虹吸雨水系统在大屋面排水中的应用

张 明 刚

(山西潞安工程有限公司，山西 长治 046000)

虹吸雨水系统在大屋面排水中的应用

张 明 刚

(山西潞安工程有限公司，山西 长治 046000)

介绍了虹吸雨水排水系统的工作原理，结合工程实例，阐述了虹吸雨水排水的优点，着重对虹吸雨水系统在大屋面排水中的工艺流程进行了研究，并对实施后的经济效益、社会效益及管理效益作了分析，指出该排水系统值得在大屋面雨水系统中推广。

虹吸雨水系统，大屋面，排水，安装

0 引言

虹吸雨水排水方案主要是雨水斗选用不锈钢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，虹吸是利用液体力学现象，不借助水泵抽吸液体，使处于较高位置的液体在充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后，自动流至开口更低的位置。它主要是由万有引力让虹吸管作用的。 虹吸雨水斗是由虹吸雨水斗底盘、采用优质304不锈钢材料冲压而成。压环和导流罩采用硬铝合金和锌合金压铸制成。具有抗腐蚀、抗挤压等特性。 虹吸雨水斗能很好的防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系统，具有极强的反涡流功能，斗前水位达到一定高度后，形成水(液)封完全隔离空气，阻隔空气进入，雨水便能平稳地淹没泄流口进入排水管。虹吸式雨水斗的使用，可以最大限度减小天沟的积水深度，使屋面雨季承受的雨水荷载降至最小，合理计算后，可以降低屋面板的配筋率，降本增效(见图1)。

1 工程概况

潞安能化会展中心工程位于山西省长治市北寨十字口西南角，建筑面积为20 246 m2，屋面总汇水面积7 260 m2，若以普通重力排水，根据工程所在地10年暴雨重现期设计，则需要常用DN110的UPVC管28根以上，排水管立管多，严重影响室内使用布局。且室内多为大跨度梁板，柱墙少，多数立管无法固定，并且影响了使用。

为克服雨水重力排水在超大屋面难以施工的问题，经与设计沟通探讨，并请专业厂家二次计算设计，最终确定虹吸雨水排水方案。雨水斗选用不锈钢材虹吸下沉式雨水斗，采用16个KB-25型雨水斗，采用1个KB-45型雨水斗，立管5根，采用HDPE抗负压排水专用管材。

2 虹吸雨水排水优点

1)水平管无坡度，很少占用屋内吊顶空间。2)相对重力式雨水系统排水效率高，雨水斗和立管少，一根立管带多个雨水斗。3)系统流速快,管道有自净功能,维护费用少,无漏水隐患。4)HDPE管柔性大，可地面预制，高空安装，缩短工期。

3 工艺流程(虹吸雨水排水)

1)作业流程。

作业前准备→安装雨水斗→安装悬吊管卡→管道地面提前热熔→管道安装及固定到位→连接室外排水系统。

2)核心内容。

a.作业前准备。对施工图纸熟悉并进行图纸会审，根据施工技术要求及参照验收规范，编制切实可行的施工方案，并对每位作业人员进行现场技术交底。根据管路图示位置、标高及预留洞口的尺寸要求(预留洞较管道外径大50 mm～100 mm)，结合工艺标准进行施工作业准备。按50年暴雨重现期考虑，在女儿墙设置4个350×200溢流口，溢流口顶部距离屋面300 mm。

b.虹吸雨水斗安装。虹吸雨水斗安装与屋面防水层施工应同时进行，根据图纸设计设置雨水斗的位置，在预留洞口周圈做宽度500 mm的卷材附加层，在安装前拧去保护螺丝并保证表面的清洁，安装好配套螺杆后用防水密封胶将边缘进行封堵，待密封胶干燥后铺设防水卷材，并且保证防水层延伸至雨水斗边缘内侧，并再次用防水密封胶将卷材收头处进行封堵。最后再用细石混凝土沿雨水斗周围作防水层保护层，待混凝土达到一定强度后安装防护罩。

c.安装悬吊装置。根据图纸设计管道走向，确定管道悬吊装置的安装位置点。用膨胀螺栓将悬吊安装片固定在顶板上，方钢连接卡通过全丝螺杆连接至安装片。安装方钢时，用连接卡将方钢卡住，并插入三角楔。方钢之间有专门的方钢连接件进行串连，具体如图2所示。

d.管道预制。结合图示及现场实际尺寸下料后在地面上将各管及管件进行热熔连接，避免高处作业造成的施工困难及安全隐患。

加热板预热：将加热板和铣刀接通电源，进行预热。

准备管材管件：选择与管材规格一致的卡瓦装入机架，将焊接的管材固定在机架卡瓦内，并保证在卡瓦内伸出适宜铣削及热熔的长度(20 mm～30 mm)，机架以外延伸部分的管材用支架托起以保证管材轴线与机架中心同轴，最后用卡瓦固定锁紧。

