不锈钢虹吸雨水斗虹吸雨水系统在大型屋面排水中的应用

2022-06-26陈涛中铁建设集团有限公司河南郑州450000

中国房地产业 2022年15期

文／陈涛中铁建设集团有限公司河南郑州 450000

引言：

虹吸式雨水斗采用SU304 不锈钢材质、具有高强度的防腐防锈性能，同时采用独特机械固定方式，从根处解决传统式雨水口密封问题，对于前期洞口预留也极其方便，且有利于后期的安装及维修。采用消能悬吊固定系统，能够起到消能减压、防震防晃、防热胀冷缩、防建筑物适量沉降作用，管道无需设置伸缩节，提高管道运行稳定及安全性。高密度聚乙烯(HDPE)管材具有密度小、材质轻、柔软具有弹性且内壁光滑，能减少水冲击管壁时引起的震动声。虹吸雨水系统施工方法较传统的重力流排水系统具有泄流量大、耗费管材少、节约屋面天沟预留空间和减少土方开挖等突出优势，同时具有自洁能力，不易堵塞，降低维护成本。

1、工程实例

河南某商业广场项目为大型综合体项目，平面呈L 型布局，南侧及西侧分别为14 层的高层公寓及16 层的高层酒店，总建筑面积153664 ㎡，其中1-5 层为用于商业超市，商业屋面汇水面积为60292 ㎡。

结合原给排水施工图纸设计，由专业厂家根据当地近年降水情况进行二次深化，并经建设单位、设计单位确认。深化后采用虹吸雨水系统，较原来设计更改了部分管道位置、标高以及系统个数，一个虹吸雨水系统可以连接多个雨水斗，立管数量少，缩短了施工周期；立管管径小，位置隐蔽，占用空间少，提高了商场的空间利用率；虹吸系统水流速快，漏水隐患低，维护费用少。

2、使用范围

屋面虹吸雨水排放系统适用于大型商业屋面排水，能够使大型商业空间得以充分利用，有效率解决屋面积水问题。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺

施工准备→预埋预留→支架制安→雨水斗安装→悬吊管安装→立管安装→埋地管安装

3.2 施工操作要点

3.2.1 施工准备

认真阅读深化图纸，了解各系统的管道布置、管径规格型号、雨水斗数量、位置、规格，确定雨水斗所在排水沟位置否与建筑平面图一致，排水沟坡度是否坡向雨水斗等。深化图纸确认后，编制专项施工方案并通过审批，完成后组织施工班组进行培训、交底。

3.2.2 预留预埋

预留洞口一般预留在结构顶板及外墙上；屋面结构施工时，应提前预留好雨水口预留洞，或直接将雨水斗集水盘及出水短管预埋在结构中，一次性浇筑完成，且根据设计要求提前找好坡度。

3.2.3 支架制作安装

根据管材相关特点及性能要求，提前进行支吊架的加工与安装，确保一下工序的准确性：

（1）管道施工时应按设计要求进行固定，且固定件的配备必须能高强度的满足管道在满载流状态中产生的巨大冲击力。对于HDPE 排水系统中，固定件同时应具备热胀冷缩的性能，以确保管道的稳固性。

（2）固定件应根据管材及设计要求进行值孔安装，确保点位正确、不伤及排水立管。

（3）固定件应采用与管道相匹配的专用配件，以保证管道的牢固、可靠性。

（4）管道的支吊架必须固定在承重墙上，禁止固定在二次墙体上，且安装点位正确，固定牢固。

（5）管道支、吊架安装间距应满足设计及规范要求。

（6）HDPE 悬吊管的管卡应安装在管道的起始端和最后端，以及三通连接处。方形导管应沿HDPE 水平管方向安装在建筑物上，HDPE 悬吊管应采用配套的管卡且与方形导管紧密连接。

（7）HDPE 悬吊管的固定支架一般设置在横管的始端、末端和三通的两端及支管处；当HDPE 悬吊管管径大于DN250 时，每个固定点应采用两个锚固管卡。

（8）HDPE 立管的固定管卡间距最大为5m，导向管卡间距最大为管外径的15 倍。当虹吸式雨水斗的排水短管与悬吊水平管的间距大于等于750mm 时，在方形钢导管上或悬吊管上，增加两个配套管卡。

3.2.4 雨水斗安装

3.2.4 .1 基本要求

（1）虹吸式雨水斗整体应安装在天沟的最低点，在天沟的每个汇聚区域雨水斗安装数量不应少于2 个。相邻两个位置的雨水斗间距不超过20m。雨水斗中心距离屋面边缘大于1m 且小于10m。

