虹吸排水技術(shù)在大型城市廣場(chǎng)種植頂板排水中的應(yīng)用

中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司西北分公司，陜西 西安 710000

“在提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市?！边@是習(xí)近平總書(shū)記于2013年12月12日在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上的講話。近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)水平的提升，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，大型城市廣場(chǎng)作為一座城市的名片，集交通換乘、商業(yè)服務(wù)、市民休閑于一體，對(duì)推動(dòng)整個(gè)城市的發(fā)展具有重大意義。

虹吸排水技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)種植頂板碎石（卵石）滲排水做法，將種植區(qū)土壤中的滲透水通過(guò)排水異形片、虹吸排水槽排至集水井，實(shí)現(xiàn)種植頂板滯水有組織零坡度排放，從而達(dá)到排水、集水和雨水資源二次收集利用的目的。此外，虹吸排水有效解決了頂板大面積找坡困難的問(wèn)題，減少了種植頂板土壤中的滯水，在很大程度上避免了植物因根系泡水而發(fā)生的爛根死亡現(xiàn)象，并且實(shí)現(xiàn)了種植頂板有組織排水，將土壤中的滲透水回收再利用，滿足綠色建筑節(jié)能要求，符合現(xiàn)代海綿城市可持續(xù)發(fā)展理念。

1 項(xiàng)目概述

秦都高鐵樞紐換乘中心項(xiàng)目位于陜西省咸陽(yáng)市秦都高鐵站北側(cè)，總建筑面積為143717.44m2，地上廣場(chǎng)種植面積為74476.03m2，是咸陽(yáng)市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。根據(jù)項(xiàng)目具體情況，種植頂板整體排水設(shè)計(jì)南北兩側(cè)排水，用虹吸排水槽將頂板分成若干個(gè)排水區(qū)域，在南北兩側(cè)各設(shè)置4個(gè)出水口，將頂板雨水定向排至與市政管網(wǎng)相連的蓄水井。項(xiàng)目虹吸排水系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目種植頂板虹吸排水系統(tǒng)布置圖

2 虹吸排水系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

2.1 系統(tǒng)原理

滲入土壤中的水通過(guò)高分子防護(hù)排水異型片不斷流至虹吸排水槽，在虹吸排水槽上安裝透氣管，虹吸排水槽內(nèi)的水在空隙、重力和氣壓差作用下匯集到出水口，出水口通過(guò)管道變徑的方式使豎向虹吸直管形成滿流狀態(tài)，從而形成虹吸效應(yīng)。土壤中多余的水分滲流入虹吸排水槽內(nèi)不斷被吸入觀察井，經(jīng)觀察井排入雨水收集系統(tǒng)，待旱時(shí)對(duì)綠化植物進(jìn)行澆灌時(shí)實(shí)現(xiàn)雨水的循環(huán)再利用。虹吸排水技術(shù)使以往的被動(dòng)式排水轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式排水，從而真正實(shí)現(xiàn)了大型城市廣場(chǎng)種植頂板零坡度有組織定向排水。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)造

該虹吸排水系統(tǒng)主要由過(guò)濾布、高分子異型排水片、雙加筋拱形虹吸排水槽、透氣管、變徑虹吸排水管、觀察井、蓄水井等組成。通過(guò)透氣管、虹吸排水槽使土壤內(nèi)滯水層與大氣壓連通，在覆土層底部滯水層形成壓力差加速排水。可將高分子異型排水片材上的土層積水有組織地通過(guò)虹吸排水槽排至觀察井，并將觀察井內(nèi)的水收集到蓄水井進(jìn)行二次循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)大型種植頂板零坡度有組織定向排水及水資源循環(huán)利用的功能。虹吸排水具體系統(tǒng)構(gòu)造見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 虹吸排水系統(tǒng)構(gòu)造圖

圖3 虹吸排水系統(tǒng)剖面圖（單位：mm）

（1）高分子異型排水片。采用HDPE材質(zhì)制成的具有防水功能的異型排水片材具備耐根穿刺物理阻根功能，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)耐根穿刺卷材，從而直接降低工程造價(jià)。該高分子片材與過(guò)濾布膠黏復(fù)合（將片材與土工布結(jié)合），剝離強(qiáng)度高，從而將頂板上荷載分散，使復(fù)合型片材更具有防塌陷性，排水空間更為寬敞。高分子異型排水片與傳統(tǒng)塑料排（蓄）水板材料性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 材料性能對(duì)比表

（2）雙加筋拱形虹吸排水槽。采用雙加筋拱形虹吸排水槽將種植頂板劃分成若干個(gè)排水區(qū)域，土壤中的滲透水通過(guò)高分子異型片匯集到虹吸排水槽，虹吸排水槽內(nèi)的水通過(guò)空隙和壓力差作用很快匯集到出水口，形成分區(qū)域有組織排水。

（3）透氣管。透氣管連接雙加筋拱形虹吸排水槽，出口伸出覆土層，頂部安裝透氣防塵蓋，保證覆土層底部滯水層內(nèi)氣壓與室外大氣壓一致，形成壓力差加速排水；同時(shí)可增加種植土層的透氣性及透水性，為植物的根系提供氧氣。

（4）變徑虹吸排水管。變徑虹吸排水管將虹吸排水槽與觀察井相連，利用重力及氣壓差在變徑管道滿流時(shí)將排水槽中的水抽至觀察井，使以往的被動(dòng)排水轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式排水，從而避免土壤中長(zhǎng)期滯水。同理，在洪澇期可以更快速并有組織地將異型片材上與排水槽中的積水排泄至觀察井。

