虹吸雨水系統(tǒng)在大屋面排水中的應(yīng)用

張 明 剛

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

虹吸雨水系統(tǒng)在大屋面排水中的應(yīng)用

張 明 剛

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

介紹了虹吸雨水排水系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合工程實(shí)例，闡述了虹吸雨水排水的優(yōu)點(diǎn)，著重對(duì)虹吸雨水系統(tǒng)在大屋面排水中的工藝流程進(jìn)行了研究，并對(duì)實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及管理效益作了分析，指出該排水系統(tǒng)值得在大屋面雨水系統(tǒng)中推廣。

虹吸雨水系統(tǒng)，大屋面，排水，安裝

0 引言

虹吸雨水排水方案主要是雨水斗選用不銹鋼材虹吸下沉式雨水斗。虹吸雨水斗是利用虹吸原理制作而成的，虹吸是利用液體力學(xué)現(xiàn)象，不借助水泵抽吸液體，使處于較高位置的液體在充滿一根倒U形的管狀結(jié)構(gòu)(稱為虹吸管)之后，自動(dòng)流至開口更低的位置。它主要是由萬(wàn)有引力讓虹吸管作用的。 虹吸雨水斗是由虹吸雨水斗底盤、采用優(yōu)質(zhì)304不銹鋼材料沖壓而成。壓環(huán)和導(dǎo)流罩采用硬鋁合金和鋅合金壓鑄制成。具有抗腐蝕、抗擠壓等特性。 虹吸雨水斗能很好的防止空氣通過(guò)雨水斗入口處的水流帶入整個(gè)系統(tǒng)，具有極強(qiáng)的反渦流功能，斗前水位達(dá)到一定高度后，形成水(液)封完全隔離空氣，阻隔空氣進(jìn)入，雨水便能平穩(wěn)地淹沒(méi)泄流口進(jìn)入排水管。虹吸式雨水斗的使用，可以最大限度減小天溝的積水深度，使屋面雨季承受的雨水荷載降至最小，合理計(jì)算后，可以降低屋面板的配筋率，降本增效(見圖1)。

1 工程概況

潞安能化會(huì)展中心工程位于山西省長(zhǎng)治市北寨十字口西南角，建筑面積為20 246 m2，屋面總匯水面積7 260 m2，若以普通重力排水，根據(jù)工程所在地10年暴雨重現(xiàn)期設(shè)計(jì)，則需要常用DN110的UPVC管28根以上，排水管立管多，嚴(yán)重影響室內(nèi)使用布局。且室內(nèi)多為大跨度梁板，柱墻少，多數(shù)立管無(wú)法固定，并且影響了使用。

為克服雨水重力排水在超大屋面難以施工的問(wèn)題，經(jīng)與設(shè)計(jì)溝通探討，并請(qǐng)專業(yè)廠家二次計(jì)算設(shè)計(jì)，最終確定虹吸雨水排水方案。雨水斗選用不銹鋼材虹吸下沉式雨水斗，采用16個(gè)KB-25型雨水斗，采用1個(gè)KB-45型雨水斗，立管5根，采用HDPE抗負(fù)壓排水專用管材。

2 虹吸雨水排水優(yōu)點(diǎn)

1)水平管無(wú)坡度，很少占用屋內(nèi)吊頂空間。2)相對(duì)重力式雨水系統(tǒng)排水效率高，雨水斗和立管少，一根立管帶多個(gè)雨水斗。3)系統(tǒng)流速快,管道有自凈功能,維護(hù)費(fèi)用少,無(wú)漏水隱患。4)HDPE管柔性大，可地面預(yù)制，高空安裝，縮短工期。

3 工藝流程(虹吸雨水排水)

1)作業(yè)流程。

作業(yè)前準(zhǔn)備→安裝雨水斗→安裝懸吊管卡→管道地面提前熱熔→管道安裝及固定到位→連接室外排水系統(tǒng)。

2)核心內(nèi)容。

a.作業(yè)前準(zhǔn)備。對(duì)施工圖紙熟悉并進(jìn)行圖紙會(huì)審，根據(jù)施工技術(shù)要求及參照驗(yàn)收規(guī)范，編制切實(shí)可行的施工方案，并對(duì)每位作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底。根據(jù)管路圖示位置、標(biāo)高及預(yù)留洞口的尺寸要求(預(yù)留洞較管道外徑大50 mm～100 mm)，結(jié)合工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工作業(yè)準(zhǔn)備。按50年暴雨重現(xiàn)期考慮，在女兒墻設(shè)置4個(gè)350×200溢流口，溢流口頂部距離屋面300 mm。

