[广州]44万平标志性建筑虹吸雨水系统优化设计分析（图文解析）

1、一、工程概况,广州某工程项目总用地面积31,084平方米，总建筑面积约44.8万平方米，主塔楼层高103层，结构高度432m，工程建成后将成为广州市的又一个新的标志性建筑。广州项目屋面虹吸雨水排水包括三部分：附楼裙楼、塔楼入口光棚及塔楼消防水池溢流。其中附楼裙楼部分屋面汇水面积大约13500平方米，采用高密度聚乙烯(HDPE)管材，共计超过900米，最大管径达到300；在每个虹吸系统中，都有57个虹吸雨水斗，共计64个雨水斗,简介：虹吸排水系统打破了常规的重力排水系统，虹吸排水系统的技术原理是利用建筑物的高度所形成的水头，依靠专用的雨水斗设计，实现气水分离。开始时由于重力作用，使雨水管道内产生

2、真空，当管中的水呈压力流状态时，形成虹吸现象，不断进行排水，最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排放屋顶上的雨水,虹吸式屋面雨水斗部件 (安装于混凝土屋面顶部和混凝土天沟,不锈钢法兰螺丝 铝合金空气挡板 不锈钢螺母 不锈钢夹圈 不锈钢底盘,根据本项目特点特制定以下施工工艺流程,施工前准备,材料、设备进场,材 料 报 验,测 量 定 位,埋地管道安装,配合土建预留预埋,柱内立管安装,支、吊、托架的安装,其他立管安装,横管、支管安装,雨水斗安装,管道系统试验,峻 工 验 收,二、小组概况,1、小组简介,2、成员简介,3、小组活动计划表,三、选题理由,背景

3、：广州地处珠江三角洲，濒临南海，海洋性气候特征 显著，就2008年全市平均年降水量就达到2388毫 米，特别局部地区的强对流天气对市民生活带来了 严重影响。在浏览器上输入“排水不畅 积水”等关键 字，很容易得到例如“排水不畅导致昆明机场候机楼 周边大面积积水”、“上海暴雨致百余航班延误 虹桥 机场积水漫膝”等新闻，所以排水质量的好坏，直接 影响到大家的日常生活,在正式安装前，小组成员模拟现场实际环境，通过制造一测试用水箱，采用单位时间内水容积增减的方法，测试该样板系统的性能质量,试验搭配材料表,水容积增减法测试的实验装置,虹吸雨水系统流速测试记录,流速设计值是根据虹吸式屋面雨水排水系统技术规程

4、(CECS 183：2005)第3.3.2条第5点中“立管设计流速不宜小于2.2 m/s，且不宜大于10 m/s”。经过以上多次测试后，发现大部分的测试值都不符合设计标准,虹吸雨水系统流速测试对比图,从上图可以看出，经过42次流速测试，只有12次测试达到设计要求（2.2 m/s）。因此，我们成立以“提高虹吸雨水系统的初验排水速度”为课题的QC小组，通过小组成员的齐心协力，又快又好完成项目的虹吸式雨水排水系统的安装,四、现状调查,小组成员对流速测试的虹吸雨水系统样板进行检查，记录并统计造成排水流速偏低的问题，见下表,将数据统计表做成饼状图，如下,排水流速偏低分析图,结论：从饼状图可以看出，造成虹

5、吸雨水系统排水流速偏低的主要问题是“一次安装不合格”，其累计频率达到70，属于我们要针对解决的主要问题,五、设定目标,1、目标： 提高虹吸雨水系统的初验排水速度v，使其符合CECS 183：2005技术规程要求的,2.2m/s v 10 m/s,2、目标确认的依据,1）虹吸式屋面雨水排水系统技术规程(CECS 183：2005)是质量验收的依据，我们一定要达到技术规程的条件，才能验收合格。 （2）为了更好的完成本项目的虹吸雨水排水系统工程安装，我们特意组织小组成员和相关施工人员参观了广州白云机场航站楼。该航站楼使用虹吸雨水排水系统，并获得成功，这种类似的经验值得我们借鉴,3）在我们的初次流速测

