虹吸式雨水排水技術(shù)在建筑給排水工程中的應(yīng)用探索

劉雅琴

廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東 廣州 510000

對(duì)于建筑給排水工程而言，施工和設(shè)計(jì)都會(huì)影響整個(gè)建筑物的使用性能，對(duì)人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钜矔?huì)帶來(lái)直接影響。如果建筑物的排水設(shè)計(jì)不合理，那么將會(huì)對(duì)建筑物的整體質(zhì)量、使用周期和人們使用造成不良影響。為了有效改善此方面的問(wèn)題，虹吸式雨水排水技術(shù)逐漸興起，此系統(tǒng)具備了十分明顯的優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用在不同等級(jí)和功能需求的建筑給排水工程中，具有很高的推廣價(jià)值。將虹吸式雨水排水技術(shù)應(yīng)用在雨水量較大且雨季較長(zhǎng)的地區(qū)，能夠獲得十分理想的應(yīng)用效果，排水性能也會(huì)變得更加理想。

1 虹吸式雨水排水技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 技術(shù)應(yīng)用原理

在虹吸式雨水排水系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，“虹吸”是一種十分常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，該技術(shù)主要是利用不同水面之間形成的高度差，配合氣壓差和動(dòng)力，轉(zhuǎn)化為排水動(dòng)力。而存在高度差的兩個(gè)水面，能夠在管道當(dāng)中從上到下流動(dòng)，對(duì)管道也會(huì)帶來(lái)一定的影響，使其產(chǎn)生一定的壓力，對(duì)水流進(jìn)行擠壓，從而將雨水和積水順利排出管道。由于建筑物的管道之間存在一定的高度差，所以在降水量較大的時(shí)候，雨水斗高度必須要低于建筑雨水的整體高度[1]。其中，虹吸式雨水斗具有極強(qiáng)的反渦流功能，減少旋渦和排水系統(tǒng)中的空氣，確保排水管道在設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中始終保持滿流狀態(tài)。另外，不同水面之間的高度差越大，排水管道內(nèi)的壓力也會(huì)越大，水流和排水速度將會(huì)得到明顯提升。虹吸式雨水排水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，排水管道內(nèi)的雨水在重力作用下會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)壓。在氣壓原因的影響下，管道內(nèi)部也形成了真空狀態(tài)，從而出現(xiàn)了虹吸現(xiàn)象。通過(guò)利用虹吸現(xiàn)象原理，在建筑給排水管道設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)雨水量的多少，配合高度差實(shí)現(xiàn)理想的排水效果。對(duì)于降水較少的區(qū)域而言，建筑工程可以利用重力實(shí)現(xiàn)排水。而在降雨量較大的地區(qū)，則必須要應(yīng)用虹吸式雨水排水技術(shù)，打破傳統(tǒng)重力排水方法的局限性，該技術(shù)在未來(lái)建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景十分廣泛。

1.2 技術(shù)設(shè)計(jì)原則

在虹吸式雨水排水系統(tǒng)中，虹吸式雨水斗部位是十分重要的組成部分，其材料質(zhì)量決定著排水管內(nèi)是否能夠形成負(fù)壓，判斷負(fù)壓是否滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，從而順利完成雨水抽吸工作[2]。同時(shí)，如果建筑屋面的匯流高度較低，高度差較大，那么虹吸式雨水斗就會(huì)具備十分良好的穩(wěn)流性，建筑屋面的排水效果也會(huì)得到明顯提升。部分情況下，虹吸式雨水管道都安裝在建筑物的外部，很容易在自然因素的影響下出現(xiàn)管道腐蝕問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)人員一定要確保虹吸式水管材料質(zhì)量符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。在對(duì)其技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，虹吸式雨水斗在完成分離雨水與外界空氣的重要作用之后才能夠順利完成雨水抽吸。同時(shí)針對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用還要安裝防渦流裝置，以此來(lái)加強(qiáng)虹吸式雨水的排水效果。虹吸式雨水管部位還要設(shè)計(jì)檢查口，縮小雨水立管的直徑，這樣可以獲得更加理想的雨水排放效果。另外，在虹吸式雨水排水技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員可以選擇合適的連接件將雨水立管和水平管固定在一起，提高各個(gè)排水管道之間的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮出虹吸式排水效果。

為了有效解決因排水管振動(dòng)、熱脹冷縮導(dǎo)致的排水管移動(dòng)等實(shí)際問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)規(guī)范要求，確保連接件不會(huì)安裝在建筑物中非固定的部件上。虹吸式雨水斗與懸吊管可以同時(shí)連接多個(gè)不同的雨水斗，從而提高了雨水排放速度，懸吊管也可以選擇無(wú)坡度的橫貫，進(jìn)而加強(qiáng)整體排水管道的固定作用。除此之外，通過(guò)配置虹吸式溢水口，還可以在降雨量較大的時(shí)候迅速將屋面積水排出，從而實(shí)現(xiàn)建筑屋面快速排水的目標(biāo)，提高整體排水效率[3]。