（5）雨水回收蓄水池。雨水回收部分由觀察井、觀察井蓋、蓄水池、水泵構(gòu)成。排水收集系統(tǒng)能夠?qū)愋团潘纳隙嘤嗟乃薪M織地通過(guò)變徑虹吸裝置排至觀察井和蓄水池（蓄水池水位達(dá)到一定高度后，多余水將自動(dòng)排至就近市政雨水管網(wǎng)），并對(duì)收集水進(jìn)行循環(huán)利用。

2.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)重力排水相比，虹吸排水系統(tǒng)在種植頂板排水中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)見(jiàn)表2。

表2 虹吸排水與重力排水對(duì)比表

（1）相較于傳統(tǒng)種植頂板構(gòu)造做法，虹吸排水系統(tǒng)取消了（自上而下）細(xì)石混凝土保護(hù)層、隔離層、找坡層，代替了傳統(tǒng)的排水過(guò)濾層，有效節(jié)約了構(gòu)造層次，增加了種植土覆蓋厚度。

（2）相較于傳統(tǒng)構(gòu)造做法，虹吸排水系統(tǒng)可節(jié)約50%～75%的施工工期，直接降低了15%～30%原種植頂板構(gòu)造中的材料及人工成本。

（3）相較于傳統(tǒng)排水板做法，虹吸排水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工完成面平整，無(wú)空鼓，排水層和防水層通過(guò)后期的工藝進(jìn)行復(fù)合，形成防水層和排水層的緊密貼合，并且固定在了防水層（保溫層）上。

現(xiàn)場(chǎng)回填作業(yè)時(shí)，排水層固定在防水層上，因此后期回填時(shí)不會(huì)出現(xiàn)空鼓及位移問(wèn)題，可以有效保證排水效果。

傳統(tǒng)排水板排水層在施工完成后空鼓，后期回填后造成排水層整體位移，排水效果不可控。并且土工布和排水層非一體結(jié)構(gòu)，后期會(huì)出現(xiàn)土工布凹陷堵塞排水通道的問(wèn)題。

3 虹吸排水施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝流程

在虹吸排水系統(tǒng)施工前需在原設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)出圖，合理分區(qū)種植頂板，合理規(guī)劃布置透氣管、觀察井、集水井的位置，優(yōu)化頂板面層做法，出具細(xì)部節(jié)點(diǎn)做法大樣圖等。現(xiàn)場(chǎng)具體施工流程如下：（1）定位規(guī)劃彈線；（2）鋪設(shè)黏條；（3）鋪設(shè)虹吸排水槽；（4）鋪設(shè)異型片；（5）安裝觀察管；（6）鋪設(shè)土工布；（7）安裝虹吸管及觀察井；（8）安裝雨水回收系統(tǒng)。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）高分子異型片材鋪設(shè)。①高分子異型片材鋪設(shè)方向與排水方向一致，采用平縫黏結(jié)的方式統(tǒng)一鋪設(shè)，黏結(jié)寬度為200mm，與雙加筋拱形虹吸排水槽形成的隔空層保持整體都有凸臺(tái)架空，保證排水通暢。②高分子異型片材應(yīng)沿種植頂板邊緣順坡鋪設(shè)，異型片材上自黏熱軋定型過(guò)濾布過(guò)濾層，過(guò)濾布與過(guò)濾布邊緣用膠水黏結(jié)，黏結(jié)寬度不小于150mm，其主要目的是防止泥土順?biāo)鞯疆愋推纳蠌亩霈F(xiàn)堵塞排水通道現(xiàn)象。③對(duì)于高出種植頂板的建筑物，如通風(fēng)井、地下車(chē)庫(kù)樓梯側(cè)墻，鋪高分子異型片材時(shí)應(yīng)自上而下下翻鋪貼，上翻高度至覆土高度；最底端平鋪到種植頂板平面鋪設(shè)的高分子異型片材上，用阻根黏條平縫黏結(jié)固定。

（2）排水槽及觀察管安裝。該工程利用虹吸排水槽將種植頂板劃分成若干個(gè)排水區(qū)域，通過(guò)透氣觀察管平衡土層內(nèi)部與外界氣壓，從而保證虹吸排水的順暢，實(shí)現(xiàn)種植頂板有組織定向排水。

（3）其他注意事項(xiàng)。①排水系統(tǒng)施工區(qū)域內(nèi)禁止一切工程車(chē)輛在高分子異型片材上直接行駛，人工拖行的勞動(dòng)車(chē)禁止直接在鋪設(shè)好的材料上行走。②虹吸排水系統(tǒng)施工完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填土作業(yè)，回填方式要采取從外向里回填的原則，隨鋪隨填。回填土過(guò)程中，施工機(jī)械不得直接接觸高分子異型片材，第一層回填土一次性回填厚度要大于500mm。③如果回填土為透水性較差的黏土類(lèi)，需要先回填100厚砂石層。其后分層回填直至回填到種植高度，回填厚度可為500～1000mm。④回填土施工時(shí)應(yīng)做好相關(guān)配件的保護(hù)，如在透氣觀察管、虹吸排水管等部位需人工回填。透氣管布置應(yīng)參照景觀圖，避讓種植頂板上的景觀道路及鋪裝?；靥钔?xí)r注意標(biāo)識(shí)，避免破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化建設(shè)正以一種日新月異的速度不斷向前，大型城市廣場(chǎng)類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目也不斷地方便著人們的生活。城市排水系統(tǒng)對(duì)于一座城市的規(guī)劃和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的意義，相信隨著虹吸排水系統(tǒng)的出現(xiàn)及應(yīng)用，城市廣場(chǎng)排水將會(huì)更加科學(xué)合理，能夠更好地適應(yīng)城市發(fā)展規(guī)劃。