浅谈虹吸式排水在车库顶板防排水中的应用

韩欢

（陕西建工集团股份有限公司，陕西 西安 710018）

0 引言

从2012年4月“海绵城市”的概念首次提出到2015年国务院办公厅大力推进海绵城市建设，再到2017年李克强总理要求所有城市应用海绵城市，城市水生态和雨洪管理正成为推动绿色建筑建设、低碳城市发展和提升城市生态系统功能的创新表现，也有利于提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展。而在海绵城市建设中一个最重要的理念就是统筹发挥自然生态功能和人工干预功能，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式，提升城市排水系统，要优先利用自然生态的力量，因此将虹吸式排水应用于车库顶板应运而生，虹吸式车库顶板排水系统，将建成海绵小区、海绵广场、海绵商场，在海绵城市建设中扮演了重要的角色。

1 虹吸式排水原理

虹吸是一种流体力学现象，可以不借助泵而抽吸液体，早在公元前1世纪，虹吸原理就已经被人类发现，如今更被广泛应用于茶壶、马桶、农业灌溉等生活中。1968年，瑞典科学家首次将虹吸式原理应用于屋面排水中，虹吸式雨水排水系统就是应用虹吸原理，通过虹吸雨水斗将屋面上的雨水汇集到水平管道中，并不断将管道内的空气排除，当立管中没有空气的水柱靠重力下落的时候，即对前面的管道产生负压，这种负压一直传导到屋面的雨水层，就迅速地如同被抽吸一样的排掉了大量的雨水。20世纪90年代以来，随着大空间公共建筑的兴起，大量的大跨度结构建筑如会展中心、商业广场、机场火车站、工业厂房都逐步应用屋面虹吸式排水系统。并在不断的实践与应用证实了虹吸原理的可靠性[2]。如今，在“海绵城市”的推进下，城市生态与雨水管理，成为各级政府以及人类生存面临的重要问题，将虹吸原理应用于地下车库，也将会是建筑领域的未来趋势。

2 虹吸车库防排水的应用

车库顶板虹吸式排水主要由“防、排、用”三个系统组成，防水是第一步，和传统方式一样，首先必须建立与地下室防水等级相匹配的设防进行雨水的防渗漏，以杜绝混凝土本身的裂缝导致雨水的渗漏现象。目前北方市场上最为常见的方式为卷材防水，由于车库顶板存在大部分的植被层，因此，最上层防水往往采用耐根穿刺防水材料[1]。即采用混凝土自防水+两道卷材防水的方式作为虹吸式排水的第一各系统，做到防水可靠，车堵顶板虹吸排水剖面，如图1所示。

图1 车库顶板虹吸式排水剖面

第二步为排水，车库顶板虹吸式排水的原理是首先通过虹吸排水槽对种植顶板进行排水分区，分区大小往往根据工程所在地年平均降雨量来确定，在各区域内满铺高密度聚乙烯排水板，雨水通过种植土自然渗透后经排水板过滤，不断汇集至排水板的蓄水空间中，经虹吸式排水槽有组织导流至虹吸式排水口，进入虹吸雨水斗和排水管，利用透气管形成内外压力差，最后形成压力流高效排出，保证车库顶板雨水不聚集[3]。

第三步为用水，雨水排放至总汇管，先后通过截污、过滤进入水池，储存在水池中，通过净化一体机处理形成中水进行绿化灌溉、冲洗路面以及消防用水使用。减少了自来水的使用，满足绿色建筑的要求。通过虹吸式排水防、排、用三个步骤，将以前直接流入市政雨水管网的雨水集中收集、处理、使用，让雨水管理变得可操作，可控制。契合“海绵城市”理念，让城市生态雨水更加有弹性，促进生态平衡。同时将原有依靠坡度缓慢排水的重力式排水系统成为压力排水系统，迅速高效的排除车库顶板的积水，使得顶板不会有积水、存水，极大程度上减少了渗漏的风险，虹吸式“防、排、用”系统如图2所示。

图2 虹吸式“防、排、用”系统

3 虹吸式排水与传统排水对比

多年以来，地下车库顶板都是采用传统的重力式排水，其工作原理为在耐根穿刺防水面层上部施工防水保护层、设置找坡层、找平层以及滤水层，，层次复杂，构造冗多。车库面积大，找坡要求高，而找坡层经常会造成积水，并且造成防水层空鼓，最终导致车库渗漏问题，同时防水保护层、车库盲沟和卵石滤水层增大了车库顶板的负重，价格高昂。据估算，除了覆土绿化层外车库顶板普通构造做法，造价约为300元/m2。而采用虹吸式排水系统，可以优化构造层次，大大降低构造荷载，找坡层、找平层、隔离层、保护层都构造都可不再使用，解决了大面积车库找坡难、用量大的问题，成本节约1/3以上，据推算，虹吸式排水造价约为130元/m2，同时，施工周期也有极大的缩短。使用高密度的聚乙烯材料制作的排水板，抗压性能、耐久性能，耐穿刺性能都有极大的提升。使用HDPE排水板，其抗压强度可达到400kPa，拉伸强度可达到72N/cm，延伸率达到50%以上，低温柔性好，使用寿命可达100年，完全满足普通住宅的使用要求。因此，虹吸式排水和普通排水在车库顶板使用上来讲，从经济、工期、安全等多个方面都具有得天独厚的优势，也促使了排水系统的更新与变革。