铣削管端：旋动机器，将管材端合龙，进行铣削，待铣削出连续匀称的削条后，将管材及削刀旋开。

管材对接：旋拢两管材至紧贴在加热板的两面上，待加热板温度达到规定值后，施加压力，直到管材周边最小卷边达到规定高度时，松开旋动架，迅速撤出加热板，最短时间合龙两管端进行热熔。

冷却：保持压力至规定的冷却时间，卸压后松开卡瓦，管材熔接完成。

e.管道安装及固定。根据图纸，将在地面上熔接好的管材按照不同管径管卡吊装在管卡上。根据悬挂要求，水平管道两端及三通大管一端均须安装锚固管卡，其具体位置根据规范要求设置。 采用线坠吊线法确定立管安装片位置，用膨胀螺栓固定，并且根据管道和墙面的间距安装合适的螺杆，同时将螺丝拧紧焊牢。HDPE管立管的锚固管卡间距最大为5 m，导向管卡间距最大为15倍管外径。

f.连接室外排水。引至室外的埋入地下的排水管道与露出地面的立管通过电热熔管箍连接。排水管道埋地处预埋套管，熔接好后穿入套管连接至室外雨水检查井。

3)施工中的改进。

a.HDPE管的连接方式局部改进。

虹吸雨水系统管材选用HDPE管，连接方式为热熔连接，可在地面进行预制拼装。立管由上而下至地面后，应埋地接出至室外检查井。

问题：立管通过地沟内平管接至室外检查井，存在弯头无法地面预拼装，地沟空间狭小，热熔操作难度大，且质量无法保证。

改进：和二次深化设计单位探讨，对连接方式局部改进，采用电热熔工艺解决局部操作空间狭小的问题。

首先清洁、刮削管端焊接处，除去杂屑保持管端的干燥。标记焊接管插入深度，将两端管材插入电热熔管件，将电热熔机的电源插入电热熔管件接电孔内，接通电源，根据电热熔管件合格证上参数说明，调节电熔焊机工作参数和焊接时间进行焊接，直到管件上的信号眼突出，冷却期间，不得移动或受力。

b.虹吸雨水的安装坡度调整。

虹吸雨水系统的优点是水平管无坡度，很少占用屋内吊顶空间。不足之处：如果在雨量较小，雨水无法满管排放时，系统处于重力排水阶段。本工程施工工期长，且经过无外墙围护的北方寒冷冬季。在重力排水阶段，若水平管无坡度，管内余水难排尽，经冬季易结冰，影响管材寿命。

从本工程实际出发，将水平管调整为微坡。经计算，坡度为1‰时，不影响整体虹吸系统运行，且能排尽水平管内残留雨水，防止结冰影响管材寿命。该坡度远小于普通排水2%的坡度，整个系统水平管坡降4.5 cm，基本不增加屋内吊顶空间，很好地解决了水平管雨水残留问题。

4 实施效果

1)经济效益。

本工程虹吸雨水系统一次投入为21万元，但HDPE管耐久年限可达50年。U-PVC重力排水系统一次投入约为15万元，使用年限为10年～15年,而建筑使用年限50年,所以需要二次投入,至少还需40万元以上，23根立管的装修费用5万元，减少室外管道及23座检查井约10万元，共计经济效益55万元。

2)使用功能优化。

a.内排水雨水斗预留孔处是防水渗漏薄弱环节，虹吸雨水斗带有专门的防水圈不锈钢夹环，防水性能上远远优于普通；

b.重力系统采用U-PVC固定管卡，而虹吸系统采用成套的冷轧钢镀锌固定系统，无论从固定管卡的可靠程度和使用寿命上都远远超过U-PVC固定管卡；

c.重力系统排水能力弱,排水速度慢,屋面灰尘冲入易沉淀在横管中,管道易堵塞,需要定时从室内设置检查口清整,维护费用高,并且室内易遭受雨水侵犯；

d.虹吸系统流速快,管道有自净功能,维护费用少,无漏水隐患；

e.同时也解决了立管多影响使用布局问题。

3)管理效益。

通过对虹吸雨水新材料、新工艺的应用，提高了企业创新管理水平。

4)社会效益。

优化了建筑物的使用功能，减少了后期的使用维护费用，树立了企业的形象。

5 应用、推广情况

会展中心建筑面积20 246 m2，屋面总汇水面积为7 260 m2，雨水斗选用不锈钢材虹吸下沉式雨水斗，共采用16个KB-25型雨水斗，采用1个KB-45型雨水斗。立管5根，采用HDPE抗负压排水专用管材。

大屋面使用虹吸雨水系统大大减少了雨水立管数量，节省了传统雨水平管坡度造成的空间浪费，值得在大屋面雨水系统中推广。

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

张明刚(1978- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0132-03

TU992.03

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