虹吸式雨水排水系统施工工艺.pdf

天津建设科技 2 0 0 7 增刊 城市基础设施建设 虹吸式雨水排水系统施工工艺 李克江 王辉2 ( 1 中天建设集团天津分公 司， 天津3 0 0 1 7 1 ； 2 天津市区县建筑管理总站 ， 天津3 0 0 0 5 0 摘要： 本文以庄吉商业中心工程为例， 分析了虹吸式屋面雨水排水系统的特点。 关键词 ： 虹吸式 ； 雨水排放 系统 ； i-i d p e管材 中图分类号 ： t u 9 9 2 0 3 文献标识码 ： c 文章编号 ： 1 0 0 8 3 1 9 7 ( 2 0 0 7 ) s 1 0 3 1 1 0 4 1 工程概 况 根据建筑使用用途 ， 庄吉商业 中心工程可分 为商场和配套服务两部分 ， 地上 8 层 ， 地下 2 层 ， 工程总建筑面积为 9 5 2 2 8 m 2 。屋面建筑面积共 计 1 1 2 7 9 m 2 。 由于本工程屋面面积较大， 设计中采用了适 合大型商场及会展中心等对空间的要求特别高 的虹吸式屋面雨水排水系统 ， 虹吸式排水系统具 有立管少、 吊顶 内水平不需放坡等特点 ， 且施工 时沿梁底安装不需另行放坡 ， 并且可随柱弯折。 本工程 8 层顶屋面共设 4 个系统 、 4 根立管、 l 6 个虹吸雨水斗； 5层顶屋面共设 2个系统 、 2根 立管、 8 个虹吸雨水斗。虹吸雨水斗选用不锈钢 材质、 雨水管选用 h d p e管材。 2 虹吸式屋面雨水排水系统的工作原理 虹吸式屋面雨水排放系统采用特殊设计 的 雨水斗， 使雨水在很浅 的天沟水深状态下， 即可 在管道中形成满流状态。利用建筑的高度与落 水的势能 ， 在管道中造成局部真空， 使雨水斗及 水平管中的水流获得 附加压力 ， 造成虹吸现象 ， 收稿日期： 2 0 0 7 0 2 0 6 作者简介： 李克江( 1 9 7 1 一) ， 男， 工程师， 学士， 中天建设集团 天津分公司总工， 从事建设工程技术管理工作。 利用虹吸作用， 极大地加快雨水在排水管内的流 速 ， 快速排放屋面雨水。但在比较小的降雨强度 或降雨过程的末期 ， 降雨量减小 ， 雨水斗淹没泄 流的斗前水位降低到其一定值 ， 雨水斗开始有空 气渗入 ， 排水管道内的真空被破坏 ， 排水系统会 从虹吸压力流的工况转向重力流。 虹吸式屋面雨水排水系统 自雨水斗连接管 以下， 管道内呈负压， 在悬吊管与立管的交叉点 处负压最大 ， 其后立管上 的负压减小， 至临界点 负压消失 ， 管道内的压力为零， 水流状态转为重 力流。 3 虹吸式雨水斗的技术特性 3 1 虹吸式雨水斗的基本结构 虹吸式雨水斗有 d n 5 0 d n 1 5 0 等多种规格， 能够满足工程 的实际要求， 其材质有铸铁、 铝合 金钢、 不锈 钢、 高 密度 聚 乙烯 ( h d p e ) 、 聚丙烯 ( p p ) ， 下沉的雨水斗置于屋面层 中， 上部设有进 水格栅。在降雨过程 中， 通过格栅盖进入雨水斗 的屋面雨水 落人深斗内， 斗内带孔隙的整流罩 ， 使处于涡流状态 的雨水平稳地 以淹没泄流流出 进入排水管。下沉式 的雨水 斗最大限度 的减小 了天沟的进水深度 ， 使屋面承受的雨水荷载降至 最小 ， 同时又使雨水斗的出口获得较大的淹没水 深 ， 消除了在设计流量下工作时的渗气现象 ， 提 高了雨水斗 的额 定流量。虹 吸式雨水斗应带有 格栅 ， 格栅间隙形状可 以是孔状或细槽状， 间隙 维普资讯 城市基础设施建设 天津建设科技 2 o o 7 增刊 口直径应 6 m r n ， 且 1 5 m r n 。 3 2 虹吸式屋面排水系统的管材要求 虹吸管材采用 h d p e高密度聚乙烯管材 ， 因 管材密度 5 5 m m 。两个雨水斗之间的 间距 不应 超过 2 0 m。 4 2 水力计算 虹吸式屋面雨水排水系统的水力计算应包 括对系统 中每一管路 的水力学工况作精确 的计 算。计算结果应包括每一计算管段的管径 、 计算 长度 、 流量、 流速、 压力。 虹吸式屋面雨水排水系统 的水力计算应符 合以下规定： ( 1 ) 虹吸式屋面雨水排水管系雨水斗至过渡 段总水头损失与过渡段流速水头之和不得大于 雨水斗至过渡段的几何高差； ( 2 ) 雨水斗顶面至悬 吊管管中的高差不宜 3 m， 在立管管径 d n 9 0时宜 5 m ； ( 4 ) 悬吊管设计流速不宜 2 2 m s ， 不宜 1 0 m s ； ( 5 ) 虹吸式屋面雨水排水管系过渡段下游的 流速不宜 2 5 m s ， 当流速 2 5 m s 时应采取 消能措施。 