隋超 赵武伍
中建二局第三建筑工程有限公司天津分公司 天津 300300
摘要：虹吸雨水系统具有排水效率高、空间占用率小、节约用料等优点，在大面积建筑物的屋面排水中得到越来越广泛的应用。本文介绍了北京西铁营万达广场项目虹吸雨水系统的设计，阐述了虹吸雨水系统的施工工艺及雨水收集系统的工艺流程，并提出在施工过程中的应注意的事项。
关键词：虹吸雨水系统；雨水回收系统；施工要点
引言
传统的屋面雨水排放主要使用重力雨水系统，即屋面雨水汇集于天沟，通过重力经雨水斗、雨水管道排至室外雨水井。但随着大型商业综合体的不断兴建以及规模的不断扩大，势必要加强大屋面雨水排放能力，即需要增加雨水斗和雨水管立管数量，增大雨水管道管径等，这样既影响建筑美观又增加建筑建设成本。虹吸式雨水系统具有排水效率高、空间占用率小、节约用料等优点，在大面积建筑物的屋面排水中应用具有明显优势。虹吸式雨水系统是利用屋面雨水斗与出户排出管之间的高差所产生的势能，根据流体力学的伯努利方程，通过准确的水力计算，依靠悬吊管内雨水形成的负压产生虹吸现象，使系统内满流状态下的雨水得以加速排出室外。
虹吸雨水的形成一般经历五个阶段，发生降雨后，虹吸管道系统内雨水不断汇入，当雨水充满度小于60%时，系统还是正常的重力排水系统，此时管道内雨水主要进行波浪流和脉冲流；当雨水充满度超过60%时，管道内雨水逐渐变成第三阶段的拉拔流和第四阶段水气混合的泡沫流，并伴有间歇性的满管流状态；当虹吸雨水斗前水深趋于稳定，管道内掺气量越来越少，最终系统内会形成稳定的虹吸满管流状态。
1 项目概况
北京西铁营万达广场项目位于北京市丰台区，北侧为凉水河及规划凉水河南侧路，东侧为规划亚林西街，西侧为经开东路，南侧为在建住宅。项目规划用地面积约为14000m2，总建筑面积124400m2，建筑总高为70.4m，是集商业、办公、步行街、娱乐、超市、高档影剧院为一体的商业综合体。该项目屋面采用虹吸式雨水排水系统，屋面总汇水面积约为8055m2，设置5个虹吸系统，，3个溢流系统，，累计使用De110~De315的高密度聚乙烯（HDPE）管材2000余米。屋面虹吸式雨水系统施工完成后经历数次降雨考验，排水效果较好，施工质量优良，达到了使用功能要求。
2 虹吸式雨水系统设计
本工程屋面虹吸雨水系统参照北京地区虹吸雨水暴雨强度公式，虹吸系统设计重现期为10年，降雨历时5min的暴雨强度q5=0.0586L/(s•m2)，屋面安全系数Ψ=1，屋面按照设计重现期50年，5min的暴雨强度q5=0.0768L/(s•m2)进行溢流系统的校核，虹吸式雨水排水系统和溢流系统的总排水能力不小于设计重现期50年、降雨历时5min的设计。
虹吸雨水斗布置在天沟内，天沟要连通、水平无坡度，相邻雨水斗间距不超过20m，且要保证被结构梁隔断的雨水沟每段都有雨水斗。悬吊管设计流速不应小于1.0m/s，立管设计流速不应小于2.2m/s，且不应大于10m/s；因虹吸雨水系统过渡段下游水的流速大于2.5m/s，采取加大排水管道口径等消能措施，并采取排气措施。连接在同一悬吊管上的虹吸雨水斗斗体安装在同一水平面上，确保虹吸雨水斗在同一水位进水，使系统不进气，不同高度的屋面、不同结构形式的屋面汇集的雨水采用独立的系统单独排出。水平悬吊系统要具有足够的强度以支持管道和流体的重量，及在高速水流和管道因温差而产生变形应力的冲击下有良好的防晃、抗振及吸收应力等功能。虹吸雨水系统流速及流量较大，故室外雨水井采用钢筋混凝土结构。
3 虹吸雨水系统施工技术
3.1 虹吸雨水系统施工工艺
西铁营万达广场虹吸雨水系统共有5根虹吸雨水立管，雨水斗布置安装在屋面，立管通至地下一层出户，进入室外雨水井，。同时还设置了三路虹吸雨水溢流管，按照暴雨重现期50年计算，考虑到了暴雨重现，系统超负荷时的雨水安全排出，有效的保护了广场的安全。施工过程中按照如下工艺流程进行施工：定位并安装支架及管道→安装雨水斗→进行管道系统灌水试验。