（2）虹吸式雨水斗应与立管及各系统管路可靠连接。多个系统的管道与虹吸雨水斗连接时，其排水连接件应接在悬吊管上，布的直接接入雨水斗管道上方。多系统采用同一悬吊管时应在同一标高。

（3）天沟起始点的标高应根据屋面的积水区域进行雨水斗安装固定，坡度不宜小于3‰。

（4）安装完成后应及时检查及清理雨水斗内杂物，做好管内无杂物、无密封高，以免堵塞。

3.2.4 .2 雨水斗安装

雨水斗安装时应去掉上面的保护螺丝，将雨水斗进行全面清洗，根据要求选择配套的螺杆及密封胶圈。雨水斗的进水口高度，应与天沟标高相符合保证排水通畅且水平安装。屋面施工防水作业时，在螺杆处应进行防水包裹，保证其防水性。将卷材用螺母拧紧，连接压板、集水盘固定在雨水斗座上。按照规范要求，应在加固前提前调整螺杆间距，方可固定。

3.2.5 消能悬吊固定系统

3.2.5 .1 消能悬吊固定系统的必要性及重要性

（1）在有空气和水的状态下进行排水时，有一个非常重要的要求是在各系统管道内压差的限制不得低于-0.8MPa。其原因在于，当管道压差在-0.92MPa 左右时，整个系统会在强大压力下使管道受损破裂，并造成管道因压差问题产生剧烈晃动、震动。为保证系统的正常运行，增加消能悬吊固定系统，可以吸收振动，从而减少对建筑的影响。

（2）管道随温度变化会产生热胀冷缩，对系统易造成拉力，同时也对连接处造成损坏。安装消能悬吊可以减少对管道的作用力，由于热胀冷缩易对管道及建筑物产生作用力，从而造成管道移位。

（3）无论是管道因震动产生外力，还是热胀冷缩引起的内力，甚至是悬挂管道自身的重力，都会由连接配件传输到方形导轨上，从而避免管道的变形，也减少对建筑物的影响。

虽然消能悬吊固定系统是虹吸式排水中的辅助系统，但起着绝对的保护作用。在降雨过程中，悬吊管道会随着雨水量的强弱，进行反复的变化。

3.2.5 .2 消能悬吊固定系统组成

消能悬吊固定系统由内外壁镀锌方管、安装片，镀锌丝杆、膨胀栓、方钢连接器、方钢悬挂件、三角楔形紧固件、可调式虹吸紧团管箍等组合而成，用来固定管道的轴向。其中管卡采用可滑动式管卡及不可调整式管卡相匹配，能起到消能减小压力、防止震动晃动及热胀冷缩作用，也减少建筑物适量沉降作用，悬吊管道无需设置伸缩节。在狭小空间、高跨空间等特殊部位能结合现场实际情况组合各种样式，安装位置灵活、牢固，施工方便快捷。

3.2.5 .3 消能悬吊固定系统安装

（1）支吊架安装要求：管道应设置支吊架（内、外层应做防腐处理），管道支吊架应固定在具备承重作用的结构上，位置正确、埋设牢固。根据设计图纸制作消能悬吊固定系统支吊架，管卡采用滑动管卡与固定管卡相搭配：HDPE 管外径40-200mm，方形导管尺寸30mm×30mm；HDPE 管外径250-315mm，方形导管尺寸40mm×60mm。

（2）高密度聚乙烯HDPE 悬吊管管卡间距设置要求

在消能悬吊固定系统中悬吊管应在小于等于5m 处安装固定支架，此支架应与悬吊架固定不可随意调动。因HDPE管具有热胀冷缩的特性，所以固定支（吊）架的设置应把悬吊管易变形处进行分解支各个支吊架上；因膨胀产生的作用力由固定支（吊）架作用到悬吊梁上被消解，从而减少对建筑物的影响，悬吊管因作用力产生的振动也会经过支（吊）架传输到悬吊梁上，悬吊梁具有刚性消能作用，限制HDPE管的在外力作用下产生的振动。HDPE 管悬吊管卡最大间距如表1（单位mm）：

表1

其中各类管卡间距示意图图1所示：

图1

（3）锚固管卡设置及安装

排水立管及悬吊管应采取固定支吊架，其间距≤5m，可有效起到防晃抗震。支吊架系统能够保证管道不下沉，不阻塞水流，从而达到防晃抗震的作用，且固定在承重墙及顶板上。

高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管的锚固固定管卡应安装在管道的起始端和最后端，以及Y 型支管的连接处，相邻锚固管卡的距离应≤5m。当雨水斗与排水立管之间的悬吊管长度＞1m 时，应安装锚固固定件。