1.3 技術(shù)系統(tǒng)組成

通常情況下，虹吸式雨水排水系統(tǒng)都會(huì)運(yùn)用在建筑屋頂或屋面結(jié)構(gòu)雨水排水當(dāng)中。而為了能夠發(fā)揮出良好的排水效果，系統(tǒng)內(nèi)部的各組成構(gòu)件也在不斷升級(jí)與完善。其主要構(gòu)件包括連接管、溢流口、固定件和雨水斗等等。每一種組件都發(fā)揮著不同的作用。其中，雨水斗能夠?qū)⒂晁c大氣環(huán)境相分離，一般都會(huì)直接暴露在外界環(huán)境中，雨水會(huì)順著雨水斗向下流淌匯聚在排水管道當(dāng)中，在雨水量明顯增加之后，就會(huì)逐漸形成排水管的真空情況，利用虹吸現(xiàn)象進(jìn)行排水。除了氣水分離功能之外，雨水斗還具備了防渦流的作用，因?yàn)殡S著雨水量的增加，在重力作用下會(huì)向下排出形成渦流，其中會(huì)帶入大量的空氣，對(duì)虹吸現(xiàn)象的形成十分不利[4]。因此雨水斗會(huì)通過(guò)控制雨水流量和流態(tài)，起到防渦流的重要作用，加強(qiáng)了虹吸效果。而懸吊管則是雨水排出的關(guān)鍵管體組成部分，懸吊管通常都是橫管，一般都會(huì)懸吊在屋架或梁下，懸吊管并不需要設(shè)置一定的坡度，在虹吸效果作用下可以順利完成排水，因此懸吊管在安裝過(guò)程中并不會(huì)受多方面因素的影響，排水效果也更加理想。另外，溢流口可以發(fā)揮出溢水的效果，在排水系統(tǒng)中既可以作為孔口設(shè)計(jì)，還可以充當(dāng)單獨(dú)的溢流裝置。

2 虹吸式雨水排水技術(shù)在建筑給排水工程中的應(yīng)用問(wèn)題

2.1 虹吸雨水斗漏水問(wèn)題

大部分虹吸雨水斗都是由不銹鋼材料制成的，一般會(huì)應(yīng)用在輕鋼彩色版的大空間屋頂結(jié)構(gòu)中。同時(shí)雨水天溝也是由鋼板制成的，雨水斗和排水溝會(huì)焊接在一起。不銹鋼和碳鋼之間很容易產(chǎn)生一定的腐蝕性。通過(guò)導(dǎo)電連接體接觸這兩種金屬材料或兩種材料存在液體導(dǎo)電體時(shí)，焊接部位就很容出現(xiàn)生銹問(wèn)題，久而久之就出現(xiàn)了雨水滲漏問(wèn)題。如果是環(huán)境濕度較高且降雨量較大的時(shí)候，氮氧化物和硫氧化物對(duì)空氣產(chǎn)生污染時(shí)，雨水就會(huì)成呈現(xiàn)為酸性，進(jìn)而形成酸雨，焊接現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕現(xiàn)象就會(huì)變得越來(lái)越明顯。

2.2 管徑選取與水力計(jì)算問(wèn)題

為了保證虹吸式雨水排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，則必須要對(duì)雨水流動(dòng)狀態(tài)和管道正負(fù)壓值進(jìn)行合理分配。對(duì)此，水力計(jì)算一定要嚴(yán)格進(jìn)行，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與管徑選擇的合理性[5]。當(dāng)前，我國(guó)掌握虹吸式雨水排放技術(shù)的設(shè)計(jì)單位較少，沒(méi)有形成統(tǒng)一國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基本都是根據(jù)其他專業(yè)公司標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。

2.3 屋面雨水斗位置設(shè)置不合理

從目前實(shí)際情況來(lái)看，很多建筑單位在設(shè)計(jì)屋頂雨水排水系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雨水斗和雨水管安裝位置不合理的問(wèn)題，很多地方都出現(xiàn)了閑置水管，有效位置的雨水管出現(xiàn)了滿載或過(guò)載的問(wèn)題，比如遭遇大雨或暴雨的情況下，必然會(huì)因?yàn)橛晁e聚而出現(xiàn)泄露問(wèn)題。不僅如此，排水不通暢會(huì)導(dǎo)致雨水對(duì)建筑的侵蝕問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度來(lái)看，建筑物的可靠性也會(huì)明顯下降，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。所以，在屋頂排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要選擇合適的安裝位置，避免出現(xiàn)管道過(guò)剩和過(guò)載的問(wèn)題。并且，相關(guān)人員還要控制好管道數(shù)量，如果管道數(shù)量較多，對(duì)建筑物美觀性會(huì)造成影響，不利于建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 虹吸式雨水排水技術(shù)在建筑給排水工程中的具體應(yīng)用策略

