基于虹吸式屋面雨水排水施工工藝的探討

湯 標(biāo)

摘要:虹吸雨水排水系統(tǒng)具有管徑小、管道安裝要求空間小、懸吊管沒有坡度要求等優(yōu)點(diǎn),作為一種新的施工工藝,虹吸雨水排水系統(tǒng)效率高、工期短、質(zhì)量可靠、工程費(fèi)用經(jīng)濟(jì),在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。文章介紹了虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的工藝原理,闡述了具體的施工工藝及質(zhì)量控制措施,僅供參考。

關(guān)鍵詞:虹吸式;屋面排水系統(tǒng);工藝原理;排水施工

中圖分類號(hào):TU992文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0160-02

虹吸排水系統(tǒng)施工技術(shù)一般適用于機(jī)場(chǎng)、車站、工業(yè)廠房等屋面匯水面積大的公共建筑,尤其是平屋面的情況,由于跨度較大單純依靠建筑或結(jié)構(gòu)找坡方式,整個(gè)屋面防排水所需的高度是非常驚人的,而且重力流排水基于非滿流無壓設(shè)計(jì),室內(nèi)懸吊管安裝滿足排水坡度,不僅占用過多的室內(nèi)空間,同時(shí)過多的雨水立管及過大的雨水管管徑也會(huì)給二次裝修帶來很多難題。因此,在大面積屋面排水施工中,虹吸排水系統(tǒng)施工技術(shù),作為一種新的施工工藝,效率高,工期短,質(zhì)量可靠,工程費(fèi)用經(jīng)濟(jì),在建筑領(lǐng)域的使用將更為廣泛與合理。

一、工藝原理

倒虹吸壓力雨水排放系統(tǒng)是采用特殊設(shè)計(jì)的雨水斗,使雨水在很淺的天溝水深下,利用建筑物與地面的高差所產(chǎn)生的水頭,經(jīng)過準(zhǔn)確的計(jì)算來調(diào)節(jié)管道的配置,以平衡管網(wǎng)的壓力及流速,在管道中產(chǎn)生局部真空,使雨水斗及水平管內(nèi)的水流獲得附加的壓力,形成虹吸現(xiàn)象。利用此作用,極大地加快水在排水管內(nèi)的流速,快速排放屋面雨水。

1.虹吸產(chǎn)生共經(jīng)過五個(gè)流態(tài)(如圖1所示):

波動(dòng)流(a)→脈沖流(b)→拉拔流(c)→泡沫流→(d)→滿管流(e)。

2.虹吸產(chǎn)生的四個(gè)過程:

(1)降雨初期雨量較小,系統(tǒng)處于重力流狀態(tài),見圖2(a)。

(2)隨著降雨量增大,管道充滿度逐漸升高,流速逐漸提高,見圖2(b)。

(3)降雨量再增大,系統(tǒng)出現(xiàn)間歇式虹吸現(xiàn)象并逐步趨于穩(wěn)定,見圖2(c)。

(4)降雨量進(jìn)一步增大,系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài),穩(wěn)定且全面的系統(tǒng)虹吸形成,見圖2(d)。

二、排水系統(tǒng)施工工藝

(一)施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→預(yù)埋預(yù)留吊件→支架制作安裝→天溝防漩渦雨水斗安裝→排水支、干管安裝→灌水通水試驗(yàn)→全面檢查→交工驗(yàn)收。

(二)操作要點(diǎn)

1.雨水斗安裝。虹吸系統(tǒng)的雨水斗與普通雨水斗的主要區(qū)別在于有結(jié)構(gòu)獨(dú)特的空氣擋板,空氣擋板不僅能有效地阻止空氣進(jìn)入尾管,而且對(duì)由空氣擋板下而流人尾管的雨水具有整流作用。雨水斗由不銹鋼底盤、夾圈、空氣擋板等幾個(gè)部件組成。

在天溝安裝完畢后,在核對(duì)圖紙準(zhǔn)確無誤的前提下,依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙安裝防旋渦雨水斗。具體步驟是:在設(shè)計(jì)位置殲孔一對(duì)開孔位置進(jìn)行防銹處理一安裝虹吸式雨水斗在天溝底部,螺栓連接,墊橡膠墊一個(gè)調(diào)整雨水斗水平度至符合設(shè)計(jì)要求的一個(gè)擰緊螺絲。固定一覆蓋臨時(shí)保護(hù)蓋以防雜物進(jìn)入雨水斗。