6、试时，A4、B1等12组数据都达到了目标的要求，本QC小组成员一致认为通过改良安装技术，我们是可以达到标准的,通过以上的分析，虹吸雨水排水系统的 初验排水速度v：2.2m/s v 10 m/s，我们是有能力达到的,六、原因分析,本QC小组全体成员通过对现场各项可能影响虹吸系统一次安装不合格的因素仔细地进行了调查、分析，查阅了大量的有关的技术资料，然后集思广益，最终绘制出如下的因果分析图,虹吸系统一次安装不合格的因果分析图,七、要因确认,通过因果分析图，可以看出造成虹吸系统一次安装不合格的末端因素有11项，小组成员制定要因确认计划表对末端因素逐一分析论证，并通过现场验证及调查分析确定影响一次安装

7、不合格的主要因素,要因确认计划表,要因确认一：技术交底无针对性,确认方法：检查技术交底内容 确认标准：对班组100进行有针对性的技术交底 确认情况：技术交底是由技术负责人通过书面形式向施工班组进行交 底，并接收人进行签名接收。小组成员检查了保管于资料 室的技术交底记录，项目部已在班组进场时对其全部工人 进行技术交底，详细说明了虹吸雨水系统安装过程中的操 作要求，例如管道安装要根据图纸结合现场实际情况和深 化要求具体布置走向；当管道安装工作有间断应及时封闭 敞开的管口；管道安装时应及时固定和调整支、吊架等。 各工人清楚明白后签名确认。因此不存在技术交底不详细情况,结论：非主要原因,要因确认二：施

8、工人员技术不熟练,确认方法：技能考核 确认标准：作业人员100通过考核 确认情况：为有效保证施工质量，我们对现场施工人员进行了技术考核,工人参与现场培训学习,其结果如下,由表中考核结果可以看出，安装工人安装操作和机具操作合格率达到100%（优、良属于合格以上），安装技能达到了要求,技能考核表,结论：非主要原因,要因确认三：热熔对焊操作失误,确认方法：现场检查 确认标准：热熔对焊连接操作100正确 确认情况：热熔连接是一个物理过程；管材、管件加热到一定时间后，将材料原来紧密排列 的分子链融化，然后在稳定的压力作用下将管材、管件连接并固定，在熔合区建 立接缝压力。由于接缝压力的作用，熔化的分子键随

9、材料冷却、温度下降并重新 连接，使管材、管杆闭合成为一个整体。 小组成员按要求检查焊缝高度、错边、接口宽度及对中情况，结果如下表,热熔对焊连接检查情况表,由上表看出，工作人员的热熔对焊操作能力有待改进,结论,要因确认四：雨水斗安装不平,确认方法：现场检查 确认标准：雨水斗的进水口安装应100水平 确认情况：雨水斗如果安装不平，会影响排水去水的效果。小组成员使用平水 尺对已安装的雨水斗进水口进行检查,雨水斗水平检查表,全部符合安装水平，达到100的要求,结论：非主要原因,雨水斗在混凝土层内示意图,确认情况：在天面安装的雨水斗在天面防水层 施工前安装和固定。避免防水层施 工时，雨水斗被移位,要因确

10、认五：雨水斗在混凝土层内未固定,确认方法：现场检查 确认标准：雨水斗应在浇筑前100固定好,小组成员认真负责地监督雨水斗的安装情况，并按工期计划要求将工作面移交给土建前，全部100固定好已安装的雨水斗,结论：非主要原因,要因确认六：水平管安装倒坡,确认方法：现场检查 确认标准：CECS183:2005要求悬吊管安装不得倒坡 确认情况：根据虹吸式屋面雨水排水系统技术规程（CECS183:2005）第 3.2.1条要求：“悬吊管可无坡度敷设，但不得倒坡。” 因为倒坡不但影响悬吊管内的雨水排空，还会影响虹吸过程的排水速度，降低虹吸效果。因此，小组成员对安装的管道进行水平检查，结果如下,管道坡度检查表

