荆州站雨棚雨水管进柱的研究与实践

摘 要 本文以荆州站无站台柱雨蓬为例，介绍将虹吸式雨水管隐蔽安装在带斜叉的钢管柱内的设计研究及施工过程。

关键词 虹吸雨水管 带斜叉钢柱 设计研究

随着汉宜铁路的通车运行，我院设计的荆州站站房以其舒展大气的造型，精致优美的细节和极具地方特色的形象获得了社会各界的好评。在项目设计与施工过程中，我院出于美观的考虑对站台雨棚设计了虹吸雨水管进钢柱隐蔽的方案。这种“管中管”的设计虽然在实施过程中遇到了各种困难，但最终得以实现，具有一定的推广应用价值。

一、工程概况

新建设的荆州站位于荆州中心城区的西北角，距城市商业中心的距离约5.7公里。车站所属地形开阔、平缓，地势较低。预计旅客年发送量为400万人，日均旅客发送量12055人，旅客最高聚集人数为2500人。

车站采用线侧平式布局，“下进下出”进站模式。站房位于线路南侧，设计规模11980平方米，采用189M X 39M的“一”字型的平面，布局紧凑。车场布置5台面8线，设有1个16米宽的基本站台和2个12米宽的中间站台。站台长550米，采用无站台柱雨棚覆盖，设置8米宽进站地道和12米宽出站兼行包地道各一座。站台面与站房首层有5.1米的高差，基本站台与站房脱开10米，设有环形消防通道

二、站台雨棚设计

荆州站无站台柱雨蓬以站房为中心对称布置，覆盖面积为35536平方米。雨棚结构设计采用钢管柱+管桁架结构，在轨间仅立两排钢柱，跨过3个站台。雨棚顺轨向长450米，纵向桁架跨度分别是18米或24米；垂轨向在站房范围外，第一跨跨度53米，悬挑23.15米；在站房范围内为两跨，第一跨跨度53米，第二跨的跨度29.9米，和站房砼柱的牛腿铰接连接。雨棚柱设计为直径800mm，壁厚12mm的中空圆形钢柱。钢柱内部的基座部分浇注混凝土，柱顶分四叉，做了一个托盘式样的铸钢件和桁架的下弦焊接连接。金属屋面设在桁架的下弦，使得站台面以上的雨棚空间整洁，视角效果良好。

荆州站站台雨蓬总汇水面积25139平方米，采用虹吸排水系统在管路内部形成了压力（包括正压和负压）。设计降雨强度按50年重现期考虑，共设50个单管单斗系统，采用DN75雨水斗24个，DN100雨水斗26个。雨水管采用的HDPE管材是一种新型的聚乙烯材料，其抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀、耐磨损的特殊性能相对于其他管道更先进。由于HDPE管道的柔性好，重量轻，所以一般先预制，后连接安装。连接时，利用对口热熔焊法，保证密封性能达到虹吸原理要求。

三、雨水管进柱的方案研究

雨水管进柱隐蔽的常规做法是：落水管从柱顶进入柱内空腔至柱脚侧向拐出柱子，再进入轨间排水沟，柱顶与屋面雨水沟间常采用顺斜叉方向外露的一小段雨水管连接，例如长沙南站。从来没有雨水管进斜叉柱的工程先例。本工程设计的落水管不但要求进入直柱的空腔，还要求进斜叉柱内的空腔，要最大限度地保证雨水管不外露。

面对困难，建筑、结构和给排水专业多次召开会议，专题研究讨论雨水管进斜叉柱的方案。由于钢柱直径较小，人无法进入到柱内操作，在保证虹吸管道牢固的前提下，与钢结构工程协调合理的施工顺序成了方案成立的前提。为此我们做了多方案的比较。

方案一、先立雨水管再焊接钢柱

虹吸雨水管是采用HDPE管材，热熔融后连接密封在管路内部形成了压力（包括正压和负压）。这种材料不耐高温，在100℃左右就会变形熔化。为此我们在业主的协调下和施工单位一起做了一次工厂测试。实验表明将雨水管紧靠钢板放置，钢板进行对接焊，焊接高温下5分钟内雨水管就产生了严重变形。而现场钢柱和四叉柱顶连接的焊接施工时间估计在30分钟左右，先立好雨水管再焊接钢柱的方案不能保证雨水管的安全性，不可行。

方案二、先立钢柱再穿雨水管

雨水管采用现场对口热熔焊法连接，人工施工需要一定的操作空间。给排水专业通过与虹吸厂家沟通配合，提出在雨水管进柱和出柱的两头分别预留对穿的两个直径500mm的圆孔给后期施工操作预留条件。但在直径800mm壁厚12mm的钢管柱上留两处这么大的孔会极大削弱钢柱的承载能力，危害主体结构的安全，此方案也不可行。

方案三、同步进行安装

经过多方沟通比较，最终选定了将虹吸雨水管的对接安装和钢结构工程焊接安装同步进行的方案。（附图1）

四、实践环节

一根雨棚柱的安装全过程施工工艺流程分三个部分，具体操作如下：

4.1柱脚施工

在钢柱基础施工过程中，同步完成预埋钢柱脚。在钢管柱脚的短柱内做虹吸雨水管出柱脚部分的安装。雨水管在预埋钢柱内用钢圈支架固定好后，将雨水管出钢柱的侧面封闭，然后浇筑砼。

4.2柱身施工

在柱身部分钢柱安装前，先将柱身高度范围内的虹吸雨水管与已安装在柱脚管内的雨水管对接接长。由于自由高度较高，为避免接长后的雨水管弯折断裂，需设置同雨水管等高的钢方通固定雨水管。之后从上部将雨棚柱吊装就位、焊接固定，并将支撑雨水管的钢方通焊接固定在雨棚柱钢管内壁上。焊接过程注意对内部雨水管的保护，防止焊接高温对雨水管变形的影响。

4.3柱顶施工

柱头设计的是一个树形四叉铸钢件，其中只有一个支管内有虹吸雨水管穿过，其他支管相对简单后安装。

支管内的雨水管安装是技术难点。要先将支管内直段雨水管在地面穿好，弯头部位从斜叉柱铸钢件顶部预留孔（直径190mm）穿出，将短管与直段管热熔对接接长。之后将穿好虹吸雨水管的支杆先拼装在树形柱头构件上，拼装过程中对内穿雨水管的支杆加强保护；在地面依次焊接好其他三个“树枝”后再将树形铸钢件含柱头整体吊装至钢立柱柱顶，空中焊接固定。最后通过柱顶预留操作孔（直径250mm）将柱身内雨水管与支杆内雨水管进行热熔焊接。

整个安装过程中钢结构施工与雨水管连接不断交替进行，既要保证焊接质量，又要避免磕碰已安装好的虹吸雨水管，有一定的施工难度。之后现场所有雨棚柱按此方案大范围铺开施工。

五、总结

经过几个雨季和冬季的观察，荆州站站台雨棚虹吸雨水系统运转正常，排水通畅，雨水管隐蔽巧妙，站台美观视觉效果好。站台雨棚虹吸雨水管进斜叉钢柱的设计为今后类似工程的设计和施工提供了借鉴的经验和依据。

一个看似简单的设计背后需要多项技术措施的支撑，需要建筑、结构和给排水等多专业的协调配合，需要设计、施工和业主各方的齐心协力，更需要建筑师的全心投入和坚持不懈。在设计协调过程中，我们多次有遇到困难想要放弃的时候，都是靠建筑师坚持下去想各种方法，一条路不通就再换一条路。这一次设计真正是在不断深化研究中得以实现的。建筑师们只有重视“深化设计”才能实现最初的设计理想。