3.1 排水管道設(shè)計(jì)

在建筑工程給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)降雨量較大時(shí)，排水管道就會(huì)出現(xiàn)滿流問(wèn)題。這很容易導(dǎo)致懸吊架承受壓力過(guò)大，管道也會(huì)產(chǎn)生劇烈搖晃，對(duì)不同管段之間的負(fù)壓也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，負(fù)壓變化也會(huì)不一致，虹吸現(xiàn)象也不連貫。對(duì)此，一定要精準(zhǔn)控制排水管道的數(shù)量，選擇合適的管徑大小，避免在雨水過(guò)多時(shí)出現(xiàn)排水不暢和雨水聚集的問(wèn)題，減少對(duì)周邊建筑物的破壞影響。在排水管道合理設(shè)計(jì)之后，還要解決后續(xù)維修和護(hù)理方面存在的問(wèn)題[6]。在具體設(shè)計(jì)期間，可以從以下幾方面入手：一是要選擇合適的管道材料，結(jié)合建筑給排水工程的需求選擇管道材料，像HDPE管材、不銹鋼管材以及涂塑復(fù)合型管材等等。二是要結(jié)合建筑工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)管道力學(xué)展開(kāi)精準(zhǔn)計(jì)算，明確管徑大小，選擇合適的管道，避免管道出現(xiàn)無(wú)法滿足雨水流量的基本需求，出現(xiàn)管材爆裂和管材浪費(fèi)問(wèn)題。比如HDPE管材內(nèi)部十分光滑，可以通過(guò)控制管徑大小來(lái)控制水流阻力，加強(qiáng)排水效果，很容易處理管道堵塞問(wèn)題。三是為了處理因沉降導(dǎo)致的管道損壞問(wèn)題，還可以在建筑物的鋼筋混凝土管溝敷設(shè)排水管道，如圖1所示。管墩直徑要超出管徑200mm左右。同時(shí)還要采取管溝和管墩保護(hù)措施，處理因沉降問(wèn)題導(dǎo)致的管道損壞現(xiàn)象，合理利用管溝來(lái)保護(hù)給排水系統(tǒng)管道，減少管道埋設(shè)之后的維護(hù)問(wèn)題。

3.2 建筑排水設(shè)計(jì)控制

在我國(guó)部分地區(qū)降雨量不斷增加的環(huán)境下，雨水會(huì)不斷積聚在一起。而虹吸式雨水排水系統(tǒng)可以形成滿流排水模式，從而順利達(dá)到排水系統(tǒng)的峰值，并且虹吸式雨水排水系統(tǒng)在達(dá)到滿流狀態(tài)之后，其動(dòng)力荷載非常大，導(dǎo)致排水管道發(fā)生了劇烈振動(dòng)，形成了較大的流動(dòng)噪音，對(duì)周邊環(huán)境也造成了一定的影響，人們的日常生活質(zhì)量也受到了一定影響。同時(shí)，各個(gè)管段的負(fù)壓變化也會(huì)導(dǎo)致排水管間歇抽吸的問(wèn)題出現(xiàn)，導(dǎo)致建筑排水效果明顯下降。如果虹吸式雨水排水系統(tǒng)排水管道設(shè)計(jì)不合理，那么將會(huì)在雨水量較大的季節(jié)，導(dǎo)致雨水無(wú)法迅速排出，從而出現(xiàn)了雨水積聚問(wèn)題。此時(shí)，當(dāng)建筑樓板出現(xiàn)裂縫時(shí)，就會(huì)在建筑屋面出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，從而導(dǎo)致樓板內(nèi)鋼筋出現(xiàn)了嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，降低了建筑物的整體質(zhì)量，影響著建筑物的整體使用功能，縮短了建筑物的使用壽命。除此之外，虹吸式雨水排水系統(tǒng)管道如果流速過(guò)大，也會(huì)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)和噪音問(wèn)題，甚至還會(huì)出現(xiàn)部分管道開(kāi)裂的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)了浸水安全事故。所以，在虹吸式雨水排水系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要盡量避免出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，尤其是要避免排水管道發(fā)生九十度彎折，這樣才可以有效減少安全事故的發(fā)生概率。并且，虹吸式雨水排水技術(shù)還要安裝多個(gè)支吊架，盡可能地要選擇抗震支架，針對(duì)不同的管道進(jìn)行固定操作，確保排水管道整體穩(wěn)定性，使排水管道的質(zhì)量能夠變得更加安全，進(jìn)一步提升虹吸式雨水排水技術(shù)在建筑工程給排水中的應(yīng)用效果，滿足人們的現(xiàn)實(shí)需求。

