論復雜金屬屋面虹吸雨排水重難點施工技術

李朝廷，陽 陳

(中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

滁州奧體中心游泳館項目采用鋁鎂錳直立鎖邊金屬屋面，主樓為橢球屋面，屋面標高從最高點往四周順次降低，外檐口標高各不相同；連廊與主樓銜接部位為坡向連廊檐口的雙曲屋面，連廊其余部位為單曲拱形屋面，連廊檐口標高均相同。為了保證屋面結構安全，排水系統采用虹吸雨排水。在雙曲連廊和橢球屋面的低邊分別設置不銹鋼天溝和集水槽，加快虹吸效果迅速形成。

1 虹吸雨排水深化設計

1.1 虹吸雨排水深化設計

暴雨強度重現期P=10 a，5 min暴雨強度q=5.67 L/(s·100 m2)，溢流系統按50 a校核，5 min暴雨強度q=7.41 L/(s·100 m2)。 天溝寬400 mm，深400 mm，雙曲屋面集水槽長度3 000 mm，在相應位置天溝最低點下沉300 mm；橢球屋面集水槽長度2 000 mm，在相應位置天溝最低點下沉300 mm。虹吸排水共分6個子系統，選用SF63,SF90和SF110型雨水斗；溢流虹吸系統分為2個子系統，選用SF75,SF90和SF110型雨水斗[1]。

1.2 匯水分區劃分

結合屋面的具體情況和雨排水設計選用的參數劃分匯水分區。對于坡度很大的雙曲連廊屋面[2]，天溝集中布置在連廊屋面的最低處；坡度較小的橢球屋面，連廊屋面覆蓋范圍內不考慮雨排水，暴露在連廊屋面范圍外的區域設置雨排水系統，天溝集中布置在橢球屋面的最低處；在天溝內設置足夠套數的虹吸雨水系統滿足排水要求，充分考慮50 a暴雨強度在連續天溝最低處設置了虹吸溢流系統，保證水位不超過天溝高度直立鎖邊板，防止屋面漏水[3]。

根據金屬屋面施工圖紙對游泳館雙曲連廊屋面和橢球屋面的虹吸雨排水系統進行深化，劃分匯水分區；確定虹吸雨水斗、天溝擋板和溢流雨水斗位置及尺寸；確定集水槽尺寸和設置要求；確定虹吸雨水管在屋面層的水平路徑[4]。匯水分區劃分和排水設施設置具體見圖1。

1)連廊屋面以紅色屋脊線為坡度分界，屋脊南側以屋面裝飾高度線分界為2個區域，屋面裝飾高度分界線東側虹吸雨水斗設置2處，其中SF63雨水斗6個，SF90溢流雨水斗1個；屋面裝飾高度分界線西側，虹吸雨水斗設置2處，其中SF90雨水斗6個，SF90溢流雨水斗2個[5]。

2)連廊屋面屋脊北側以天溝自然劃分為2個區域，橢球屋面范圍內虹吸雨水斗設置3處，其中SF90雨水斗9個，SF110溢流雨水斗2個；橢球屋面范圍外虹吸雨水斗設置1處，其中SF110雨水斗3個，SF75溢流雨水斗2個。

3)橢球屋面劃分2個排水區域，以屋面裝飾高度分界線為界，分界線東側虹吸雨水斗設置2處，其中SF90雨水斗4個，SF95溢流雨水斗1個；分界線西側虹吸雨水斗設置1處，其中SF90雨水斗3個，SF95溢流雨水斗1個。

2 施工重難點與方法

2.1 虹吸雨排水管路徑優化

游泳館地上部分共3層，形狀近似橢球。幕墻鋼結構彎扭箱型梁從2層向內收縮，在3層與橢球屋面外邊線鋼結構梁連接成一個整體，3層僅土建建筑覆蓋部分設置混凝土柱，導致虹吸雨水斗下方附近沒有柱子，無法安裝雨水立管。根據實際情況，將雨水立管設置在3層混凝土柱邊，連廊和橢球屋面雨水斗通過水平雨水管向混凝土柱水平安裝后垂直向下安裝至1層，增加了雨水水平管道的長度，解決了排水管的路徑問題。

2.2 雨水斗安裝

雨水斗采用鋁錳合金頂蓋不銹鋼底座材質，下方自帶的連接短管為HDPE材料，雨水斗同管道連接時采用電熔連接，保證系統的氣密性。

虹吸雨水斗安裝需與屋面專業穿插施工，安裝流程如下：

1)金屬屋面天溝和集水槽安裝完成后，根據雨水斗位置和尺寸在集水槽底部開孔，安裝雨水斗底座并將雨水斗底座與集水槽焊接在一起，焊后對焊縫進行打磨刷漆，確保焊接和焊后處理的施工質量。

2)準備PVC防水卷材，按照雨水斗形狀和尺寸裁剪卷材形成喇叭狀，將卷材鋪設在雨水斗底座上，喇叭筒插入雨水斗短管內，雨水斗底座的螺栓與PVC卷材之間的縫隙用密封膠密封。

