淺談虹吸排水收集系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)分析

尤保明 尤麗敏

北京中集大房工程管理有限公司 北京 100080

1 工作原理

種植頂板防護(hù)虹吸排水收集系統(tǒng)是一個(gè)具有防護(hù)、排水、收集、利用多功能的系統(tǒng)，主要由復(fù)合防護(hù)排水異型片、專(zhuān)用排水槽、虹吸管、排水管、透氣觀察管、沉淀觀察井、蓄水池等組成[1]。

專(zhuān)用排水槽將車(chē)庫(kù)頂板分割成若干個(gè)相互貫通的排水區(qū)域，排水槽上安裝透氣管，具有平衡虹吸排水系統(tǒng)內(nèi)的氣壓、消除空氣阻水作用，保證滲透水在系統(tǒng)內(nèi)的正常流動(dòng)。雨水或澆灌水經(jīng)土壤滲透進(jìn)入車(chē)庫(kù)頂板復(fù)合防護(hù)排水異型片后經(jīng)有組織分區(qū)流入專(zhuān)用排水槽，槽內(nèi)的水在空隙、重力和氣壓作用下很快匯集到邊槽出水口。

車(chē)庫(kù)頂板面與蓄水池間位置高低形成壓差，虹吸管根據(jù)滿(mǎn)流有壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，出水口虹吸管道由細(xì)徑變粗徑使虹吸直管滿(mǎn)流從而形成虹吸現(xiàn)象，由被動(dòng)排水轉(zhuǎn)變成了主動(dòng)排水，形成重力自流+虹吸排水效應(yīng)，快速抽吸屋面雨水。虹吸排水槽內(nèi)的水不斷被排入沉淀觀察井，經(jīng)沉淀觀察井排入蓄水池。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀和過(guò)濾，用水泵抽出用于綠化澆水、灑水降塵等再利用[2]。

2 工程概況和主要材料

2.1 工程概況

北京某住宅工程，地上八層，地下二層，地下車(chē)庫(kù)頂板面積17045.89m2，覆土厚度2m。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，決定將原設(shè)計(jì)變更為虹吸排水收集系統(tǒng)對(duì)車(chē)庫(kù)頂板的滲透水進(jìn)行收集利用。

2.2 主要材料

2.2.1 專(zhuān)用排水槽：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成，壓縮強(qiáng)度450Kpa；規(guī)格：1010mm×190mm×110mm；分為兩側(cè)設(shè)有進(jìn)水孔的中間槽和一側(cè)設(shè)有進(jìn)水孔的邊用槽。

2.2.2 復(fù)合防護(hù)排水異型片：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成的復(fù)合材料，抗壓強(qiáng)度≥300KPa。規(guī)格：1.80m×20m。

2.2.3 塑料蓄水模塊：材質(zhì)為聚丙烯（PP），模塊孔隙率不小于95%，規(guī)格：1000mm×500mm×250mm。

2.2.4 虹吸管、透氣觀察管及排水管均選用PE材質(zhì)，管徑要求De75、De110。

2.2.5 雙面自粘卷材：用于復(fù)合防護(hù)排水異型片、專(zhuān)用排水槽的固定粘接。

2.2.6 井筒：材質(zhì)PE，直徑450mm。

3 虹吸排水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由復(fù)合防護(hù)排水異型片+專(zhuān)用排水槽+透氣觀察管+虹吸管+排水管+沉淀觀察井+蓄水池+檢查井組合而成。

在車(chē)庫(kù)頂板防水層完成面上根據(jù)形狀間隔20m～30m劃分網(wǎng)狀排水分區(qū)，鋪設(shè)專(zhuān)用排水槽作為分區(qū)邊界[3]。

中間槽在車(chē)庫(kù)頂板的中間部位，進(jìn)行橫向、縱向的鋪設(shè)；邊槽在車(chē)庫(kù)頂板的邊緣部位鋪設(shè)，通過(guò)子母扣進(jìn)行扣合搭接；

復(fù)合防護(hù)排水異型片滿(mǎn)鋪專(zhuān)用排水槽之間。

每2000m2左右安裝一根透氣觀察管，預(yù)留高度超過(guò)室外地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高80～100cm；最終出地面高度取決于景觀造型。

分散設(shè)置3座蓄水池，靠近市政管網(wǎng)和利于澆灌使用處。

沉淀觀察井及檢查井采用Φ450井筒，開(kāi)口高出地面，配置專(zhuān)用井蓋，設(shè)置在綠化部位。

塑料集水池安裝低于地下車(chē)庫(kù)頂面0.65m，外包裹2mm厚防滲復(fù)合土工布，接縫熱熔焊接密封。

虹吸管與專(zhuān)用排水邊槽相連。將滲透水排放到沉淀觀察井內(nèi)。沉淀觀察井另一側(cè)安裝排水管連接檢查井，滲透水存入蓄水池，利用時(shí)由潛水泵從檢查井抽出。