4 车库顶板虹吸式排水施工工艺

4.1 作业条件

（1）基层满足设计和规范要求。虹吸防护排水工程施工前，应对前项工程进行质量验收，合格后方可施工。

（2）各种预埋管件按设计及规范要求事先预埋，并做好密封处理。

（3）基层表面已清理干净，并基本平整，无明显突出部位。

（4）施工时基面无明水，如有积水部位，则扫除积水后即可施工。

4.2 施工工艺

基层清理→放线定位→铺设丁基橡胶带→铺设虹吸排水槽→铺设高分子排水异形片→土工布搭接处粘接→安装虹吸透气观察管→虹吸排水槽上铺设土工布→安装虹吸排水管→安装观察井→安装雨水收集井→检查验收→覆土回填

（1）基层清理。用扫帚、铁铲等工具将基层表面的灰尘、杂物清理干净，基层表面需平整如有局部不平整之处，应当用水泥砂浆找平。

（2）放线定位。根据屋面坡向或排水口的位置确定整体排水方向，按图纸定位规划弹线，确定虹吸排水槽的位置。

（3）铺设双面丁基橡胶带。在定位线上涂水泥浆后铺设固定虹吸排水槽，丁基橡胶带幅宽400mm，保证丁基自粘胶带在规划线内。

（4）铺设虹吸排水槽。在铺设粘接好的丁基自粘胶带上粘接固定虹吸排水槽：在丁基橡胶带与防水层联结牢固后，将丁基橡胶带上的塑料膜撕掉，粘接固定虹吸排水槽，并做压实处理。

（5）平缝铺设高分子防护排水异型片自带土工布卷材，按照确定的排水方向平行铺设，搭接宽度按照设计或规范要求。搭接处理：高分子防护排水异型片自粘土工布卷材长边与短边采用专用丁基橡胶带平缝粘接固定，形成整体的密封防水保护，采用专用胶水粘接。

立墙的施工。高分子异形片立墙上翻至防水层端部，上边缘贴一层200mm宽丁基自粘胶带密封，墙伸出管道施工：在管道四周粘贴量200mm宽丁基自粘胶带，粘接密封高分子异形片，固定好在高分子异形片的土工布上涂胶水粘接根据管道实际尺寸大小的土工布，防止土壤进入。

顶板伸出管道施工。在管道四周粘贴量200mm宽丁基自粘胶带，粘接密封高分子异形片，固定好在高分子异形片的土工布上涂胶水粘接根据管道实际尺寸大小的土工布，防止土壤进入。

立墙拐角及凸出部分做法是沿拐角边缘处粘接200丁基自粘胶带用粘接固定高分子异形片，高分子异形片包裹起来，拐角线处土工布划开减少异型片弯折的阻力更有利用和丁基自粘胶带粘贴牢固，全部铺贴完毕后再单独在裁开的土工布缝隙处涂专用胶水并再贴一层150mm的土工布防止土壤进入。

平面凸起的平台或台阶；在平台平面安装正常平面铺设法进行铺设，在向下拐角时从平台面向下朝着车库顶板平面进行施工。

车库顶板后浇带位置根据项目的实际情况按照后浇带的形状进行施工，高分子异形片的连接处理都是按照平缝连接的原则来进行施工。

（6）土工布搭接处粘接。高分子异形片自粘聚酯土工布卷材长边与短边采用专用丁基自粘胶带平缝粘接固定，形成整体的密封防水保护。高分子异形片自粘聚酯土工布，土工布搭接采用专用胶水分点黏接。

（7）安装虹吸透气观察管：根据设计图纸上透气观察孔即定位置安装透气观察管（虹吸排水槽开孔→安装虹吸透气观察管→安装透气防尘盖）。

（8）虹吸排水槽上铺设土工布，幅宽为600mm，采用专用胶水黏接。

（9）顶板高分子异形片、塑料虹吸排水槽、过滤层全部铺设完后，根据图纸设计顶板出水口位置连接虹吸排水管。

（10）根据图纸设计安装雨水观察井，并与顶板出水口位置的虹吸排水管相连接。

（11）根据图纸设计安装雨水回收收集系统，并雨水过滤沉淀井出水口位置的排水管相连接，并接通溢水管与市政排水管网相连接。

（12）回填土要及时，避免其他工种对高分子异形片、聚酯土工布的破坏，随铺随填施工机械不得直接接触高分子异形片，一定要覆土后上设备。

（13）三方验收。

5 车库顶板虹吸式排水的应用实例

车库顶板虹吸式排水系统已经在四川、广东、广西、湖南等地有了一定的应用，无论是公建、住宅还是商业办公，都取得了不错的效果。北方地区如河南、山东等地也陆续开始使用，但仍然集中在大型场馆、车站、公共建筑的屋面和广场，在住宅和商业以及办公用房中应用较少[4]。目前在陕西地区应用仍然更少，西安地区正在施工的西安航天基地服务外包产业园（三期）的车库顶板虹吸排水取得了不错的效果。我们计划进一步使用在住宅项目的车库顶板之中，部分应用实例表明应用的效果切实可行，将会逐步推进排水系统在普通民用建筑中使用的覆盖率。

6 结语

纵观城市规划布局，除市政道路外，60%以上的用地被用来作为住宅和办公场所，而如今寸土寸金的用地让建筑红线内全部占用为地下车库，因此，如果能够改善车库顶板的排水，做到小区雨水管理、雨水回收、雨水积存和利用，通过雨水对生态气候进行调节，改善人居环境，再与上市政推行的雨污分流相结合，将对“海绵城市”建设起到很大的助推作用。随着陕西建筑市场的进一步规范以及相关政策的出台，相信不久的将来，水资源管理、绿色建筑、生态小区将会全力推行，这关系到每一个在城市生活的人。作为建筑行业的我们，也会秉承共建和谐绿色建筑，创造生态人居环境，将绿色建筑作为我们不断改革奋进、锐意进取的目标。