浅析屋面新型虹吸式雨水管道排放系统施工技术

浅析屋面新型虹吸式雨水管道排放系统施工技术

赵建华

中国电子系统工程第二建设有限公司

摘要；近年来随着工业建筑和民用建筑工程技术的不断发展、成熟，建筑面积、规模越来越大，建筑的屋面积水面积和集水区也在不断地扩大，传统的屋面排水管道网在功能上和空间管理上已经落后和不能满足于当前建筑的需求，为解决这方面的缺陷，随着工业的发展和国际化水平的提供，目前设计采用新型屋面虹吸式雨水管道排放系统，取得了很好的成绩。结合以往施工经验和查阅相关资料，浅析屋面新型虹吸式雨水管道排放系统的工作原理、技术优势、系统特点、材料选用和施工技术，并运用工程实例加以说明。本内容不涉及该系统的管道管径及雨水斗位置和数量的设计。

关键词；管道、排水系统、施工技术

1. 系统特点

虹吸式屋面雨水排放系统是一种新型的雨水排水系统，与传统的重力雨水排水是完全不同的。系统在降雨初期，屋面雨水高度未超过雨水斗一定高度时，整个排水系统工作状况与重力排水系统相同，随着降雨的持续，当屋面雨水高度超过雨水斗一定高度时，由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗，通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，（一般虹吸系统雨水管管径DN≤75，最小落差高度为3米，管径DN≥90高度最小落差高度为5米），在雨水连续经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内形成最大负压，屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。因此，屋面雨水的排放过程是一个虹吸作用的结果，我们把这样的系统称为虹吸式屋面雨水排放系统。

2. 施工技术

   1. 管道悬吊系统安装

对于HDPE 管，固定系统采用特殊的固定系统，为工厂生产的成品，已经热镀锌处理。除与钢网架结构及钢性基础的连接外，均不需用电焊，只要按照要求进行简单的装配。

悬吊系统安装时，在悬吊管上每间隔≤5 米设置一个固定支（吊）架，此点与悬吊梁固定，为不可移动的。因为HDPE 管具有膨胀系数较大，但膨胀应力小的特性，所以固定支（吊）架的设置将整段悬吊管的膨胀变形分解到各固定支（吊）架之间，变形无法目测察觉，起到美观作用，膨胀应力由固定支（吊）架传递到悬吊梁上，对建筑的结构本体不会造成影响，同样悬吊管的振动也通过支（吊）架传递到悬吊梁上，利用悬吊梁及吊杆消解。悬吊管及立管均设有固定支架，具有防晃抗震作用。该悬吊系统能够保证管道不下垂，不产生水流阻塞，防晃，抗震，并固定于本体结构柱墙或顶板上。

在安装管道系统以前，按照设计位置把固定系统安装好。首先，对于悬吊水平管道的消能悬吊系统，按照设计的数量和位置先把安装片焊接在钢结构上（或采用抱箍连接），如果是钢筋混凝土结构，则用钢膨胀螺栓把安装片固定在钢筋砼上，用螺杆、方钢卡等装置把型号为40X40X2.5 的镀锌方钢管固定起来，水平度调整至符合设计要求。

对于立管的固定装置，同样按照设计要求和规范规定把安装片固定在柱子或墙壁上，以便进行立管管卡的安装。

1. 2. HDPE 管材的连接

HDPE管热熔对焊连接是一种最简单的管件连接方法，它为整个系统的预制安装提供了许多方便有利的前提条件；在管道安装前建议应由厂家的专业人员的现场指导，以下是完成一个完美的焊接过程所需要的条件：

a. 保持焊接部位、管道及电热板的清洁度

b. 正确的焊接温度

c.焊接连接过程中施加相应的力

d. 焊接切断面必须是垂直的90°，必须通过刨刀、刨口。

1. 3. 虹吸式雨水斗安装

雨水斗安装，应在屋面设计积水区预留空洞或现场开孔，预留空洞或现场开孔尺寸为D1（下水口外径）+10mm。误差不大于5mm，孔洞为圆形。若建筑物为钢结构建筑，那么孔洞横向位置应在天沟中央，误差≤5 毫米。纵向位置按照定位图定位，纵向偏移误差≤10 毫米。雨水斗与金属天沟采用氩弧焊接，焊接线为雨水斗法兰的外边缘，要保证焊缝质量达到相关要求。雨水斗下水口与HDPE管道之间使用内外螺纹连接或其他方式连接，保证整体性和密封性可靠。

1. 4. 虹吸式雨水系统灌水试验

参照《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002第5.3.1 条，系统采用灌水试验，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。检验方法：将雨水管排出口封堵严密，从雨水斗处注入清水,系统灌注至水面与屋面集水区底面相平，经1 小时后，如水面下降则加水到原水面，直至水面不下降为止，同时检查管道及接口，不渗不漏为合格。

3. 工程实例

   1. 工程概况

绵阳市某主机实验室建设项目，是容纳和支撑高功率激光装置的建筑厂房。建筑屋面积水面积12670多平方米，共有五个积水区域，屋面既有传统混泥土屋面也有钢结构屋面（见图四），如按传统工艺采用UPVC或钢性管道材料设计，需要雨水排水立管35个子系统，根据房屋建筑标高计算大概需要de 160 UPVC管750米左右，立管位置占用大量的建筑空间，施工难度大、施工耗费工时较长，并且降水量超大时容易造成排水不及时等缺点。与传统工艺相比，采用新型虹吸式雨水排放系统，只需要雨水排水立管7个子系统，33个虹吸式雨水斗，根据房屋建筑面积及标高计算大概需要HDPE管550米左右，大大节省了建筑可用空间，缩短了施工工时、系统投入使用后运行稳定性好。从建筑整体观赏性上都有很好的成效。

4. 附件

《虹吸式雨水系统施工工法》

虹吸式雨水系统自诞生于欧洲以来，凭借其泄流量大、耗费管材少、节约建筑空间和减少地面开挖等突出优势，在全球范围内得以迅速发展和不断改进。在中国，随着大跨度、大面积的建筑日趋增多、对建筑空间的要求不断提高，在一些机场和展览馆等建筑上成功地应用后，虹吸雨水系统也得到迅速发展。
1特点
    1.1虹吸式雨水斗采用机械固定的方式，能确保雨水斗与屋面连接的密封，具有优异的抗腐蚀性能，安装时无需做防锈处理。
    1.2管道排水实现满管流，从而节省材料、节省空间、减少了各专业之间的交叉作业，使建筑外形美观，节约资金。
    1.3虹吸式雨水系统机械强度高，施工简单。而且是有压流，管道不易堵塞。
    1.4本工法规定了雨水斗、水平悬吊管、排出管的施工工艺，确保虹吸式雨水系统施工质量符合《建筑给排水与采暖卫生施工质量验收规范》(GB500243-2003)及CECS标准《虹吸式屋面雨水排水系统应用技术规程》的要求。
2适用范围
适用于大面积、大跨度屋面的排水。
3工作原理

虹吸式雨水系统依靠虹吸式的雨水斗在天沟水深达到一定的深度时实现气水分离，利用建筑物的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内形成最大负压。从而进入虹吸状态，整个管道呈现满流，实现其迅速、高效的排水功能。该系统一般由虹吸式雨水斗、管材(悬吊管、立管、排出管)、管件、固定件组成。

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