浅谈铁路隧道口雨棚设计

摘要：结合铁路建设和城市的发展，本文以石家庄隧道出入口雨棚设计方案为实例，重点探讨了如何结合铁路特点和城市特色进行铁路下穿城区隧道的雨棚设计，最大限度的融合铁路及城市的要求进行设计的方法。

关键词：下穿城区；隧道口雨棚；设计方法

Abstract: With the development of railway construction and city, design of tunnel entrance canopy in Shijiazhuang as an example, discussed the canopy design in city tunnel according to the railway and city characteristics of railway, railway and city to maximize the request design method.

Key words: beneath the city； tunnel entrance canopy; design method

中图分类号：U453.1 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

引言

随着铁路建设的不断发展，为了铁路与城市发展和谐发展，更多的在市繁华中心区通过铁路隧道入地来避免与城市争夺地面土地资源，并且防止铁路对城市的割裂作业。

从地图上俯瞰石家庄，京广、石太、石德铁路在省会呈十字形交叉，特别是京广铁路从城市中心穿过，把主城区东西分割，而东西向交通是石家庄市交通的主流向，巨大的车流穿地道桥而过，造成石家庄城区的交通瓶颈。石家庄市因铁路而发展，以火车站为中心，西起维明街，东到体育大街，北起和平路，南至槐安路，在这约 20 平方公里的区域内，集中布置了省、市行政中心，文化活动中心，交通中心，通讯中心，金融中心，商业中心，省、市医疗中心，以及两个小商品市场，中心区人口密集，交通压力巨大，市区 40%的交通出行集中在中心区。同时铁路如果穿城而过对城市中心区交通造成的压力势必雪上加霜。铁路入地成为行之有效的结局方案。石家庄隧道的建设从根本上解决的铁路对城市分割带来的影响，随着铁路和城市建设的不断发展，会有更多的穿城铁路采用下穿隧道的方式来解决铁路与城区发展的矛盾，而隧道雨棚的建设不仅为隧道提供了防护，也是铁路隧道更加和谐的融入城市的景观之中，更可能成为城市的特色景观。

1．隧道雨棚设计概况：

石家庄穿城入地的六线隧道工程是全国首例，也是我国规模最大的下穿城市铁路隧道工程，自石家庄北部义堂路入地，至槐中路出地，全长4980米。位于义堂路附近的隧道入口为两孔四线隧道，为两联孔4线隧道。石青客运专线及石德线通过1、2线出入口引入隧道内，出口为三连孔6线隧道。因此共设4个隧道出入口，北侧的1、2线、位于义堂路附近的4线入口及南侧槐中路的6线出口，4处隧道出入口至线路变坡点长度470米至690米不等，如此长度范围内汇集的雨水如果不加控制汇入隧道内，就会危及旅客及隧道安全。为了防止雨水进入六线隧道内，需要分别在4处隧道出入口分别设置隧道口雨棚。六线隧道设置的4处进出口雨棚也成为我国规模最大的隧道雨棚工程。

以下着重介绍4处进出口雨棚中跨度最大的6线出口雨棚：雨棚覆盖面积近2万平米，长度为456米，雨棚宽42米，高14米，雨棚纵向设计坡度为12.17‰。雨棚结构采用轻型钢结构和钢筋混凝土结合，主体结构为单层混凝土结构，垂直于股道方向的梁为钢筋混凝土弧形梁，弧形梁两侧向外挑2.5m。屋面为轻型钢结构，面层为直立锁边银灰色镀铝锌压型钢板。封檐板采用氟碳喷涂处理的铝单板。隧道雨棚结构结合了钢筋混凝土结构的坚固耐用便于维护的特点，又有钢结构跨度大，结构轻巧，美观便于施工的优点。通过经济技术比较，最终确定雨棚沿股道方向柱间距12m最为经济合理，雨棚柱采用钢筋混凝土圆柱，雨棚柱均与下部的路基挡墙结合，由路基挡墙承载并分散雨棚的荷载，因此路基挡墙也采用了非标准设计，每块挡墙结构长度也采用了12米与雨棚柱距相同。垂直于股道方向立四排柱，分3跨，中间两柱跨度13m，两侧柱跨度12m，每跨设2条线路共6线，总跨度为37m。