11、,由上表可以看出，我们安装的管道，有60出现倒坡，影响排水,结论,要因确认七：热熔设备电压不足,确认方法：现场检查 确认标准：热熔设备使用电压符合220V要求 确认情况：符合热熔设备要求的电压能保证热熔设备产生足够的热量。我们的 组员在热熔设备工作的时候，使用万能表对该电路进行电压测量， 并记录结果见下表,热熔设备电压检查表,热熔对焊机,从上表可以看出，现场的电压上下波动约1，属于稳定状态,结论：非主要原因,要因确认八：切割角度不垂直,确认方法：现场检查 确认标准：切割后管材断面垂直于管中心线 确认情况：管材切割后不垂直，接下来热熔的时候就难以做到管段与管段或 管段与管件之间的吻合连接，从而影

12、响其连接的严密性,管道切割机,切割口应垂直管中心线,小组成员通过平时巡查，随机抽取切割后的管材使用直角三角尺进行测量，所有的结果均显示切割口垂直于管中心线,结论：非主要原因,要因确认九：切割口表面不洁,确认情况：如果施工现场粉尘过多，粉尘会粘附在HDPE管切 割面表面，影响热熔质量。小组成员不定时检查 施工现场时发现，每天工作前工人都对要施工的 区域进行洒水打扫，在天气干燥的日子，还定时 洒水降低粉尘。 同时，要求工人在切割管段的时候，不能用手接触切割 口，一来是由于切割口锋利，容易造成锯伤，二来手上的灰 尘会沾染在管段上，污染管段,确认方法：现场检查 确认标准：切割口表面必须保持清洁,小组成

13、员在巡查过程中，热熔前的切割口均是干净的,不应用手触碰切割口,结论：非主要原因,要因确认十：工作场地大风,确认方法：现场检查 确认标准：在大风吹的地方进行热熔要做好防风措施 确认情况：在大风的场所进行热熔，会使加热板的温度不均匀，从而造成 管口的受热不均匀，最终影响热熔的质量。 小组成员在检查的时候，发现热熔施工的场所是在裙楼一至五层，而幕墙单位已经把我们需要施工的地方都安装好了玻璃。工人在热熔施工时，把窗户关好，就不会出现大风的情况，相当于造好了防风措施,结论：非主要原因,要因确认十一：雨水斗损坏,确认方法：现场检查 确认标准：雨水斗应100做好成品保护 确认情况：特殊设计的雨水斗是实现虹吸

14、作用的重要保障，因此对于雨水斗的保 护，使其结构完好、不被破坏是一个关键。 但是，小组成员在现场检查过程中发现，土建施工人员私自打开封闭好的雨水斗进水口进行临时排水。对于打开的雨水斗，已经被野蛮施工给破坏了，不能使用。而且由于封闭的进水口被打开，施工产生的垃圾全部进入管道，造成管路堵塞，后果十分严重,被破坏的雨水斗,堵塞的管道,清理出来的水泥条,结论,八、制定对策,针对以上三项主要原因，经小组成员的集体研究，对每个要因制定了相应对策,对 策 表,九、对策实施,步骤一：适当的热熔温度 步骤二：合适的接管压力 步骤三：合理的冷却时间,对策实施一：解决“热熔对焊操作失误”问题 负责人： 实施时段：2

15、009.4.202009.8.5,热熔对焊加热要求表1,将压力减小到规定值，一般大约为加热压力P的10%（使管端面与电热板之间刚好保持紧密接触），继续加热至规定的时间t1。此时，卷边高度一般达到壁厚的一半,步骤一：适当的热熔温度,将电热板置入两管端之间，转动加压手柄并观察压力表指针，达到规定的压力P，加热压力保持到直至要熔接的配件整个周围形成一圈熔化边料，作用是迅速平整管材端面上的不平度并有效地促进塑化，直到两边最小卷边达到规定高度h1,步骤二：合适的接管压力,加热完成后，退开夹具，迅速取出电热板，然后合拢两管端，其切换时间应尽可能短，不得超过5秒,通过加压手柄向合拢的管端缓慢加压，在规定的时

16、间t2将压力上升到规定值P（与加热压力相同），锁紧止动闸，保持压力,热熔对焊加热要求表2,步骤三：合理的冷却时间,将压力至少保持规定的冷却时间t3后，松开止动闸，打开夹具，取出焊接好的管子,热熔对焊加热要求表3,不能用冷却水或者其它冷却方法来加快冷却处理时间，因为这会损害连接的质量,不应用水冷却,实施效果：小组成员通过对施工人员的热熔对焊操作进行再培训后，我们再加强检查施工作业期间的操作情况，结果如下表,热熔对焊连接检查情况表,2009年7月,由上表可以看出，施工人员的热熔对焊操作已经完全掌握，达到100合格水平，符合目标要求，因此对策有效,对策实施二：解决“水平管安装倒坡”问题 负责人： 实