从上面的分析可以得出， 雨水斗的进水水面 至临界总高度是有效作用高度， 在设计计算中应 充分利用； 另一方面对雨水斗至悬 吊管的末端的 总水头损失应有所限制， 以控制悬 吊管末端的最 大负压值。 ( 1 ) 各雨水斗至过渡段的水头损失允许误差 应 3 ， 管 材应具有抗紫外线能力。 ( 2 ) i-i d p e管材除承受正压外， 还应能承受负 压， 管材供应商应提供管材耐正压和负压的检测 报告 ， 并进行评价。 ( 3 ) 虹吸式雨水斗防叶罩格栅间隙形状可以 是孔状或细槽状， 孔状间隙口直径应 6 m m， 且 1 5 l n l n 。 ( 4 ) 固定件应根据各管材按不同管径和要求 设置， 位置应准确， 埋设应平整 ， 与管道接触应紧 密， 且不得损伤管道表面。 5 3 安装特点 虹吸排水管道的的安装极其简单 ， 在 吊顶内 水平管道可贴平板或梁安装无需放坡并且多个 雨水斗连接于一个水平管 内， 节约了宝贵的建筑 空间。 管道在安装 时可按装饰 的设计效果随意弯 曲或随斜管进行安装。 因虹吸式排水系统h d p e 管材的连接为电热 熔连接 ， 清理或有微小堵塞时打开屋面的雨水斗 空气挡叶板 ， 用气泵向内吹气 即可。并且虹吸式 排水系统因其流速较快具有较强的 自洁能力。 5 4 施工工艺流程 根据屋面面积进行雨水排量 的设计一配合 屋面排水沟 的施工及虹吸雨水斗的预埋一悬 吊 管的安装一立管安装一灌水试验验收。 5 5 安装要求 ( 1 ) 虹吸雨水斗与屋面或天沟和管路系统应 可靠连接。 ( 2 ) 虹吸式雨水斗布置在屋面的最低点， 对雨 水立管作对称布置 ， 当虹吸式雨水排水系统接多 个虹吸式雨水斗时， 雨水斗排水连接管应接在悬 一 3 1 3 维普资讯 城市基础设施建设 天津建设科技 2 o o 7 增刊 吊管上， 不得直接接在雨水立管的顶部。 ( 3 ) 天沟的起点深度应根据屋面的汇水面积、 坡度和虹吸式雨水斗的斗前水深确定 ， 天沟坡度 不宜 5 m， 导向管卡间距不应 1 5 倍管径。 ( 7 ) 在雨水立管的底部弯管处应设支墩或采 取牢固的固定措施。 6 系统验收 ( 1 ) 雨水斗安装位置应符合设计要求 ， 雨水斗 边缘与屋面之间连接处应严密不漏。 ( 2 ) 管道安装应符合现行国家标准 建筑给水 排水及采暖工程施工质量验收规范 g b 5 0 2 4 2 2 o 0 2的有关规定。 ( 3 ) 雨水主立管及水平干管均应作通水试验， 排水应畅通， 无堵塞。 7 效果总结 传统的雨水排放是将天沟中汇集的雨水通 过雨水斗、 雨水立管、 排出管排至雨水窨井或是 通过雨水斗、 悬吊管、 雨水立管、 排 出管排至雨水 窨井。一般屋面排水系统常按其排水管的设置 位置和排水去向分为外排水系统和内排水系统 ， 而虹吸式屋 面雨水排水系统能很大地提高屋面 雨水排水的能力； 悬吊管接人雨水斗的数量不受 限制 ， 节省了不少雨水立管； 悬吊管不需做坡度 ， 安装方便、 美观； 系统按虹吸式压力流计算可 以 减小选用管道的管径 ； 工程实践证 明可大量减少 工程造价。虹 吸式屋面雨水排水系统与重力式 屋面雨水排水系统相比有明显的技术优势。 ( 1 ) 传统重力式雨水排放系统。该系统主要 是利用屋面雨水本身的重力作用 由屋面雨水斗 - 3 1 4- 经排水管道 自流排放。传统重力式排放 系统排 水管道按非满流状态设计， 排放管道必须有一定 坡度。国家设计规范 建筑给水排水设计规范 中规定雨水悬吊管最大计算充满度为 0 8 ， 雨水 悬吊管的敷设坡度不得 3 0 0 h i m 。因此以往国内设计的重力式雨水排放系统 通常为单斗排水系统 ， 即一个雨水斗对应一根雨 水立管。 其缺点为雨水立管多 ， 埋地管 多； 地 面开挖 工作量大 ， 雨水管管径大； 雨水悬吊管有坡度， 占 据建筑空 间大 ， 影响美观； 建筑适应性、 灵 活性 差 ； 管线不能随意布置； 整个系统用材较多； 悬 吊 管最多接 4 个雨水斗 ； 悬 吊管不能过长； 管道内不 具有 自净功能。 ( 2 ) 虹吸式雨水排放系统。系统由防漩涡雨 水斗 ， 雨水悬 吊管、 雨水立管、 雨水出户管组成。 虹吸式屋面雨水排放 系统主要工作原理是在降 雨初期 ， 屋面雨水高度未超过雨水斗高度时， 整 个排水系统工作状态 与重力状态 系统相同。随 着降雨的持续 ， 当屋面雨水厚度超过雨水斗空气 挡板高度时， 由于采用 了科学设计 的防漩涡雨 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， 在雨水连续流经过雨水悬吊管进入雨水