虹吸式雨水排水系統(tǒng)在屋面工程中的施工技術(shù)探討

周智同

【摘 要】隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，超大型建筑不斷涌現(xiàn)，虹吸排水應(yīng)用于大型建筑屋面雨水排水系統(tǒng)較之重力流排水系統(tǒng)顯示出較大的優(yōu)越性，虹吸式屋頂雨水系統(tǒng)的原理就是依靠特殊的雨水斗的設(shè)計(jì)，實(shí)行氣水分離，從而使雨水立管中為滿流狀態(tài)，當(dāng)立管中的水達(dá)到一定的容量時(shí)，虹吸作用就產(chǎn)生了。在降雨過(guò)程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個(gè)系統(tǒng)得以令人驚奇的快速排除屋頂上的雨水。本文通過(guò)工程實(shí)踐提出相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，以供借鑒。

【關(guān)鍵詞】虹吸式；屋面雨水；施工技術(shù)

一、虹吸形成過(guò)程及其優(yōu)勢(shì)分析

屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)是利用屋頂專用雨水漏斗實(shí)現(xiàn)氣水分離。開(kāi)始時(shí)由于重力作用，使雨水管道內(nèi)產(chǎn)生真空，當(dāng)管中的水呈壓力流狀態(tài)時(shí)，形成虹吸現(xiàn)象，不斷進(jìn)行排水，最終雨水管內(nèi)達(dá)到滿流狀態(tài)。在降雨過(guò)程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個(gè)系統(tǒng)得以快速排放屋頂上的雨水。對(duì)大型屋面可“分區(qū)排水”，整個(gè)屋面排水系統(tǒng)可由數(shù)個(gè)子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)一個(gè)天溝，這樣天溝可避開(kāi)伸縮縫。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是當(dāng)天溝內(nèi)雨水深度達(dá)到一定深度時(shí)，首先是尾管充滿水達(dá)到虹吸條件，繼而使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生虹吸，即可使天溝雨水快速排放。因虹吸排水流速很大，要通過(guò)消能井再排入市政雨水排水系統(tǒng)。而當(dāng)雨量較小時(shí)，該虹吸系統(tǒng)也只有做為重力流系統(tǒng)使用。這樣，虹吸排水系統(tǒng)可用比重力流排水系統(tǒng)小得多的管線能排出幾十年一遇的暴雨雨水。此外，在相同排水量的情況下，虹吸排水系統(tǒng)所需的斗前水深要小于重力流系統(tǒng)。虹吸系統(tǒng)所用管徑不僅比重力流小，而且可比重力流“少”。即一個(gè)橫管，一個(gè)立管，可以上接十余個(gè)雨水斗，而重力流系統(tǒng)則需要多根立管。此外，虹吸系統(tǒng)的橫管可以水平安裝，而重力流系統(tǒng)其橫管必須有不小于5‰的坡度，將使橫管末端降低，從而影響使用空間或影響建筑結(jié)構(gòu)處理。虹吸系統(tǒng)的立管因數(shù)量少，可利用樓梯間、立柱旁等處敷設(shè)，不占用更多的使用空間，橫管也可以敷設(shè)在非敏感的公共走廊等處。

二、虹吸式排水系統(tǒng)組成

（一）雨水斗

一般來(lái)說(shuō)，雨水斗的設(shè)計(jì)是整個(gè)虹吸系統(tǒng)的能否按設(shè)計(jì)要求工作的關(guān)鍵所在之一，它的穩(wěn)流性越好，產(chǎn)生虹吸所需的屋面匯水高度越低，總體性能就越優(yōu)越。

標(biāo)準(zhǔn)型的雨水斗，是由雨水斗底盤、夾圈、空氣隔板、格柵外罩蓋組成。另外根據(jù)需要可提供通用型的絕緣底座，固定件，法蘭片，焊接片，防火保護(hù)帽，微型加熱電圈等配件。雨水斗材質(zhì)為HDPE、鑄鐵或不銹鋼。其各部分有不同的結(jié)構(gòu)功能。雨水斗置屋面層中，上部蓋有進(jìn)水格柵。降雨過(guò)程中，雨水通過(guò)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(méi)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?，管道接口必須完全的密封防止空氣進(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。

三、虹吸系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

（一）我國(guó)大約在 2001 年開(kāi)始應(yīng)用虹吸雨水排水系統(tǒng)，而且發(fā)展很快，需要安裝的工程也很多，但是從目前看來(lái)中國(guó)的專業(yè)的虹吸系統(tǒng)的安裝隊(duì)伍非常缺乏。缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍會(huì)直接將系統(tǒng)安裝錯(cuò)誤，直接破壞了虹吸，并且可能會(huì)留有隱患，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，將造成不可估計(jì)的損失，因此施工隊(duì)伍必須經(jīng)過(guò)專業(yè)廠家的施工專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)才能準(zhǔn)以施工。