4 虹吸排水系統(tǒng)流程

5 技術(shù)要點(diǎn)

防水層檢查驗(yàn)收合格；

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，規(guī)劃彈線，確定40cm寬固定專(zhuān)用排水槽的雙面自粘卷材位置；鋪設(shè)雙面自粘卷材。

固定專(zhuān)用排水槽：

按照?qǐng)D紙將中間槽固定在車(chē)庫(kù)中間雙面自粘卷材上；邊用槽固定在車(chē)庫(kù)邊緣雙面自粘卷材上，有進(jìn)水口的一側(cè)朝向車(chē)庫(kù)頂板內(nèi)，扣合搭接連接。

虹吸排水管與邊用槽相連，并聯(lián)方式連接多個(gè)出水孔，增加排水量。

鋪設(shè)復(fù)合防護(hù)排水異型片：將異型片滿(mǎn)鋪在地下車(chē)庫(kù)頂板上專(zhuān)用排水槽之間，按整體設(shè)計(jì)排水方向鋪設(shè)，平接處下鋪20cm寬雙面自粘卷材，粘接異型片底面，上層土工布面搭接10cm[4]。

用50cm寬土工布將專(zhuān)用排水槽覆蓋，兩側(cè)與復(fù)合防護(hù)排水異型片上層土工布搭接10cm，專(zhuān)用膠粘接密封牢固。

在專(zhuān)用排水槽四通上開(kāi)孔，安裝透氣觀察管，用穩(wěn)固架進(jìn)行穩(wěn)固，管道與頂板連接處包裹嚴(yán)實(shí)。上口安裝防塵蓋。

按圖紙?jiān)谲?chē)庫(kù)周邊確定的邊用槽側(cè)壁預(yù)留出水口開(kāi)孔，安裝De75虹吸管，另一端用De110管道接入沉淀觀察井，變徑接頭連接兩根虹吸管；沉淀觀察井的另一側(cè)出水口連排水管接入檢查井中，接口用專(zhuān)用膠粘密封，土工布覆蓋嚴(yán)密。

組裝蓄水池、檢查井、沉淀觀察井：

蓄水池和沉淀觀察井基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，澆筑砼墊層。沉淀觀察井墊層上固定沉淀觀察井成品，周?chē)练交靥睢?/p>

蓄水池墊層上鋪設(shè)高質(zhì)量2mm厚復(fù)合防滲土工膜，在其上拼接、組裝蓄水模塊。用土工摸包裹嚴(yán)密，搭接寬度不小于10cm。四周邊角保護(hù)并固定復(fù)合防滲土工膜，外側(cè)安裝1.5cm厚PVC板作保護(hù)。完成頂面距車(chē)庫(kù)頂板面不小于0.65m。

安裝檢查井：拼裝塑料蓄水池的同時(shí)，每層均安裝檢查井固定架，固定蓄水模塊中間檢查井的井筒。檢查井井口與復(fù)合防滲土工膜接觸部位，用防水膠完全密封。水泵連接PE50排水管，排水管出水再利用或就近接入雨水管網(wǎng)，出水管末端接止回閥。

檢查井和沉淀觀察井井口設(shè)置防墜網(wǎng)，配置專(zhuān)用井蓋。

檢查驗(yàn)收后土方回填：

初期回填先人工從蓄水池四周均勻進(jìn)行，每層回填厚度不超過(guò)15cm；回填到蓄水模塊上方時(shí)，回填要輕夯。當(dāng)蓄水池上覆土大于50cm且人工夯實(shí)后，可上小型機(jī)械進(jìn)行回填夯實(shí)。

虹吸管、排水管、沉淀觀察井、檢查井等部位要人工回填，均勻夯實(shí)，防止對(duì)管道及井造成破壞。

檢查井中安裝潛水泵、水位控制器[5]。

6 質(zhì)量檢查驗(yàn)收

材料合格證、產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告等資料符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

鋪貼、安裝質(zhì)量：

專(zhuān)用排水槽的布置符合要求，復(fù)合防護(hù)排水異型片的鋪設(shè)方向正確。

雙面自粘卷材、復(fù)合防護(hù)排水異型片搭接和收頭、專(zhuān)用排水槽的扣合搭接符合要求，隱蔽工程驗(yàn)收記錄完整。

虹吸管、排水管連接件等細(xì)部必須密閉、無(wú)破損現(xiàn)象。

蓄水模塊連接牢固，包裹材料密閉、無(wú)破損現(xiàn)象。

土方回填過(guò)程符合要求，隱蔽工程驗(yàn)收記錄完整。

水泵運(yùn)行正常。

7 注意事項(xiàng)

沉淀觀察井、檢查井及透氣觀察管等出地面構(gòu)筑物設(shè)置明顯標(biāo)志，以防破壞。

虹吸管和排水管應(yīng)在土方回填至相應(yīng)標(biāo)高并夯實(shí)后進(jìn)行安裝，安裝完成后人工回填至管頂30cm后再進(jìn)行機(jī)械回填。