当管道管径＜250mm 时：需在Y 型每个连接口处安装一个锚固管卡，当两个Y 型连接件安装在最大管径上时，应增加固定管卡，保证相邻两个锚固管卡间距不大于5m。安装在末端的雨水斗应在立管处增加锚固固定件。锚固管卡采用专用电焊圈，如方钢间断，需要安装两个锚固管卡。每2.5m需要有一个连接房顶和墙面的连接件。

当管径≥250mm 时：锚固管件设置为一组，管径为315mm 的每个固定点需要设置两个锚固件。在Y 型接口处需增设一组锚固管件，在最大管径的管道上，安装的两个Y型连接口处也应增设一组，同时确保相邻的锚固管件不大于5m。安装在末端的雨水斗应在立管处增加锚固固定件。每隔2.5m 必需与屋面或墙面固定。方形导轨不能出现断裂，应根据情况增设2 处锚固。

3.2.6 高密度聚乙烯HDPE 虹吸雨水管安装

悬吊系统安装之后，根据图纸对水平管道进行安装及固定。

悬吊水平管安装：虹吸雨水管道应按照图纸要求进行安装，悬吊管不设坡度、要水平安装。当采用(HDPE)管时，检查口之间的最大间距不得大于30m。

HDPE 管连接方法：HDPE 管采用热熔方式或电熔套管连接。HDPE 管采用专用切割机行切割，切口垂直于管中心。当悬吊的HDPE 水平管上采用电熔管箍时，应与固定件同时安装。

立管安装：HDPE 立管固定卡间距应≤5m，导向管的固定卡间距应≤15 倍管径。立管到达混凝土路面之前必须有一个固定点。

雨水管按照图纸设计要求安装检查口，其中心距地面1m。水平管与立管、立管与出户管应采用2 个45°管件或R ≥4D 的90°弯头。

3.2.7 埋地管道安装

由于排水系统压力大，故出户管宜采用承压强的管道，同时出户管的管径应大于两级，以便可放水泄压，从而减少对雨水井的破坏。埋地、雨水管的埋没深度应考虑综合管线的负载能力。HDPE 管铺设在—般土质的管沟内，下层铺设厚度不小于100mm 的砂垫层，在检查井连接处及与井壁接触的管端部位涂刷两道粘结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水，在雨水立管底部转弯处，应增设混凝土支墩防止管道损坏。

4、效益分析

4.1 实用性

虹吸式雨水系统在降水初期即可形成稳定的压力流状态，相较与重力排水，可在更短时间内完成屋面雨水的排放。同时可保证在暴雨期通过屋面溢流雨水斗快速排放屋面雨水，避免屋面积水。虹吸雨水为压力流状态，在雨水排放过程中可同时对管道内壁进行清洁冲刷，完成了管道自洁工作，避免出现重力流雨水系统长期使用导致水平悬吊管淤积。

4.2 操作性

由于管内排水时为有压流，因此无需像重力排水系统一样设置悬吊管坡度；同时在一平面可以多个雨水斗串联，可以有效减少雨水立管的数量。由于行程虹吸效应，排水速度加快，因此可以缩小管道截面积，同时减少了立管和出户管数量，室外管井数量及室外土方开挖量，可很大程度减少施工量及施工难度；

4.3 经济性

管道内部形成虹吸效应，产生有压流，在相同汇水面积的前提下，可缩小雨水斗口径及管道直径，同时可减少立管数量进行多个雨水斗串接，进而减少出户管数量及室外雨水井数量，可更大程度节约材料及人工成本；由于减少雨水立管数量，因此可更容易在有限的施工空间内更好的优化雨水立管位置，规避了后期做法无法隐藏或无法安装雨水立管带来的拆改。

相比于传统式87 型雨水斗，虹吸式雨水系统非常简单、节省材料、节省人工、缩短工期、减少机具及升降平台等设备租赁费，相同的屋面该系统可节省50%～80%的雨水斗、60%以上的立管、50%以上的横管及小支管。综合计算该系统可节约50%以上的材料，人工费用降低约30%，施工所用的机具、搭设登高的架体等措施费、租赁费随着工期的缩短而减少20%以上，在整个项目上该系统造价优势十分明显，整体平米指标相对传统重力排水方式降低约0.42 元/㎡。