淺談虹吸排水收集系統技術應用及經濟分析

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

種植頂板防護虹吸排水收集系統是一個具有防護、排水、收集、利用多功能的系統，主要由復合防護排水異型片、專用排水槽、虹吸管、排水管、透氣觀察管、沉淀觀察井、蓄水池等組成[1]。

專用排水槽將車庫頂板分割成若干個相互貫通的排水區域，排水槽上安裝透氣管，具有平衡虹吸排水系統內的氣壓、消除空氣阻水作用，保證滲透水在系統內的正常流動。雨水或澆灌水經土壤滲透進入車庫頂板復合防護排水異型片后經有組織分區流入專用排水槽，槽內的水在空隙、重力和氣壓作用下很快匯集到邊槽出水口。

車庫頂板面與蓄水池間位置高低形成壓差，虹吸管根據滿流有壓狀態設計，出水口虹吸管道由細徑變粗徑使虹吸直管滿流從而形成虹吸現象，由被動排水轉變成了主動排水，形成重力自流+虹吸排水效應，快速抽吸屋面雨水。虹吸排水槽內的水不斷被排入沉淀觀察井，經沉淀觀察井排入蓄水池。經過簡單的沉淀和過濾，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，地下車庫頂板面積17045.89m2，覆土厚度2m。經過對比分析，決定將原設計變更為虹吸排水收集系統對車庫頂板的滲透水進行收集利用。

2.2 主要材料

2.2.1 專用排水槽：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成，壓縮強度450Kpa；規格：1010mm×190mm×110mm；分為兩側設有進水孔的中間槽和一側設有進水孔的邊用槽。

2.2.2 復合防護排水異型片：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成的復合材料，抗壓強度≥300KPa。規格：1.80m×20m。

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

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

2.2.5 雙面自粘卷材：用于復合防護排水異型片、專用排水槽的固定粘接。

2.2.6 井筒：材質PE，直徑450mm。

3 虹吸排水收集系統設計

系統由復合防護排水異型片+專用排水槽+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。

在車庫頂板防水層完成面上根據形狀間隔20m～30m劃分網狀排水分區，鋪設專用排水槽作為分區邊界[3]。

中間槽在車庫頂板的中間部位，進行橫向、縱向的鋪設；邊槽在車庫頂板的邊緣部位鋪設，通過子母扣進行扣合搭接；

復合防護排水異型片滿鋪專用排水槽之間。

每2000m2左右安裝一根透氣觀察管，預留高度超過室外地坪設計標高80～100cm；最終出地面高度取決于景觀造型。

分散設置3座蓄水池，靠近市政管網和利于澆灌使用處。

沉淀觀察井及檢查井采用Φ450井筒，開口高出地面，配置專用井蓋，設置在綠化部位。

塑料集水池安裝低于地下車庫頂面0.65m，外包裹2mm厚防滲復合土工布，接縫熱熔焊接密封。

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

4 虹吸排水系統流程

5 技術要點

防水層檢查驗收合格；

根據設計圖紙，規劃彈線，確定40cm寬固定專用排水槽的雙面自粘卷材位置；鋪設雙面自粘卷材。

固定專用排水槽：

按照圖紙將中間槽固定在車庫中間雙面自粘卷材上；邊用槽固定在車庫邊緣雙面自粘卷材上，有進水口的一側朝向車庫頂板內，扣合搭接連接。

虹吸排水管與邊用槽相連，并聯方式連接多個出水孔，增加排水量。

鋪設復合防護排水異型片：將異型片滿鋪在地下車庫頂板上專用排水槽之間，按整體設計排水方向鋪設，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寬土工布將專用排水槽覆蓋，兩側與復合防護排水異型片上層土工布搭接10cm，專用膠粘接密封牢固。

在專用排水槽四通上開孔，安裝透氣觀察管，用穩固架進行穩固，管道與頂板連接處包裹嚴實。上口安裝防塵蓋。

按圖紙在車庫周邊確定的邊用槽側壁預留出水口開孔，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出水口連排水管接入檢查井中，接口用專用膠粘密封，土工布覆蓋嚴密。

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挖到設計標高，澆筑砼墊層。沉淀觀察井墊層上固定沉淀觀察井成品，周圍土方回填。

蓄水池墊層上鋪設高質量2mm厚復合防滲土工膜，在其上拼接、組裝蓄水模塊。用土工摸包裹嚴密，搭接寬度不小于10cm。四周邊角保護并固定復合防滲土工膜，外側安裝1.5cm厚PVC板作保護。完成頂面距車庫頂板面不小于0.65m。

安裝檢查井：拼裝塑料蓄水池的同時，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，出水管末端接止回閥。