3)通知金屬屋面分包進行集水槽PVC防水鋪設，防水完成后進行工序交接。

4)拆除臨時封堵，清掃雨水斗，安裝雨水斗導流隔氣蓋板。

雨水斗施工質量要求高，保證措施包括：雨水斗底座與集水槽滿焊，焊后打磨、修補焊縫保證焊縫質量，通過灌水試驗檢查焊縫漏水情況，無滲漏后對焊縫進行除銹刷漆；使用密封膠將PVC防水卷材與雨水斗底座黏結起來，底座螺栓與PVC卷材之間的縫隙處使用密封膏填滿，達到密封膠和密封膏的黏結時間后再進行灌水試驗，無滲漏后臨時封堵雨水斗底座并與屋面專業進行工序交接，由屋面專業完成防水卷材的搭設與焊接；防水施工完成后，拆除臨時封堵，安裝雨水斗蓋板，完成雨水斗施工。

沿著天溝坡度，在天溝最低點之前的集水槽處還需安裝不銹鋼天溝擋板，擋板離集水槽低邊100 mm，板頂低于天溝頂面100 mm，焊接施工完成后交接屋面專業鋪設防水卷材。在天溝最低點的底部還需安裝溢流雨水斗，采用與虹吸雨水斗相同的安裝流程和施工質量保證措施。

2.3 懸吊系統

該項目虹吸雨排水系統采用HDPE管，直徑250 mm虹吸排水管道敷設在地下，地上部分管徑小于250 mm。懸吊系統的水平懸吊梁采用30 mm×30 mm優質鍍鋅方鋼，懸吊管上每間隔不大于5 m設置一個固定管卡，此點與懸吊梁固定。虹吸懸吊管及立管均設有固定支架，其間距不大于5 m，固定于本體結構柱墻、頂板或鋼結構構件上。

懸吊管的錨固管卡安裝在管道的端部以及Y型支管的每個方向上，2個錨固管卡間距不大于5 m。當雨水斗與立管之間的懸吊管長度超過1 m時，安裝帶有錨固管卡的固定件。最后一個雨水斗處及水平管接至立管均安裝錨固管卡；方鋼導軌每隔10 m和方向改變的地方安裝防晃支架，如果方鋼間斷安裝兩個錨固管卡。

連接管與懸吊管的連接采用45°三通；懸吊管與立管的連接采用2個45°彎頭或不小于4倍彎曲半徑的90°彎頭；管路轉彎的位置以及出現三通的位置，在管道配件的兩端加設管道吊架。

在金屬屋面安裝的虹吸雨水管道，使用抱箍將懸吊桿固定在鋼結構構件上，抱箍按照固定處鋼結構構件的形狀和尺寸現場加工或者工廠預制[6]；懸吊連接件使用62 mm×41 mm優質C型鋼與螺桿及抱箍焊接連接(見圖2)。

虹吸立管固定卡間距不大于5 m，導向管卡間距不大于15倍管徑，立管到達混凝土底面之前設置一個固定點。每個Y型三通都設置1個緊固點，2個Y型三通之間的距離不超過3 m。末端的雨水斗和水平管(懸吊管)接入立管的地方設置緊固點(見圖3)。

虹吸雨水立管與排出管的連接應采用2個45°彎頭或不小于4倍彎曲半徑的90°彎頭；立管底部轉彎處安裝加固支撐裝置，加固裝置要用槽鋼或角鐵在現場加工制作，具體尺寸及固定方式視現場情況而定。

2.4 彎扭箱型梁抱箍安裝

在幕墻彎扭箱型梁下安裝虹吸雨水管時，鋼梁的形狀導致普通方形抱箍無法與鋼梁表面貼合，虹吸系統懸吊通絲螺桿與梁底面垂直但不與地面垂直，安裝完成后吊箍與箱型鋼梁以及吊箍連接件與吊桿均形成新的夾角。吊箍自身產生形變，磨損鋼梁、吊箍油漆面；吊箍連接件與吊桿產生形變，施工質量問題無法解決。

根據實際情況，在施工中發明一種新型自動調整角度的抱箍，采用Q235鍍鋅扁鋼和圓鋼進行加工，其自動調整吊箍連接件的角度，降低吊箍的損壞率，減少對鋼梁表面油漆的破壞。自動調整角度的新型抱箍包括吊箍上下固定件——鍍鋅扁鋼，內附于鍍鋅扁鋼的保護軟膠，吊箍上下部分連接的固定螺栓，自動調整角度的連接圓環以及與吊桿連接的內螺紋連接件(見圖4)。施工前根據鋼結構和MEP專業圖紙建立模型，在模型上確定吊箍安裝位置、尺寸并進行數量統計，在工廠進行批量加工。施工時根據模型上的吊箍信息進行安裝，將吊箍上下固定件貼合在箱型鋼梁的表面，用固定螺栓將上下固定件連接固定，連接吊箍與吊桿；檢查吊桿是否垂直向下，若不垂直向下則手動滑動連接圓環，確保吊桿向下(見圖5)。

3 施工總結

通過探討體育場館類項目虹吸雨排水系統施工內容，介紹了異形結構、復雜金屬屋面虹吸雨排水施工重難點及解決方法。根據金屬屋面施工圖紙深化虹吸雨排水系統，合理劃分匯水分區，優化管道路徑，確保屋面虹吸雨排水匯水分區劃分和立管安裝位置更加合理；細化雨水斗等安裝過程，協調不同專業之間的頻繁穿插施工，精細化管理，提高施工效率；結合BIM技術，采取新技術解決復雜鋼結構區域的虹吸雨排水懸吊系統安裝難題，加快施工進度、提高施工精度和質量。