17、施时段：2009.4.152009.7.31,步骤一：支架定位 步骤二：支架安装 步骤三：管道、管件安装,措施：我们查阅资料，发现HDPE管道使用二次悬吊系统，有如下优点：二次悬吊系统使管道在高速水流和温差而产生的变形应力的冲击下有良好的防晃、抗振及吸收应力等措施，甚至是悬挂管道承受的重力，都由连接件传至方形钢导管，避免引起系统的变化，减少对于建筑结构的影响，同时，还可以避免管道因为悬挂受力而变形。还可以起到固定管道，转移管道受力的作用，还有助于增加屋面到水平管的间距，而不影响管道的水平受力。 因此，小组成员提出本项目的水平虹吸雨水管采用3030镀锌方钢做二次悬吊系统，作为虹吸式雨水排放系统的

18、辅助部分。虹吸式雨水排放的悬吊系统包括与管道平行的方形钢管，管道与方形钢管间的连接管卡，用于固定钢导管的骑卡及镀锌小插销,二次悬吊系统分解图,正面图,步骤一,安装管道系统前，根据设计位置对支架的位置进行定位，并做好标记,小组成员还参考建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范（GB50242-2002），对HDPE管的支架最大间距作出要求，如下表,HDPE管管道支架最大间距,注：此表符合GB50242-2002 表3.3.9的要求,如果悬吊螺杆长度超过50cm，则每隔10m做防晃支架,步骤二,根据已标记的位置，安装支架,1）对悬吊水平管道的方形导管系统，按设计数量和位置先把安装片焊接在钢结构上，若

19、为混凝土结构，则用膨胀螺栓把安装片固定在混凝土上，用螺杆、骑形卡、管卡紧固装置固定30mm30mm2mm的镀锌方钢管，调整水平度至符合设计要求，以便安装水平管道； （2）对立管的固定装置，同样按设计要求和规范规定将安装片固定在柱子或墙壁上，以便安装立管管卡,根据支架位置，安装管道、管件。 管线的安装关键是定位准确，特别是弯头、大小头、三通等处的定位。要注意系统图中的所有管道长度的度量均以管道中心为准，所有弯头、三通、变径接头均以连结管中心交点为准。要特别注意水平管的标高不能任意变动，以免破坏虹吸条件,步骤三,实施效果：采用二次悬吊系统后，我们对倒坡管段重新进行坡度检查，结果如下表,管道坡度检查

20、表,2009年6月,由上表可知，管道安装均没有倒坡现象发生，达到目标要求，因此对策有效,对策实施三：解决“雨水斗损坏”问题 负责人： 实施时段：2009.4.202009.8.5,措施一：在天面其他工程未完成前，暂不安装铝合金空气挡板。 措施二：在已安装好的雨水斗上用木板或塑料板加工保护罩， 固定在雨水斗上并将雨水斗密封使之不渗水，并在上 部加醒目标示以防他人损害雨水斗底盘,保护示意图,措施三：对已安装完成的管路上部进行封堵，防止异物 进入，堵塞管路。 措施四：对处于易遭碰撞的部位，以木板等加以保护。 措施五：加强日常巡检，发现问题及时处理,实施效果：完善成品保护措施后，小组成员在往后的巡查中，都没有发现雨水斗被损坏的现象，做到了“零”破损的目标要求，因此对策有效,保护现场图,十、效果检查,1、目标实现情况 19日，在通水试验和灌水试验的基础上，小组成员对已安装的系统进行流速测试，结果如下,活动后的流速测试,活动后的流速测试对比图,效果检查二：质量验收合格 经过我们的努力，在公司领导和业主、监理、设计等多方面的配合下，本工程裙楼虹吸雨水系统在顺利施工完成，并进行隐蔽验收,安装验收、隐蔽验收资料,效果检查三：经济效益,1、收入 由于规范了热熔对焊的操作方法，减少了返工、节约了管材： a、节约了管材：30米145元/米(均