2.安裝管道固定(懸吊桿)系統(tǒng)。安裝管道系統(tǒng)前應(yīng)按設(shè)計(jì)位置安裝固定(懸吊桿)系統(tǒng)。(1)對(duì)懸吊水平管道的方形導(dǎo)管系統(tǒng),按設(shè)計(jì)數(shù)量和位置先把安裝片焊接在鋼結(jié)構(gòu)上,若為混凝土結(jié)構(gòu),則用膨脹螺栓把安裝片固定在混凝土上,用螺桿、騎形卡、管卡緊固裝置固定30mm×30mm×2mm的鍍鋅方鋼管,調(diào)整水平度至符合設(shè)計(jì)要求,以便安裝水平管道;(2)對(duì)立管的固定裝置,同樣按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定將安裝片固定在柱子或墻壁上,以便安裝立管管卡。

3.水平管與立管的安裝。管道安裝系統(tǒng)通常按照屋面雨水斗→支管→水平管→立管的安裝順序施工。管線的安裝關(guān)鍵是定位準(zhǔn)確,特別是彎頭、大小頭、三通等處的定位。要注意系統(tǒng)圖中的所有管道長度的度量均以管道中心為準(zhǔn),所有彎頭、三通、變徑接頭均以連結(jié)管中心交點(diǎn)為準(zhǔn)。要特別注意水平管的標(biāo)高不能任意變動(dòng),以免破壞虹吸條件。安裝時(shí)要特別注意管道的配置,因?yàn)橛晁诠艿乐醒刂鼙诹鲃?dòng),當(dāng)條件具備產(chǎn)生虹吸時(shí)也有一個(gè)過程:由重力流發(fā)展為脈沖流,再發(fā)展為氣液混合流,最后為滿管流。因此,施工過程中要注意正確配置管道,采用“順?biāo)狈绞?保證管道不進(jìn)入空氣。

4.排水系統(tǒng)試驗(yàn)。虹吸系統(tǒng)安裝后,必須按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行灌水試驗(yàn)和通水試驗(yàn)。具體檢驗(yàn)方法是將管道灌滿水,高度必須到每根立管上部的雨水斗,檢驗(yàn)方法為灌水試驗(yàn)持續(xù)1h,不滲不漏為合格。

三、材料準(zhǔn)備

(一)防旋渦雨水斗

標(biāo)準(zhǔn)型的虹吸雨水斗,是由不銹鋼雨水斗底盤、不銹鋼夾圈、空氣隔板、格柵外罩蓋組成,其各部分有不同的結(jié)構(gòu)功能。雨水斗置屋面層巾,上部蓋有進(jìn)水格柵。降雨過程中,雨水通過格柵蓋側(cè)面進(jìn)入雨水斗,當(dāng)屋面匯水達(dá)到一定高度時(shí),雨水斗內(nèi)的反渦流裝置將阻擋空氣從外界進(jìn)入同時(shí)消除渦流狀態(tài),使雨水平穩(wěn)地淹沒泄流進(jìn)入排水管。

(二)系統(tǒng)管道

管道作為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)最主要的部分,而管道的變徑可以加速雨水的排放和流量,必須確保系統(tǒng)安全可靠,高效持續(xù)的運(yùn)行。虹吸式系統(tǒng)作為一個(gè)特殊的排水系統(tǒng),正常工作運(yùn)行時(shí)管道內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài),因此管道的管壁必須具備相當(dāng)?shù)某袎耗芰?管道接口必須完全地密封防止空氣進(jìn)入管道內(nèi)出現(xiàn)氣團(tuán),破壞虹吸作用。同時(shí)管道要具有較高的防火性能,并且做到盡可能降低噪聲,吸收震動(dòng),抗擊沖擊外力,最大程度滿足抗溫度變化引起的形變。目前虹吸式雨水管道系統(tǒng)一般采用HDPE管黏接。