（二）國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院所出虹吸施工圖紙一般不能直接用于施工，其施工圖必須由專業(yè)廠家進(jìn)行深化設(shè)計(jì)后才能施工，施工費(fèi)用較傳統(tǒng)重力雨水排放系統(tǒng)高。

四、虹吸排水的施工要點(diǎn)

（一）雨水斗安裝

在安裝雨水斗之前，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，在屋面防水層施工前安裝不銹鋼底盤放在預(yù)留孔的正上方，確保底盤與面板頂面標(biāo)高保持一致，同時(shí)用混凝土封堵尾管與預(yù)留洞之間的空隙。在混凝土封堵完成后，土建方開(kāi)始進(jìn)行防水施工，但要保證防水層不超過(guò)規(guī)定界限。防水施工完成后，安裝夾圈，防水保護(hù)層及找平層做到夾圈的邊緣。在屋面工程結(jié)束，管路系統(tǒng)安裝完畢后安裝空氣擋板或隔柵防護(hù)罩。雨水斗以不銹鋼底盤、夾圈、空氣擋板等幾個(gè)部件組成，不銹鋼底盤固定安裝在天溝，上面安裝空氣擋板，下面有接尾管的短節(jié)，因而雨水斗的定位安裝就是其不銹鋼底盤的定位安裝。不銹鋼底盤起“承上啟下”的作用，安裝前要注意核實(shí)定位尺寸及標(biāo)高。

（二）水平管與立管的安裝

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)圖中標(biāo)注的所有管道長(zhǎng)度的度量均以管道中心為準(zhǔn)，所有彎頭、三通、變徑接頭均以與聯(lián)接管中心交點(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)橐后w在管道中沿著管壁流動(dòng)，當(dāng)條件具備產(chǎn)生虹吸時(shí)也有一個(gè)過(guò)程：由重力流發(fā)展為波浪流，再發(fā)展為氣泡混合流，最后為滿管流。因此，施工過(guò)程中要注意正確配置管道，采用“順?biāo)狈绞剑ＷC管道不進(jìn)入空氣（同時(shí)，要注意尾管的有效長(zhǎng)度），大小頭在水平管和立管上的連接如圖所示。

（三）尾管的安裝

關(guān)鍵是尾管的安裝時(shí)間應(yīng)放在“最后”，即必須在天溝全部土建施工完成、清潔后，與雨水斗的空氣擋板同步施工，以完成整個(gè)虹吸系統(tǒng)的施工。因?yàn)槲补苓^(guò)早的連接，會(huì)使虹吸系統(tǒng)的管線過(guò)早投入運(yùn)行，而天溝的水泥砂漿等會(huì)隨雨水流入并在水平管與立管管壁凝固結(jié)塊，而使虹吸系統(tǒng)失去其功能，一旦造成這種情況，處理起來(lái)代價(jià)很高。因此，在施工合同中就應(yīng)與建設(shè)方說(shuō)明，虹吸系統(tǒng)不可作為施工期間的雨水排水用。

（四）抓好圖紙會(huì)審工作

因虹吸系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)精確計(jì)算而設(shè)計(jì)的，任何改動(dòng)都需要經(jīng)計(jì)算確認(rèn)。因此，要在施工前，通過(guò)圖紙會(huì)審，重點(diǎn)確認(rèn)系統(tǒng)的定位與標(biāo)高以及與其它專業(yè)安裝有無(wú)沖突，以盡量減少日后施工中的改動(dòng)。其次，通過(guò)圖紙會(huì)審，確認(rèn)土建圖紙上雨水斗預(yù)留洞及管線穿墻（或樓板）處預(yù)埋套管等位置是否準(zhǔn)確，有無(wú)遺漏。這樣在土建主體施工過(guò)程中只派1人跟進(jìn)檢查其預(yù)留與預(yù)埋是否正確即可，而當(dāng)全面施工條件具備時(shí)才集中力量進(jìn)場(chǎng)完成主要安裝工作量。之后，當(dāng)具備竣工條件時(shí)再安排適當(dāng)力量集中完成雨水斗的空氣擋板安裝及尾管的連接，從而提高工效。

五、結(jié)束語(yǔ)

虹吸雨水系統(tǒng)作為近些年來(lái)逐漸興起的新工藝，它的出現(xiàn)最大限度的解決了工業(yè)廠房、體育館、火車站等大跨度、大建筑面積屋面的雨水排放難題，節(jié)約了建筑空間，使得建筑物的設(shè)計(jì)變得更加靈活。相信隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，虹吸雨水系統(tǒng)一定會(huì)得到更加廣闊的運(yùn)用，為我們的工作和生活帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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