倒虹吸雨水施工工艺分析

刘永竞

（北京冠亚伟业民用建筑设计有限公司市政工程设计分公司，北京100053）

现阶段，为了更好的实现屋面雨水排放以及综合利用，在建筑工程中引入倒虹吸雨水系统更为常见，且有着相对理想的应用效果。相比于传统的气水混合重力流雨水系统相比，倒虹吸雨水系统的应用优势更高、效果更好，因此受到了重点关注与应用。基于此探究倒虹吸雨水施工工艺，并在实践中重点落实具有极高的现实价值。

1 倒虹吸雨水施工的工艺原理

在倒虹吸雨水系统中，管道两端的水体均属于自由水面（事实上就是两端的静水压强相等），而连接两端的管道中水流出现“低- 高- 低”的流动现象。

在均匀虹吸管道中，由于动能不变，如果忽略水的粘性（忽略摩擦损失），则处于“位能＋压能”守恒的状态。在虹吸管道的顶部，位能最大、压能最小，并且压强小于大气压（负压）。所以，当虹吸管道顶部打一孔时，水并会留出，而是空气进入管道，造成压强增大、虹吸中断。因为管道两端的压强都基本等于大气压，而入口一端的位能大于出口一端的位能，所以，推动倒虹吸流动的能量主要来源于虹吸管道进出口之间的水位差，换言之，水位差推动水的流动。

需要注意的是，即使有了这样的推动力，倒虹吸也不会自动开始。必须在管道中制造出负压条件（通常是在管道里面灌满水），才能推动管内液体流动。同时，一旦流动开始，则不需要额外动力[1]。

2 倒虹吸雨水系统的产生条件

倒虹吸雨水系统的产生条件主要如下：入水口于排水口之间存在一定的高差，且这一高差足够水头利用；当管道内充满水的状态下，所有立管区域的水流速高于2.2m/s、所有水平集水管区域的水流速高于0.7m/s；系统管道内的负压高于水蒸发所产生的压力，且管道内的负压不得高于-80KPa[2]。总体来说，并非所有的建筑屋面雨水系统可以成为倒虹吸雨水系统，其出入水口的高差、管内水流速以及压力等项目均有着一定的要求，且所有环节均不允许出现脱节、漏气的现象。

3 倒虹吸雨水施工的关键工艺

3.1 施工流程

在进行倒虹吸雨水系统的施工前，必须要确定施工流程，以此保证施工质量及有序性。通常情况下，倒虹吸雨水施工的主要流程如下：提前完成施工准备工作，为施工各项工序的展开提供充足的支持；检验施工材料、设备的质量，包括管件、管道、设备工器具等等；结合施工图纸完成测量与定位；处理预留孔洞；安装埋地排水管，并展开试验；安装托架、支架等结构；预制水平总管以及立管；安装屋面雨水斗；安装水平总管以及立管；落实雨水管道试验，并在试验与质检合格后交工验收。

3.2 系统安装

（1）安装前的准备工作。应当落实施工图审核以及技术交底，并对施工材料、设备、人员质量进行控制与检验，保证倒虹吸雨水施工顺利展开。为了确保倒虹吸雨水系统与相应主体工程的同时展开，需要提前预留套管与孔洞，并结合图纸设计、实地测量等操作，完成部分管道的预制、吊架与管支的安装。需要注意的是，由于在倒虹吸雨水系统的管线水平安装中不需要坡度，因此在制作吊架的过程中也不用对高差进行考量。

（2）虹吸雨水斗的安装。在倒虹吸雨水系统的安装中，虹吸雨水斗的安装较为关键。通常来说，倒虹吸雨水系统普遍被划分在内排系统中，因此在建筑屋面的施工中，要结合施工图纸完成雨水斗孔洞的预留，一般预留Φ200 即可。同时，在落实屋面防水施工前，必须完成雨水斗底盘的安装与相应预留孔洞的密封处理，并要控制处于同一天沟内的雨水斗稳定在同一水平标高。

在完成预留孔洞的密封后，可以进一步展开屋面天沟防水施工，并将防水圈边的找平层制作成倒坡状，为后续挡叶空气隔板的安装以及倒虹吸的形成提供支持。需要注意的是，在落实找平层的施工前，要提前完成防水卷材夹圈的安装，以此提升找平层的防水防渗性能。