2．雨棚防排水设计：

长度覆盖整个隧道出入口坡道并与隧道出入口无缝结合。雨棚底部设置有路基挡墙，及保护隧道口又防止两侧地面雨水流入隧道内。雨棚顶部为舒缓的弧形雨水自然流到两侧地面，在路基挡墙外2米范围内设置混凝土散水，散水至排水沟4米范围内为混凝土硬化地面，雨水最后汇入地面排水沟排入市政。一旦雨棚两侧有部分飘雨进入隧道出入口斜坡，隧道进出口洞门处还都设有截水沟，可以把沿斜坡进入的雨水挡住。排入隧道内截水沟两侧有积水井，通过机拍泵站及时排入城市雨水管网。

3．隧道雨棚空气动力设计：

列车高速进入隧道时，空气流动因受到隧道壁面的限制而被阻滞，使列车前端静止的空气受到压缩，从而形成压缩波。当列车尾部进入隧道后，由于列车尾部的压力低于大气压，原先经过环状空间流到隧道入口外的空气改变流向，变成流入列车后方的隧道空间，而且隧道外的空气也流入该空间。并且，因经环状空间流入车后隧道空间的空气流量小于列车所排挤开的空气流量，于是在列车尾部形成了低于隧道洞口外大气压的压力区，即产生膨胀波。压缩波和膨胀波均以音速向前传播，到达隧道出口后，以不同形式的波反射回来，朝入口端传播，如此不断反复。因此如果雨棚采用封闭的环状空间结构，动车进出产生的压缩波和膨胀波会对雨棚结构产生巨大影响。因此为避免封闭的环状空间结构，雨棚两侧开敞设计，保证的足够的通透面积，最大程度减少动车运行对雨棚结构的影响。

4.隧道口雨棚景观设计：

从景观设计的观点来看,传统的设计缺少对旅客和观者的考虑,仍然是仅以功能为目的的设计概念.景观设计则强调从旅客和观者的心理学印象出发,以提高旅客和观者的舒适性为目的,把隧道洞口放在城市重要景观的位置上来研究。隧道洞口开挖改变了周边的城市环境,洞口及坡面的挡墙以及附属突出的构筑物对地区局部景观产生极大的影响。隧道口雨棚景观设计从创造与周围环境协调的角度出发,使隧道洞口的设计在满足基本功能的同时,达到既与周边环境有机融合又成为景观亮点的目的。

石家庄隧道洞口属于端墙式洞口，结构合理，外形简练刚硬，但作为城市景观，则太过冰冷，使人产生疏离感，与石家庄城市充满活力的城市风貌不够融合。因此隧道雨棚屋面造型方面采用了轻盈柔和的弧形设计。在雨棚的色彩方面：梁柱用浅灰色隐形于背景，而突显了的白色的弧形雨棚屋面。

雨棚作为联系铁路隧道与城市景观的纽带，将铁路功能性为主的工业设计风格巧妙融合到了城市景观之中，修长的雨棚从地面逐渐抬升至空中，避免了铁路突然出现在城区的突兀，从心理的角度，反而勾起观者的遐想空间，对动车从隧道出现产生期待。

5.结语：

随着石家庄六线隧道的建成使用，铁路将城市分割为桥东桥西的局面逐步结束，使沿线土地更合理地利用，周围商业区也将更好地连片发展。石家庄市城区道路建设完全在平面上进行，原本被铁路阻隔的道路系统将得到完善，十多条路段就能够平面连通，石家庄市中心可全面实现东西方向交通道路融合，进而优化原来铁路隔断的城市网络结构不合理的局面，提升城市的品位和形象，使交通枢纽优势更加凸显，提高物流、人流和辐射能力，增强经济社会发展的活力。

作为铁路隧道重要的组成部分，连通铁路隧道与城市的六线隧道雨棚，也将发挥它应有的作用：除了向城市展示了更加有亲和力、更加人文关怀的铁路形象以外；而更为印象深刻的是，它也将成为矗立在石家庄这座活力城市中心的标志性景观之一。

参考文献：

[1] 关向群西南交通大学《隧道洞口景观设计实用方法的研究》博士学位论文2004

[2] 王秀珍； 刘堂红 包头铁道职业技术学院铁道机车车辆系； 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室；《时速350km动车组过隧道气动效应分析》铁道科学与工程学报2013（01）

[3]许跃彬《铁路入地拓展城市新空间》石家庄日报/2008 年/4 月/22 日/第 009 版