虹吸式雨水排水系统在屋面工程中的施工技术探讨

周智同

【摘 要】随着建筑技术的不断发展，超大型建筑不断涌现，虹吸排水应用于大型建筑屋面雨水排水系统较之重力流排水系统显示出较大的优越性，虹吸式屋顶雨水系统的原理就是依靠特殊的雨水斗的设计，实行气水分离，从而使雨水立管中为满流状态，当立管中的水达到一定的容量时，虹吸作用就产生了。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以令人惊奇的快速排除屋顶上的雨水。本文通过工程实践提出相关技术问题，以供借鉴。

【关键词】虹吸式；屋面雨水；施工技术

一、虹吸形成过程及其优势分析

屋面雨水虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。开始时由于重力作用，使雨水管道内产生真空，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。对大型屋面可“分区排水”，整个屋面排水系统可由数个子系统组成，每个子系统设一个天沟，这样天沟可避开伸缩缝。系统的设计是当天沟内雨水深度达到一定深度时，首先是尾管充满水达到虹吸条件，继而使整个系统产生虹吸，即可使天沟雨水快速排放。因虹吸排水流速很大，要通过消能井再排入市政雨水排水系统。而当雨量较小时，该虹吸系统也只有做为重力流系统使用。这样，虹吸排水系统可用比重力流排水系统小得多的管线能排出几十年一遇的暴雨雨水。此外，在相同排水量的情况下，虹吸排水系统所需的斗前水深要小于重力流系统。虹吸系统所用管径不仅比重力流小，而且可比重力流“少”。即一个横管，一个立管，可以上接十余个雨水斗，而重力流系统则需要多根立管。此外，虹吸系统的横管可以水平安装，而重力流系统其横管必须有不小于5‰的坡度，将使横管末端降低，从而影响使用空间或影响建筑结构处理。虹吸系统的立管因数量少，可利用楼梯间、立柱旁等处敷设，不占用更多的使用空间，横管也可以敷设在非敏感的公共走廊等处。

二、虹吸式排水系统组成

（一）雨水斗

一般来说，雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一，它的稳流性越好，产生虹吸所需的屋面汇水高度越低，总体性能就越优越。

标准型的雨水斗，是由雨水斗底盘、夹圈、空气隔板、格栅外罩盖组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座，固定件，法蘭片，焊接片，防火保护帽，微型加热电圈等配件。雨水斗材质为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置屋面层中，上部盖有进水格栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态，使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。

（二）系统管道

管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分，而管道的变径可以加速雨水的排放和流量，必须确保系统安全可靠，高效持续的运行。虹吸式系统作为一个特殊的排水系统，正常工作运行时管道内呈负压状态，因此管道的管壁必须具备相当的承压能力，管道接口必须完全的密封防止空气进入管道内出现气团，破坏虹吸作用。同时管道要具有较高的防火性能，并且做到尽可能降低噪声，吸收震动，抗击冲击外力，最大程度满足抗温度变化引起的形变。

三、虹吸系统目前存在的问题

（一）我国大约在 2001 年开始应用虹吸雨水排水系统，而且发展很快，需要安装的工程也很多，但是从目前看来中国的专业的虹吸系统的安装队伍非常缺乏。缺乏实际经验的队伍会直接将系统安装错误，直接破坏了虹吸，并且可能会留有隐患，出现漏水现象，将造成不可估计的损失，因此施工队伍必须经过专业厂家的施工专业技术培训才能准以施工。

（二）国内设计院所出虹吸施工图纸一般不能直接用于施工，其施工图必须由专业厂家进行深化设计后才能施工，施工费用较传统重力雨水排放系统高。

四、虹吸排水的施工要点

（一）雨水斗安装

在安装雨水斗之前，根据图纸设计要求，在屋面防水层施工前安装不锈钢底盘放在预留孔的正上方，确保底盘与面板顶面标高保持一致，同时用混凝土封堵尾管与预留洞之间的空隙。在混凝土封堵完成后，土建方开始进行防水施工，但要保证防水层不超过规定界限。防水施工完成后，安装夹圈，防水保护层及找平层做到夹圈的边缘。在屋面工程结束，管路系统安装完毕后安装空气挡板或隔栅防护罩。雨水斗以不锈钢底盘、夹圈、空气挡板等几个部件组成，不锈钢底盘固定安装在天沟，上面安装空气挡板，下面有接尾管的短节，因而雨水斗的定位安装就是其不锈钢底盘的定位安装。不锈钢底盘起“承上启下”的作用，安装前要注意核实定位尺寸及标高。

（二）水平管与立管的安装

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。要注意系统图中标注的所有管道长度的度量均以管道中心为准，所有弯头、三通、变径接头均以与联接管中心交点为准。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。安装时要特别注意管道的配置，因为液体在管道中沿着管壁流动，当条件具备产生虹吸时也有一个过程：由重力流发展为波浪流，再发展为气泡混合流，最后为满管流。因此，施工过程中要注意正确配置管道，采用“顺水”方式，保证管道不进入空气（同时，要注意尾管的有效长度），大小头在水平管和立管上的连接如图所示。

（三）尾管的安装

关键是尾管的安装时间应放在“最后”，即必须在天沟全部土建施工完成、清洁后，与雨水斗的空气挡板同步施工，以完成整个虹吸系统的施工。因为尾管过早的连接，会使虹吸系统的管线过早投入运行，而天沟的水泥砂浆等会随雨水流入并在水平管与立管管壁凝固结块，而使虹吸系统失去其功能，一旦造成这种情况，处理起来代价很高。因此，在施工合同中就应与建设方说明，虹吸系统不可作为施工期间的雨水排水用。

（四）抓好图纸会审工作

因虹吸系统是经过精确计算而设计的，任何改动都需要经计算确认。因此，要在施工前，通过图纸会审，重点确认系统的定位与标高以及与其它专业安装有无冲突，以尽量减少日后施工中的改动。其次，通过图纸会审，确认土建图纸上雨水斗预留洞及管线穿墙（或楼板）处预埋套管等位置是否准确，有无遗漏。这样在土建主体施工过程中只派1人跟进检查其预留与预埋是否正确即可，而当全面施工条件具备时才集中力量进场完成主要安装工作量。之后，当具备竣工条件时再安排适当力量集中完成雨水斗的空气挡板安装及尾管的连接，从而提高工效。

五、结束语

虹吸雨水系统作为近些年来逐渐兴起的新工艺，它的出现最大限度的解决了工业厂房、体育馆、火车站等大跨度、大建筑面积屋面的雨水排放难题，节约了建筑空间，使得建筑物的设计变得更加灵活。相信随着建筑业的蓬勃发展，虹吸雨水系统一定会得到更加广阔的运用，为我们的工作和生活带来更多的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 中国建筑设计研究院.建筑给水排水设计手册第二版（上册）

[2] 姜文源虹吸式屋面雨水排水系统技术要点剖析[Z]

[3] 虹吸式屋面雨水排水系统技术规程，CECS 183：2005。

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009年版）.北京：中国计划出版社，2010.5