（3）HDPE 管道安装。结合实地测量完成配管操作后，施工人员需要坚持“先地下后地上、先出户再立管”的原则，依托图纸内容完成管道的连接。在这一过程中，需要重点完成以下几项操作：

第一，施工钢锯、管子剪或管道切割机完成管材的切割，并保证切割断面与管轴线呈现出垂直的状态。切割后，应去除毛边，确保切断断面的清洁、干燥与无油。第二，测量并标出热熔深度。在热熔操作中，需要在电热熔机的温度指示灯亮起后进行，并结合实际情况、标准要求确定热熔时间。第三，管道连接。要在无旋转的状态下及将导管连接至加热套内，并标明所插入的深度。在此基础上，应将管件推至加热头处进行加热。达到设定加热时间后，需立即的取下管材与管件，并均匀无旋转的插入到标识刻度处，保证接头的牢固程度。第四，完成管道的热熔后，需要使用支架对管道展开固定。

在安装HDPE 管道中，相关人员要重点关注其与虹吸雨水斗的丝扣连接。由于这一连接位置在实际的使用中埋于混凝土中，所以必须重点保证其牢固程度，并使用聚四氟乙烯生料带以及白厚漆完成密封。

3.3 试验验收

相比于传统的气水混合重力流雨水系统来说，倒虹吸雨水系统属于压力系统，因此其验收试验方法有所不同。就当前的情况来看，流量法、容积法为倒虹吸雨水系统施工中常见的的试验验收方法，具体如下：

（1）流量法。在应用流量法进行倒虹吸雨水系统的检验中，需要重点完成以下几项工作：清除管道、天沟内的杂物，检查在同一天沟内的虹吸雨水斗是否保持水平，并观察管道的焊接口位置是否存在相对明显的缺陷；依托管道向天沟内持续放水（持续时间一般为5 分钟），并保证水量达到倒虹吸雨水系统设计的最大排放量，观察倒虹吸雨水系统的运作、天沟的最高水位，并检查接口、排水口等区域是否存在渗水漏水、堵塞的问题。若是在试验中发现渗漏水或堵塞，则说明该倒虹吸雨水系统的质量不达标，必须进行返工整改。

（2）容积法。在应用容积法进行倒虹吸雨水系统的检验中，需要重点完成以下几项工作：使用法兰盲板堵住管道的出水口（也可以在管道出水口安装阀门），并向其中注水，当管道内充满水、且天沟内的水位达到形成虹吸的最低水位时即可停止注水；抽出法兰盲板（打开阀门），观察是否出现虹吸，并记录时间；重复落实上述步骤，此时控制注水达到天沟的最高水量限值，撤除挡板或打开阀门后观察虹吸现象的连续性，并进行计时操作，直至天沟内水量降低至空气挡板位置后停止；使用“排量=天沟水容量/时间（本次计时的时间）”完成倒虹吸雨水系统的排量计算，并观察虹吸过程中是否存在渗水漏水或堵塞问题[3]。

3.4 施工注意事项

为了保证倒虹吸雨水系统的施工质量，施工人员需要重点关注以下几项工作：在雨水斗与管道碰头、连接前，必须落实管道清洁情况的检查，避免其中包含杂物，以此保证倒虹吸雨水系统运行效果；由于倒虹吸雨水系统属于压力系统，所以在制作管道支架的过程中，要重点考量对冲击力与压力的承受，尽可能使用消能支架，达到降低管道实际负荷的效果；在热熔操作中，电热熔机的温度相对较高，需要使用人员落实相应的防护措施，避免出现烫伤；倒虹吸雨水系统的雨水斗外壁与混凝土接触区域的封堵工作必须重点落实，防止出现屋面渗漏问题。

综上所述，相比于传统的气水混合重力流雨水系统相比，倒虹吸雨水系统的应用优势更高、效果更好，因此其施工工艺有着更高的探究与落实价值。在明确倒虹吸雨水施工的工艺原理及相应系统产生条件的情况下，通过设置科学的施工流程、落实安装前的准备、严格控制虹吸雨水斗与HDPE 管道的安装质量、使用流量法或容积法落实验收、着重控制施工注意事项，提升了倒虹吸雨水系统的施工质量，强化了建筑屋面的排水效果。