3.3 降低管道內(nèi)的噪音

在建筑工程給排水工程建設(shè)過(guò)程中，虹吸式雨水排水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間，相關(guān)設(shè)計(jì)人員一定要重視建筑工程整體美觀性，提高建筑物的可利用效率，避免建筑空間出現(xiàn)浪費(fèi)問(wèn)題。并且，在確保虹吸式雨水系統(tǒng)順利運(yùn)行的前提下，還要對(duì)排水管道進(jìn)行科學(xué)高效的降噪處理，避免出現(xiàn)較大噪音影響附近居民的正常生活[7]。

3.4 選擇合適的排水管料

在虹吸式雨水排水技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，控制好排水管道的數(shù)量與美觀性，確保設(shè)計(jì)方案處于最佳狀態(tài)，最大限度地避免出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問(wèn)題。在管道材料選取方面，可以選擇HPDE管材，滿足最優(yōu)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員也要考慮設(shè)計(jì)效益和施工環(huán)境影響因素等，盡可能地選擇管徑較小的管道材料，避免出現(xiàn)管材浪費(fèi)的問(wèn)題。如果在虹吸式雨水排水技術(shù)應(yīng)用期間，管道材料不匹配，那么就會(huì)導(dǎo)致管道開(kāi)裂。所以管材內(nèi)部的材料應(yīng)該保持光滑平整，有效降低阻力作用，進(jìn)一步提高雨水排放速度，加快建筑給排水工程的建設(shè)效率。

3.5 合理施工虹吸式雨水系統(tǒng)

一方面，在不銹鋼雨水斗安裝方面，要保證雨水斗和天溝平直在同一個(gè)天溝內(nèi)保持相同的高度，雨水斗一定要保持牢固穩(wěn)定。同時(shí)，結(jié)構(gòu)主體施工需要在建筑屋面雨水斗安裝區(qū)域預(yù)留出相應(yīng)尺寸的土建洞口，在安裝雨水斗時(shí)，要將不銹鋼底盤放置在預(yù)留洞口位置，確保底盤能夠與面板保持相同的高度，并且還要在排水管道末端與預(yù)留洞口風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行封堵處理?；炷粮鬟B接部位的縫隙要在封堵之后再進(jìn)行放水工序施工，確保防水層施工能夠控制在一定的高度。在防水施工找平施工進(jìn)行之前，還要安裝夾圈。在屋面工程施工結(jié)束和虹吸管路系統(tǒng)安裝完畢之后，還要安裝空氣擋板與防護(hù)罩。

另一方面，在管道和試穿的連接部位，還要保持無(wú)油和干凈狀態(tài)，不能存在積水。伯尼內(nèi)徑傳播和使用要選擇合適的測(cè)量工具，對(duì)管道末端的熔融深度進(jìn)行記載，溶解深度也要滿足圖紙標(biāo)記的方向要求。

3.6 合理設(shè)計(jì)排水溝和溢流系統(tǒng)

在建筑工程給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，既要對(duì)排水系統(tǒng)展開(kāi)設(shè)計(jì)，還要落實(shí)預(yù)防性設(shè)計(jì)措施。比如當(dāng)虹吸式雨水排水系統(tǒng)處于滿流狀態(tài)且雨水總量超出了排放能力時(shí)，就必須要發(fā)揮出排水溝和溢流系統(tǒng)的重要作用，避免建筑物在雨水浸泡下出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。對(duì)此，在建筑給排水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)同步設(shè)計(jì)溢流系統(tǒng)和排水溝。另外，虹吸式雨水排水系統(tǒng)在同一屋面可以形成兩套設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)排水系統(tǒng)的排放能力，從而加強(qiáng)建筑給排水工程的實(shí)際應(yīng)用效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)很多大型建筑和高層建筑工程中，建筑屋面排水系統(tǒng)都會(huì)應(yīng)用虹吸式雨水排水技術(shù)，該技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用效果十分顯著。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明，虹吸式雨水排水技術(shù)的性價(jià)比較高，后期維護(hù)也不需要投入過(guò)多的成本，安裝操作十分便捷，對(duì)周邊環(huán)境幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何影響。因此，在未來(lái)建筑給排水工程中，設(shè)計(jì)人員必須要結(jié)合建筑高度和主題結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮出虹吸式雨水排水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而加強(qiáng)整體排水效果，避免雨水對(duì)建筑物造成嚴(yán)重的破壞，保證人民群眾的日常生活質(zhì)量。