水斗、雨水立管，再順結(jié)構(gòu)柱引入站房室內(nèi)地面排水系統(tǒng)，再引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)或市政排水系統(tǒng)。

（2）正線橋橋面排水通過梁部2%人字坡匯聚至防撞墻內(nèi)側(cè)排水管后，根據(jù)雨水流量設(shè)置雨水斗、雨水立管，順橋柱管落地后接入站房內(nèi)部地面排水系統(tǒng)，水流匯集引入室外排水系統(tǒng)，再引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)或市政排水系統(tǒng)。

正線橋梁下同時(shí)可設(shè)置有防水的不上人混凝土屋面，用以防止線間水透過線間漏點(diǎn)滲入站房室內(nèi)空間。此屋面僅考慮少量滲漏水的排水，可順橋梁柱設(shè)置雨水斗、雨水立管，雨水管落地后接入站內(nèi)排水系統(tǒng)，再引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)或市政排水系統(tǒng)。

（3）站房內(nèi)地面排水系統(tǒng)容量需同時(shí)考慮正線、到發(fā)線線間雨水引入的總流量，統(tǒng)籌進(jìn)行排水路徑及排水管徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3. 管排管徑設(shè)計(jì)

正線橋面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)較為成熟，非常值得借鑒。排水管管徑大小取決于集中排水的匯水面積及雨量大小，線間承軌層采用單跨還是多跨集中排水也是管徑控制主要因素。下文以深圳至江門鐵路東莞濱海灣站站房為例，進(jìn)行站房承軌層排水管管徑設(shè)計(jì)模擬分析。

（1）橋建合一范圍內(nèi)，到發(fā)線軌行區(qū)匯水面積：3163.4平方米（南北兩側(cè)到發(fā)線匯水面積各為1581.7平方米）；正線橋梁下混凝土防水屋面面積：6013.5平方米。

（2）雨水管徑選擇

根據(jù)深江鐵路全線小流域計(jì)算分析，對(duì)面積在10km2以下的小流域，百年一遇小流域流模公式為：

按照上述公式計(jì)算在百年一遇降雨情況下的設(shè)計(jì)流量及推薦管徑（流速按1m/s考慮）如下：

通過上述公式可知，在濱海灣站南側(cè)（5）到發(fā)線和北側(cè)（6）到發(fā)線的橋建合一范圍內(nèi)，匯水面積可劃分為7段，各段線間排水溝貫通，在每段設(shè)置1處排水孔，接DN160管徑引至地面落砂井。共計(jì)14根DN160排水管。在濱海灣站正線橋梁范圍內(nèi)，匯水面積可劃分為7段，各段線間排水溝貫通，在每段設(shè)置1處排水孔，接DN200～DN250管徑引至地面落砂井。共計(jì)4根DN250排水管，10根DN200排水管。

（3）地面排水管管徑選擇

橋建合一范圍內(nèi)，南側(cè)（5）北側(cè)（6）到發(fā)線與正線部分共劃分為3個(gè)分區(qū)排水，各分區(qū)排水立管與橋面排水立管匯入地面同一排水管的組合情況如下：

排水管渠流量計(jì)算公式為：

公式中：Q—設(shè)計(jì)流量（m3/s）；

A—水流有效斷面面積（m2）；

ν—流速（m/s）；

恒定流條件下排水管渠的流速按如下公式計(jì)算：

公式中：ν—流速（m/s）；

R—水力半徑（m）；

I—水力坡降；

n—粗糙系數(shù)。

按照上述公式計(jì)算，1 W-1 E 軸地面雨水管管徑為274.7mm；3W-1W及3E-1E軸的地面管徑均為339.8mm；1/4W-3W軸、1/4E-3E軸、6W-1/4W、6E-1/4E軸地面管徑均為293.8mm；為保證地面排水管滿足屋面排水要求，1W-1E軸選用雨水管管徑為300mm；3W-1W及3E-1E軸的選用雨水管管徑均為350mm；1/4W-3W軸、1/4E-3E軸、6W-1/4W、6E-1/4E軸選用雨水管徑均為300mm；北側(cè)（6）到發(fā)線與南側(cè)到發(fā)線情況相同。

三、高架鐵路線正下火車站站房橋建合一區(qū)域正線橋梁部分防排水設(shè)計(jì)淺析

為保證鐵路橋梁的耐久性，橋梁結(jié)構(gòu)的頂面均鋪設(shè)密閉有效的防設(shè)施，防排水系統(tǒng)由防水層、保護(hù)層、泄水管組成。

為保證橋面排水通暢，有砟軌道橋面排水一般采用采用兩側(cè)排水方式，擋砟墻及電纜槽的積水均通過擋砟墻內(nèi)側(cè)泄水管排出，橋梁頂面擋砟墻內(nèi)側(cè)設(shè)置2%的人字型排水坡，在擋砟墻內(nèi)側(cè)橋面板沿縱向間距4m設(shè)置外徑為160mm的PVC泄水管。當(dāng)梁體設(shè)于平坡上時(shí)，保護(hù)層施工時(shí)，可根據(jù)泄水孔位置沿縱向設(shè)置不小于3%左右的的流水坡。

1/4橋面匯水示意圖

當(dāng)橋下建筑或環(huán)境等對(duì)橋梁排水有要求時(shí)，橋面客車采取集中排水方式，為避免雨水直接排放，一般采取沿著橋面下翼緣板或腹板設(shè)置縱向橋面集中排水管將橋面排水收集后匯至橋墩，再順橋墩引入地下管網(wǎng)，其中根據(jù)排水量或?qū)嶋H情況可單孔或多孔匯流后引致橋墩后引入地下管網(wǎng)，集中排水的橫斷面及縱斷面示意圖如下：

集中排水橫段面示意圖

四、維保養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)

高架鐵路線正下火車站站房范圍內(nèi)承軌層的保護(hù)層及防水層均位于道砟下方，維修養(yǎng)護(hù)不易，施工質(zhì)量尤為重要。設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)積累來校核，主體結(jié)構(gòu)一般不會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，實(shí)際維修養(yǎng)護(hù)工作量較少，當(dāng)發(fā)現(xiàn)承軌層局部位置滲水漏水時(shí)，可局部或整跨替換保護(hù)層及防水層。維養(yǎng)部門應(yīng)定期對(duì)承軌層防排水相關(guān)附屬工程進(jìn)行檢查，尤其在大雨大風(fēng)極端天氣時(shí)，應(yīng)增加檢查頻次，擴(kuò)大檢查范圍，及時(shí)排除相關(guān)隱患，可有效避站內(nèi)漏水隱患問題。