（1）定位并安装支架及管道。首先在安装部位的周围结构上如梁、楼板等弹出支架及管道的中心线与水平线，吊杆、支架的定位线，以及管道走向变化时的转向线，严格按照放线进行安装，安装完成后的管道应横平竖直、分布匀称、整齐美观。水平管采用吊杆、方型钢管加方钢卡固定方式，立管采用型钢支架加立管卡固定方式。吊杆选用10螺旋杆，间距控制在2.0m以内；方型钢管导轨选用 50×50×3型，专用滑动管卡间距为10倍管直径长度，且每隔5m设固定管卡；立管管卡间距为15倍管直径长度，且每隔6m设固定管卡。固定系统详见图1所示。在管道转向处需做型钢固定支架，当方钢导轨与顶棚的距离超过0.5m时，需每隔10m做型钢固定支架，若方钢不连续，需要在导轨端头安装两个锚固管卡。对于施工完成后的管道系统应及时检查施工质量，调整偏差项目，横管的水平度和立管的垂直度应该调整至符合设计要求。
图2 屋面天沟雨水斗安装
（3）管道系统灌水试验。管道系统安装完成之后，按照《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》的要求进行灌水试验，灌水高度至每根立管上部的雨水斗。将雨水管排出口封堵严密，从雨水斗处注入清水，系统灌注至水面与天沟底面相平，经一小时后，检查管道及水口，不渗不漏则合格，若管道较长可以分段试验。
3.2 雨水回收系统
西铁营万达广场建设中还设置了雨水收集系统，将雨水回收处理后接入市政雨水管网和园林绿化管道，经初期弃流、沉淀、消毒处理后可以用于室外广场地面浇洒及绿化灌溉。雨水收集系统的工艺流程如图3所示。
采用雨水回收系统也是本工程亮点，可以有效节约水资源，缓解水资源短缺，代替自来水节约自来水费，减少城市内涝，减轻城市雨水管网负荷，值得大力推广。
3.3 虹吸雨水系统施工要点
结合西铁营万达广场虹吸雨水系统在施工过程中的经验，提出以下几点注意事项：
（1）虹吸雨水是经过精确的水力计算得出的相应安装要求，因此现场施工过程中要严格按照图纸设计进行安装。如因现场实际情况的限制需要改变，应重新进行设计核算，再按照设计要求严格安装。
（2）虹吸雨水斗应布置在天沟的最低点，以雨水立管为中轴作对称布置；当虹吸式雨水排水系统接多个虹吸雨水斗时，虹吸雨水斗的排水连接管应接在悬吊管上，不得直接接在雨水立管的顶部；同一系统中的雨水斗要在同一水平面上，即标高一致，避免虹吸现象产生的时间早晚不同。
（3）天沟内虹吸雨水斗安装时要注意在屋面防水层施工前将底盘安装在预留孔的正上方，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测之间的空隙，并保证雨水斗边缘与屋面之间连接处应严密不漏气，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，管路系统安装完毕后安装隔栅防护罩。
（4）溢流口的安装要规范，从而保证建筑物超暴雨重现期雨量的排出，严禁溢流口与其他系统合并使用。
4 结语
建筑虹吸雨水系统的设计要充分考虑建筑物高度、屋面面积、屋顶结构等情况，充分利用其排水效率高、降噪环保、节省建筑空间等优势，设计并安装合理的虹吸雨水系统以满足建筑物的使用需求。北京西铁营万达广场是根据建筑物的结构特点、经过技术比选后确定采用虹吸雨水系统。从设计到施工的各个阶段，都对系统的各个环节进行了动态的设计与审核，并及时与设计单位、土建、专业分包进行必要的沟通与协商，才能保证施工的有效进行，保证系统验收合格，确保虹吸系统能够按照设计要求正常运行。
参考文献：
[1] CECS183-2005 虹吸式屋面雨水排水系统技术规程
[2] GB50015-2003（2009版） 建筑给水排水设计规范
[3] GB50242-2002 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范
[4] CJ/T 250-2007 建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件09S302
[5] 09S302 雨水斗选用及安装
作者简介：
【第一作者】隋超，男，1992年8月出生，大学本科，东北林业大学，工学学士学位，中建二局第三建筑工程有限公司天津分公司邯郸万达项目机电部水暖工长。
【第二作者】赵武伍，男，1990年6月出生，大学本科，沈阳建筑大学，给水排水专业，学士学位，中建二局第三建筑工程有限公司天津分公司机电部职员。
论文作者:隋超,赵武伍
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/7
标签：雨水论文; 系统论文; 屋面论文; 管道论文; 天沟论文; 支架论文; 万达论文; 《防护工程》2018年第28期论文;