b.虹吸雨水斗安裝。虹吸雨水斗安裝與屋面防水層施工應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)設(shè)置雨水斗的位置，在預(yù)留洞口周圈做寬度500 mm的卷材附加層，在安裝前擰去保護(hù)螺絲并保證表面的清潔，安裝好配套螺桿后用防水密封膠將邊緣進(jìn)行封堵，待密封膠干燥后鋪設(shè)防水卷材，并且保證防水層延伸至雨水斗邊緣內(nèi)側(cè)，并再次用防水密封膠將卷材收頭處進(jìn)行封堵。最后再用細(xì)石混凝土沿雨水斗周圍作防水層保護(hù)層，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后安裝防護(hù)罩。

c.安裝懸吊裝置。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)管道走向，確定管道懸吊裝置的安裝位置點(diǎn)。用膨脹螺栓將懸吊安裝片固定在頂板上，方鋼連接卡通過(guò)全絲螺桿連接至安裝片。安裝方鋼時(shí)，用連接卡將方鋼卡住，并插入三角楔。方鋼之間有專門的方鋼連接件進(jìn)行串連，具體如圖2所示。

d.管道預(yù)制。結(jié)合圖示及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸下料后在地面上將各管及管件進(jìn)行熱熔連接，避免高處作業(yè)造成的施工困難及安全隱患。

加熱板預(yù)熱：將加熱板和銑刀接通電源，進(jìn)行預(yù)熱。

準(zhǔn)備管材管件：選擇與管材規(guī)格一致的卡瓦裝入機(jī)架，將焊接的管材固定在機(jī)架卡瓦內(nèi)，并保證在卡瓦內(nèi)伸出適宜銑削及熱熔的長(zhǎng)度(20 mm～30 mm)，機(jī)架以外延伸部分的管材用支架托起以保證管材軸線與機(jī)架中心同軸，最后用卡瓦固定鎖緊。

銑削管端：旋動(dòng)機(jī)器，將管材端合龍，進(jìn)行銑削，待銑削出連續(xù)勻稱的削條后，將管材及削刀旋開。

管材對(duì)接：旋攏兩管材至緊貼在加熱板的兩面上，待加熱板溫度達(dá)到規(guī)定值后，施加壓力，直到管材周邊最小卷邊達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，松開旋動(dòng)架，迅速撤出加熱板，最短時(shí)間合龍兩管端進(jìn)行熱熔。

冷卻：保持壓力至規(guī)定的冷卻時(shí)間，卸壓后松開卡瓦，管材熔接完成。

e.管道安裝及固定。根據(jù)圖紙，將在地面上熔接好的管材按照不同管徑管卡吊裝在管卡上。根據(jù)懸掛要求，水平管道兩端及三通大管一端均須安裝錨固管卡，其具體位置根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置。 采用線墜吊線法確定立管安裝片位置，用膨脹螺栓固定，并且根據(jù)管道和墻面的間距安裝合適的螺桿，同時(shí)將螺絲擰緊焊牢。HDPE管立管的錨固管卡間距最大為5 m，導(dǎo)向管卡間距最大為15倍管外徑。

f.連接室外排水。引至室外的埋入地下的排水管道與露出地面的立管通過(guò)電熱熔管箍連接。排水管道埋地處預(yù)埋套管，熔接好后穿入套管連接至室外雨水檢查井。

3)施工中的改進(jìn)。

a.HDPE管的連接方式局部改進(jìn)。

虹吸雨水系統(tǒng)管材選用HDPE管，連接方式為熱熔連接，可在地面進(jìn)行預(yù)制拼裝。立管由上而下至地面后，應(yīng)埋地接出至室外檢查井。

問(wèn)題：立管通過(guò)地溝內(nèi)平管接至室外檢查井，存在彎頭無(wú)法地面預(yù)拼裝，地溝空間狹小，熱熔操作難度大，且質(zhì)量無(wú)法保證。

