大型屋面虹吸雨水系統要點分析

摘 要：虹吸式雨水系統憑借其較高的排水效率，在大型屋面的雨水排放中得到廣泛應用。文章結合已有設計經驗，針對大型屋面的特點，對虹吸雨水系統設計與應用中的幾個問題進行了探討和分析。

關鍵詞：大型屋面；虹吸雨水系統；防排水

引言

建筑虹吸式雨水系統發明于1968年，自上世紀90年代引進國內以來，隨著我國經濟的飛速發展，大型屋面越來越多，虹吸式雨水系統憑借其較高的排水效率、較小的空間占用率和用料省等特點，被廣泛應用在大型屋面。但近年極端天氣現象頻發，多地多個大型屋面發生了令人尷尬的漏雨事件，大型屋面的防排水問題受到重視，建筑虹吸式雨水系統的穩定性受到關注。建筑虹吸式雨水系統與傳統重力流排水系統相比雖有其優勢，但在應用的過程中也存在一些問題，有必要對其進行深入地探討和分析。

1 防排水結合

屋面防水和排水是一個問題的兩個方面，考慮防水的同時應考慮排水，防排結合是屋面防水概念的主要內容。大型屋面工程中，屋面多采用金屬材料，金屬材料的熱脹率高，大型金屬屋面的熱脹冷縮現象尤其明顯，必須加強結構防水。另外，大型屋面天溝與屋面接觸部位為金屬天溝的脹縮留有間隙，無法完全密封，此處極易發生漏水現象，一定要重視天溝與屋面接觸面的防水。大型屋面防水工程設計應嚴格按照I級防水等級、兩道防水設防[1]。屋面工程中對屋面坡度、天溝、檐溝的匯水面積、水落口、管徑大小等設計，應盡可能使水以較快的速度、簡捷的途徑順暢排除，減輕屋面防水層的負擔，減少屋面滲漏水的機會，做好排水是提高防水功能的有效措施。大型屋面設計防水排水應著重注意：（1）盡量避免設置內天溝。（2）屋面和天溝整體做柔性卷材防水。（3）雨水分區劃分時應使排水路線通暢，排水長度合理，不應跨越伸縮縫、變形縫。雨水分區應使排水路線通暢，排水長度合理，不應跨越伸縮縫、變形縫。大型屋面虹吸雨水系統單個雨水分區面積不宜小于600m2，劃分太小導致雨水溝小而密，雨水組織混亂，盡量避免無自然泄流條件的內分區。

2 設計重現期

建筑虹吸式雨水系統并不是設計重現期越大越合理。與傳統的認識相反，重力排水系統的設計重現期越大，排水能力越強，安全度有所提高；但是提高建筑虹吸式雨水系統的設計重現期，并不利于虹吸壓力流的形成，安全度并未提高。在以往的設計中將建筑虹吸式雨水系統的設計重現期提高到50～100年，內天溝按照規范要乘以1.5的安全系數，導致設計流量增加，天溝容積增加，虹吸管道大大增加，引起的后果是虹吸系統的形成時間大大延遲，正常重現期5～10年的降雨量無法快速形成虹吸，小流量下無坡度的懸吊管內流速很小，不利于管道系統的自潔，增加了管道堵塞的危險。

3 天溝設計

天溝在建筑虹吸式雨水系統中的作用常被忽視，尤其是合理的天溝尺寸計算常常被忽略。天溝主要作用包括：（1）提高斗前水深盡快形成虹吸。（2）貯存虹吸啟動時間內的降雨量。（3）提供一定的保護高度，避免超設計降雨強度時雨水翻上屋面或翻出溝外。合理的天溝尺寸可以優化結構荷載減少投資，可以提高虹吸系統的穩定性和安全性。其寬度應滿足雨水斗的安裝要求，在未確定供貨商的時候可按照500～600mm控制。其深度最小不小于250mm，主要包括設計水深和保護高度，設計水深和雨水分區的面積和虹吸系統的形成時間有關。大型屋面的金屬屋面天溝對熱脹冷縮很敏感，所以天溝也設有伸縮縫，天溝伸縮縫的構造往往是將天溝打斷處理，導致雨水系統間無法連通，所以雨水分區不應跨越天溝的伸縮縫，單個虹吸式雨水系統不應跨越雨水分區，否則會導致系統性風險。

4 溢流系統

建筑虹吸式雨水系統是水的單相滿流，在設計工況下，為減少立管數量，勢能已經被充分利用，排水能力已達極限，對超設計降雨強度的降雨量沒有調節能力，如果靠天溝來實現調蓄的功能，會給屋面結構計算及整個屋面的安全性帶來很大的挑戰。所以虹吸式雨水系統必須設置溢流設施，而且必須是獨立系統，以確保屋面安全。通過上文建筑虹吸式雨水系統設計重現期的分析，在滿足總排水能力的前提下，溢流系統的設計顯得尤為重要。溢流系統的作用主要包括：（1）虹吸式雨水系統堵塞、故障時應急排水。（2）超虹吸式雨水系統設計重現期雨水排除。（3）低于虹吸式雨水系統設計降雨歷時雨水排除。這些作用要求溢流系統具有很強的穩定性和排水能力可擴展性，其出口須采用間接排水，推薦使用溢流口及重力流管道系統。

5 管理維護

大型屋面虹吸雨水系統由于設計計算精密，施工過程中難免需要根據現場情況做局部調整，施工質量也會對系統實際排水能力產生影響，竣工驗收時應做現場排水能力測試，確保工程滿足設計排水要求。竣工后雨水排水系統應定期維護，每年至少在雨季前做一次巡檢[2]。需要重點關注清除屋面或天溝內雜物，清除雨水斗和管道中的雜物，清除出口下游管道中的雜物，監測天溝變形確保溝底排水坡度，定期檢查固定系統，嚴寒寒冷地區須做好屋面融雪及管道保溫，建立檢查和維護檔案。雨水排水系統備品備件應齊全，維護過程中發現的缺陷和問題應及時處理。

6 結束語

建筑虹吸式雨水系統的啟動是快速而且復雜的過程，啟動時間的長短對系統的安全穩定有至關重要的作用。屋面防排水系統作為一個完整的系統，一套精密運行的系統，實際運行效果離不開細致的設計、計算、安裝、管理和維護。系統產品國際上有BBA認證，但國內還沒有相關認證，關于該系統還需要更深入細致的研究，以確保大型屋面的安全。

參考文獻

[1]山西建筑工程（集團）總公司.GB50345-2012 屋面工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]中國建筑設計研究院.CJJ142-2014 建筑屋面雨水排水系統技術

規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.