雨水管道連接采用熱熔連接,施工時(shí)的關(guān)鍵在于:熱熔連接工具的溫度控制應(yīng)精確,加熱而溫度應(yīng)均勻,加熱面結(jié)構(gòu)應(yīng)符合焊接工藝要求。熱熔連接加熱時(shí)問、加熱溫度和施加的壓力以及保壓冷卻時(shí)間,應(yīng)符合管材、管件以及管道附件生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)定。在保壓、冷卻期間不得移動(dòng)連接件或在連接件上施加任何外力。

(三)機(jī)械設(shè)備

本技術(shù)以HDPE管連接為主要施工工藝。

1.固定件連接設(shè)備:手提式電弧焊機(jī)。

2.管件連接設(shè)備:HDPE管切割機(jī)、HDPE管熱熔對(duì)焊機(jī)。

四、質(zhì)量控制

(一)原材料質(zhì)量控制

不銹鋼構(gòu)件的質(zhì)量和尺寸應(yīng)附和國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,管材與管件之間的連接可采用焊接式、法蘭式或溝槽式。焊接、法蘭連接應(yīng)二次鍍鋅。HDPE管材應(yīng)采用不低于PE80的高密度聚乙烯原材料制造;管材的縱向回縮率不應(yīng)大于3%。管材的內(nèi)外表面應(yīng)光滑平整、壁厚均勻、無劃痕、外壁顏色為黑色,且具有抗紫外線的能力。管材外壁應(yīng)標(biāo)注供應(yīng)廠名稱、產(chǎn)品型號(hào)、尺寸、生產(chǎn)日期、原材料型號(hào)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等。管材端口必須平整,且端面應(yīng)垂直于管材的軸線以利于熱熔對(duì)焊。管材供應(yīng)廠家應(yīng)提供管材耐正壓和負(fù)壓的檢測(cè)報(bào)告,并進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(二)管道固定件安裝控制

管道固定件應(yīng)能承受滿流管道的重量及高速水流產(chǎn)生的作用力,并能承受熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生的軸向應(yīng)力。其位置準(zhǔn)確。埋設(shè)平整,與管道接觸應(yīng)緊密,且不得損傷管道表面。HDPE管懸掛點(diǎn)間距及錨固管卡間距見表1:

(三)管道安裝質(zhì)量控制

高密度聚乙烯(HDPE)管應(yīng)采用熱熔對(duì)焊連接或電熔連接,管道切割時(shí)應(yīng)采用管道切割機(jī),切口應(yīng)垂直于管中心線。水平管安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制管路的水平度,安裝過程中隨時(shí)采用水準(zhǔn)儀抄測(cè)高程,偏差小于30mm,嚴(yán)禁出現(xiàn)倒坡現(xiàn)象;立管的安裝應(yīng)采用鉛錘控制垂直度,調(diào)整偏差小于15mm。

(四)灌水試驗(yàn)

虹吸系統(tǒng)安裝完成后,進(jìn)行灌水試驗(yàn),具體檢驗(yàn)方法為將管道系統(tǒng)灌滿水,高度必須到每根立管上部的雨水斗,灌水試驗(yàn)持續(xù)1h,不滲不漏為合格。

五、技術(shù)參數(shù)比較

重力排水系統(tǒng)和虹吸排水系統(tǒng)中雨水斗和雨水立管的最大設(shè)計(jì)瀉流量見表2、表3:

通過上述比較可以看出,與重力排水系統(tǒng)相比,虹吸雨水排水系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)管徑小;(2)管道安裝要求空間小;(3)懸吊管沒有坡度要求,可為管道安裝提供方便和靈活性,節(jié)省建筑空間;(4)下水道連接管和埋地管道少,地下工程量小;(5)由于流速大,系統(tǒng)保持較好的排清作用;(6)管道所采用的高密度聚乙烯(HDPE)管為新犁建材,是管材市場(chǎng)的新趨勢(shì),與其他管材相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50015-2003)[S].

[2]虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程(CECS183:2005)[S].

作者簡介:湯標(biāo)(1967-),男,湖南長沙人,溫州市建設(shè)監(jiān)理有限公司工程師,研究方向:建筑工程監(jiān)理。