改進(jìn)：和二次深化設(shè)計(jì)單位探討，對(duì)連接方式局部改進(jìn)，采用電熱熔工藝解決局部操作空間狹小的問(wèn)題。

首先清潔、刮削管端焊接處，除去雜屑保持管端的干燥。標(biāo)記焊接管插入深度，將兩端管材插入電熱熔管件，將電熱熔機(jī)的電源插入電熱熔管件接電孔內(nèi)，接通電源，根據(jù)電熱熔管件合格證上參數(shù)說(shuō)明，調(diào)節(jié)電熔焊機(jī)工作參數(shù)和焊接時(shí)間進(jìn)行焊接，直到管件上的信號(hào)眼突出，冷卻期間，不得移動(dòng)或受力。

b.虹吸雨水的安裝坡度調(diào)整。

虹吸雨水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是水平管無(wú)坡度，很少占用屋內(nèi)吊頂空間。不足之處：如果在雨量較小，雨水無(wú)法滿管排放時(shí)，系統(tǒng)處于重力排水階段。本工程施工工期長(zhǎng)，且經(jīng)過(guò)無(wú)外墻圍護(hù)的北方寒冷冬季。在重力排水階段，若水平管無(wú)坡度，管內(nèi)余水難排盡，經(jīng)冬季易結(jié)冰，影響管材壽命。

從本工程實(shí)際出發(fā)，將水平管調(diào)整為微坡。經(jīng)計(jì)算，坡度為1‰時(shí)，不影響整體虹吸系統(tǒng)運(yùn)行，且能排盡水平管內(nèi)殘留雨水，防止結(jié)冰影響管材壽命。該坡度遠(yuǎn)小于普通排水2%的坡度，整個(gè)系統(tǒng)水平管坡降4.5 cm，基本不增加屋內(nèi)吊頂空間，很好地解決了水平管雨水殘留問(wèn)題。

4 實(shí)施效果

1)經(jīng)濟(jì)效益。

本工程虹吸雨水系統(tǒng)一次投入為21萬(wàn)元，但HDPE管耐久年限可達(dá)50年。U-PVC重力排水系統(tǒng)一次投入約為15萬(wàn)元，使用年限為10年～15年,而建筑使用年限50年,所以需要二次投入,至少還需40萬(wàn)元以上，23根立管的裝修費(fèi)用5萬(wàn)元，減少室外管道及23座檢查井約10萬(wàn)元，共計(jì)經(jīng)濟(jì)效益55萬(wàn)元。

2)使用功能優(yōu)化。

a.內(nèi)排水雨水斗預(yù)留孔處是防水滲漏薄弱環(huán)節(jié)，虹吸雨水斗帶有專門的防水圈不銹鋼夾環(huán)，防水性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通；

b.重力系統(tǒng)采用U-PVC固定管卡，而虹吸系統(tǒng)采用成套的冷軋鋼鍍鋅固定系統(tǒng)，無(wú)論從固定管卡的可靠程度和使用壽命上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)U-PVC固定管卡；

c.重力系統(tǒng)排水能力弱,排水速度慢,屋面灰塵沖入易沉淀在橫管中,管道易堵塞,需要定時(shí)從室內(nèi)設(shè)置檢查口清整,維護(hù)費(fèi)用高,并且室內(nèi)易遭受雨水侵犯；

d.虹吸系統(tǒng)流速快,管道有自凈功能,維護(hù)費(fèi)用少,無(wú)漏水隱患；

e.同時(shí)也解決了立管多影響使用布局問(wèn)題。

3)管理效益。

通過(guò)對(duì)虹吸雨水新材料、新工藝的應(yīng)用，提高了企業(yè)創(chuàng)新管理水平。

4)社會(huì)效益。

優(yōu)化了建筑物的使用功能，減少了后期的使用維護(hù)費(fèi)用，樹立了企業(yè)的形象。

5 應(yīng)用、推廣情況

會(huì)展中心建筑面積20 246 m2，屋面總匯水面積為7 260 m2，雨水斗選用不銹鋼材虹吸下沉式雨水斗，共采用16個(gè)KB-25型雨水斗，采用1個(gè)KB-45型雨水斗。立管5根，采用HDPE抗負(fù)壓排水專用管材。

大屋面使用虹吸雨水系統(tǒng)大大減少了雨水立管數(shù)量，節(jié)省了傳統(tǒng)雨水平管坡度造成的空間浪費(fèi)，值得在大屋面雨水系統(tǒng)中推廣。

On application of siphonic rainwater system in drainage at large roof

Zhang Minggang

(ShanxiLu’anEngineeringCo.,Ltd,Changzhi046000,China)

The paper introduces the principle of the siphonic rainwater drainage system, illustrates its advantages by combining with engineering examples, researches the craft procedure of the siphonic rainwater system in the fireproof and drainage of large roofs, analyzes the economic, social and management benefits after its implementation, and points out the system can be further extended.

siphonic rainwater system, large roof, drainage, installation

2015-02-28

張明剛(1978- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0132-03

TU992.03

A