檢查井和沉淀觀察井井口設置防墜網，配置專用井蓋。

檢查驗收后土方回填：

初期回填先人工從蓄水池四周均勻進行，每層回填厚度不超過15cm；回填到蓄水模塊上方時，回填要輕夯。當蓄水池上覆土大于50cm且人工夯實后，可上小型機械進行回填夯實。

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，防止對管道及井造成破壞。

檢查井中安裝潛水泵、水位控制器[5]。

6 質量檢查驗收

材料合格證、產品檢測報告等資料符合設計和規范要求。

鋪貼、安裝質量：

專用排水槽的布置符合要求，復合防護排水異型片的鋪設方向正確。

雙面自粘卷材、復合防護排水異型片搭接和收頭、專用排水槽的扣合搭接符合要求，隱蔽工程驗收記錄完整。

虹吸管、排水管連接件等細部必須密閉、無破損現象。

蓄水模塊連接牢固，包裹材料密閉、無破損現象。

土方回填過程符合要求，隱蔽工程驗收記錄完整。

水泵運行正常。

7 注意事項

沉淀觀察井、檢查井及透氣觀察管等出地面構筑物設置明顯標志，以防破壞。

虹吸管和排水管應在土方回填至相應標高并夯實后進行安裝，安裝完成后人工回填至管頂30cm后再進行機械回填。

檢查井在安裝進集水池前，底部應均勻打孔，預留池水進出檢查井的通道。

8 成品保護措施

施工過程中，施工人員穿軟底鞋，嚴禁穿帶釘子或尖銳突出的鞋進入施工現場。

嚴禁在未進行保護的復合防護排水異型片上托運重物和設備。

不得在復合防護排水異型片上打眼鑿洞。

施工完畢且合格后，及時進行回填。

9 經濟效益分析

9.1 保護基層、利于植物生長、排水快、實現了零找坡、節約了資源

本工程虹吸排水收集系統采用全新原料制成，柔韌性好，延展性好，凹凸點設計能起到良好的緩沖作用，為基層提供全面的柔性保護。排水異型片由不含植物親和性物質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，抗壓抗拉強度高。

傳統的重力流排水，自由堰流，僅保證了排水層有一定排水空間，無法透氣，無法消除空氣阻水現象，排水效果差。虹吸排水收集系統在車庫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境，利于植物根系生長，同時消除了排水系統空氣阻水現象，利于排水暢通。原設計直接在保護層上空鋪排水板，排水板上覆蓋無紡布，板布分離，無法避免在覆土回填過程中偏移、褶皺等形成阻水帶，影響排水層的排水效果。虹吸排水收集系統采用板布一體的復合防護排水異型片、專用排水槽、透氣觀察管、虹吸管，所有節點固定牢靠且密封，使整個系統本身與車庫頂板形成有機整體，不形成水汽混合流，流速快，排水量大。

車庫頂板被分割為若干個相互貫通的排水區域，形成了有組織排水，比起重力排水，整個排水系統在虹吸效應的帶動下，從被動式排水轉變成了主動式排水，提高排水效率。

虹吸排水收集系統大大加快了排水效果，自潔能力強。實現了零坡度排水。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，節約維護成本

專用排水槽、復合防護排水異型片，耐酸堿、耐穿刺、密度高、抗壓、抗拉能力強。塑料蓄水模塊，抗壓強度高，化學性能穩定，外壁光滑不易滋生細菌，使用壽命期長，維護成本低。

9.3 適應面廣，節省材料，施工量小、簡便、快捷，符合綠色建筑要求

施工不需要大型機械，工作面狹小的區域也可施工，可適用于各種不同類型、不同用途的建筑物；管道無須坡度敷設，水平敷設即可，節省空間，降低管材的管徑和數量，節省材料；施工量小，操作簡便、快捷。將雨水、澆灌水循環利用，節能環保，符合國家大力發展綠色建筑的要求。

9.4 工期短，資金節約，經濟效益好

由于具有多種良好功能特性，改變了本工程原設計方案，不僅取消了原找坡層，還取消了原設計防水隔離層、保護層、排水層、過濾層等工序。經核算該項工程造價節約投資近三分之二。又由于施工量小、施工快捷，工程完成后證明施工工期節省三分之二。

10 結束語

隨著國家對循環經濟和綠色建筑的推進，地下車庫面積越來越大，種植面積不斷擴大。虹吸排水收集系統，適應了這一要求，是符合海綿城市建設要求的最佳排水收集方案之一。新型材料的不斷出現和采用，將使虹吸排水收集系統技術不斷完善，進一步得到發展，經濟效益、社會效益、環境效益得到進一步提高，使得虹吸排水收集系統技術應用市場越來越大。