檢查井在安裝進(jìn)集水池前，底部應(yīng)均勻打孔，預(yù)留池水進(jìn)出檢查井的通道。

8 成品保護(hù)措施

施工過(guò)程中，施工人員穿軟底鞋，嚴(yán)禁穿帶釘子或尖銳突出的鞋進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

嚴(yán)禁在未進(jìn)行保護(hù)的復(fù)合防護(hù)排水異型片上托運(yùn)重物和設(shè)備。

不得在復(fù)合防護(hù)排水異型片上打眼鑿洞。

施工完畢且合格后，及時(shí)進(jìn)行回填。

9 經(jīng)濟(jì)效益分析

9.1 保護(hù)基層、利于植物生長(zhǎng)、排水快、實(shí)現(xiàn)了零找坡、節(jié)約了資源

本工程虹吸排水收集系統(tǒng)采用全新原料制成，柔韌性好，延展性好，凹凸點(diǎn)設(shè)計(jì)能起到良好的緩沖作用，為基層提供全面的柔性保護(hù)。排水異型片由不含植物親和性物質(zhì)的高密度聚乙烯材料制成的，起到輔助阻隔植物根系的作用，耐穿刺，抗壓抗拉強(qiáng)度高。

傳統(tǒng)的重力流排水，自由堰流，僅保證了排水層有一定排水空間，無(wú)法透氣，無(wú)法消除空氣阻水現(xiàn)象，排水效果差。虹吸排水收集系統(tǒng)在車(chē)庫(kù)頂板上布置透氣觀察管，透氣通道暢通，為植物根系提供有氧環(huán)境，利于植物根系生長(zhǎng)，同時(shí)消除了排水系統(tǒng)空氣阻水現(xiàn)象，利于排水暢通。原設(shè)計(jì)直接在保護(hù)層上空鋪排水板，排水板上覆蓋無(wú)紡布，板布分離，無(wú)法避免在覆土回填過(guò)程中偏移、褶皺等形成阻水帶，影響排水層的排水效果。虹吸排水收集系統(tǒng)采用板布一體的復(fù)合防護(hù)排水異型片、專(zhuān)用排水槽、透氣觀察管、虹吸管，所有節(jié)點(diǎn)固定牢靠且密封，使整個(gè)系統(tǒng)本身與車(chē)庫(kù)頂板形成有機(jī)整體，不形成水汽混合流，流速快，排水量大。

車(chē)庫(kù)頂板被分割為若干個(gè)相互貫通的排水區(qū)域，形成了有組織排水，比起重力排水，整個(gè)排水系統(tǒng)在虹吸效應(yīng)的帶動(dòng)下，從被動(dòng)式排水轉(zhuǎn)變成了主動(dòng)式排水，提高排水效率。

虹吸排水收集系統(tǒng)大大加快了排水效果，自潔能力強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)了零坡度排水。特別適用于頂板面積大、找坡困難的建筑工程。

9.2 材料使用壽命期長(zhǎng)，節(jié)約維護(hù)成本

專(zhuān)用排水槽、復(fù)合防護(hù)排水異型片，耐酸堿、耐穿刺、密度高、抗壓、抗拉能力強(qiáng)。塑料蓄水模塊，抗壓強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，外壁光滑不易滋生細(xì)菌，使用壽命期長(zhǎng)，維護(hù)成本低。

9.3 適應(yīng)面廣，節(jié)省材料，施工量小、簡(jiǎn)便、快捷，符合綠色建筑要求

施工不需要大型機(jī)械，工作面狹小的區(qū)域也可施工，可適用于各種不同類(lèi)型、不同用途的建筑物；管道無(wú)須坡度敷設(shè)，水平敷設(shè)即可，節(jié)省空間，降低管材的管徑和數(shù)量，節(jié)省材料；施工量小，操作簡(jiǎn)便、快捷。將雨水、澆灌水循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，符合國(guó)家大力發(fā)展綠色建筑的要求。

9.4 工期短，資金節(jié)約，經(jīng)濟(jì)效益好

由于具有多種良好功能特性，改變了本工程原設(shè)計(jì)方案，不僅取消了原找坡層，還取消了原設(shè)計(jì)防水隔離層、保護(hù)層、排水層、過(guò)濾層等工序。經(jīng)核算該項(xiàng)工程造價(jià)節(jié)約投資近三分之二。又由于施工量小、施工快捷，工程完成后證明施工工期節(jié)省三分之二。

10 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色建筑的推進(jìn)，地下車(chē)庫(kù)面積越來(lái)越大，種植面積不斷擴(kuò)大。虹吸排水收集系統(tǒng)，適應(yīng)了這一要求，是符合海綿城市建設(shè)要求的最佳排水收集方案之一。新型材料的不斷出現(xiàn)和采用，將使虹吸排水收集系統(tǒng)技術(shù)不斷完善，進(jìn)一步得到發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益得到進(jìn)一步提高，使得虹吸排水收集系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)越來(lái)越大。