虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計與施工

楊亞喬

摘 要：文章在工程概況方面、設(shè)計提案、設(shè)計重點考慮事項、施工方案（管道布局及穩(wěn)定架構(gòu)、安置雨水斗），設(shè)計虹吸雨水排水系統(tǒng)，需要對施工現(xiàn)場工況做合理分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：屋面排水；虹吸；設(shè)計與施工

1 工程現(xiàn)狀

港珠澳大橋珠?？诎段挥谥楹９氨睘承陆ㄈ斯u上，是全國第一個陸路連接粵港澳三地的口岸建筑，珠?？诎犊傆玫孛娣e約107.31公頃，建設(shè)用地面積約70.33公頃。政府投資部分包括口岸區(qū)（包括旅檢區(qū)、貨檢區(qū)和口岸辦公區(qū)）和市政配套區(qū)，建設(shè)規(guī)模為總建筑面積32.7萬m2，建筑頂棚面積15.23萬m2；由于是超大跨度的屋面，且是人流密集的公共場所，傳統(tǒng)的重力雨水系統(tǒng)已無法滿足要求，此次施工的屋頂選用的是虹吸雨水排水系統(tǒng)，選用珠海地區(qū)50年大雨再現(xiàn)期進行設(shè)計、核算系統(tǒng)排水力度，設(shè)定徑流系數(shù)為Φ=1.0，根據(jù)公式計算出50年一遇大雨參數(shù)是q=7.20L/s·100m3=259.25mm/hr。溢流以100年一遇大雨再現(xiàn)期進核準，利用虹吸溢流結(jié)構(gòu)模式，100年一遇大雨強度為q=7.80L/s·100m3=280.82mm/hr。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 水力工程計算

依據(jù)伯諾里公式，在滿流量情況下進行虹吸雨水的水力核算。要依次對系統(tǒng)中每一管水力工況做精確的水力模型計算，得出每一管段的管徑尺寸、長度數(shù)值、水流量、水流速、水壓等參數(shù)。施工現(xiàn)場水力計算滿足以下要求：

（1）屋面的匯水面積是雨量計算的基礎(chǔ)，本項目的屋面為雙曲面的大屋面，流量的分界線的劃分是一個非常重要的環(huán)節(jié)，虹吸深化設(shè)計單位在進行流量核算前，需將屋面匯水面積的分水線的圖紙?zhí)峤唤o設(shè)計總包單位進行確認，避免水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有誤，

（2）虹吸型頂面水排放管道雨水斗到過渡段共計損耗值加上過渡段處水頭總量沒達到雨水斗與過渡段之間的高度差。吊管規(guī)定水流速要超過0.75m/s，立管規(guī)定水流速需超過2.2m/s，不得超過10m/s。

（3）虹吸式管道頂面到過渡段下端水流速應(yīng)超過2.5m/s，壓力流轉(zhuǎn)為重力流前需設(shè)置混凝土消能井來抵擋流速過大帶來的沖刷。

2.2 設(shè)計過程中需重點考慮的方面

（1）管材選擇及防腐。虹吸系統(tǒng)所有雨水管在地面以上20cm至屋面使用不銹鋼管，以下至第一個消能井使用內(nèi)涂塑無縫鋼管。不銹鋼管采用等級為grade 1.4301 （304）奧氏體非磁性不銹鋼。本項目位于海邊，室外明露管道需做防鹽霧腐蝕措施。詳細做法是先對不銹鋼雨水管表面進行打磨后刷20～30?m封閉漆（宜薄不宜厚），最后外表面做氟碳涂層。氟碳涂層膜厚不小于40?m，三涂三烤，樹脂含量≥75%，涂料顏色需由業(yè)主及設(shè)計院確認。

（2）雨水斗的設(shè)計。雨水斗采用帶有防護外罩和抗旋渦裝置，并符合《建筑物集水溝》（EN 1253）的規(guī)定。防護罩采用具有防腐性能的鋁合金產(chǎn)品，使用及質(zhì)保年限與整體系統(tǒng)一致。雨水斗斗體材質(zhì)同不銹鋼管材質(zhì)。

（3）管道沉降措施。本項目處于新填的人工島上，目前沉降尚未穩(wěn)定，而虹吸雨水系統(tǒng)對密封性要求也較高，故而要求系統(tǒng)管道不宜穿過沉降縫、伸縮縫和變形縫。當(dāng)雨水管道需穿過沉降縫、伸縮縫或變形縫時，考慮到縫隙兩側(cè)沉降以及伸縮的不均勻性，應(yīng)在此處增加補償設(shè)施，采用不銹鋼波紋補償器，配合相應(yīng)的固定、防晃支架使用，消除相對位移對管道的影響，以保證管道的安全。補償器應(yīng)具有±40mm的軸向變形能力和±15mm的水平錯動能力。直線管段超過50m時設(shè)置管道補償器，出戶管道為了防止沉降，需設(shè)置一段不銹鋼金屬軟管過渡，滿足本項目的沉降量為250mm的要求。不銹鋼金屬軟管，外壁采用四油三布防腐處理。

（4）防結(jié)露措施。本項目為人流密集的交通樞紐，一旦管道結(jié)露滴水，就會讓整個口岸使用和運營造成很大的負面影響，甚至可能造成線路短路等危險故障。故管道表面需采取防結(jié)露措施，本項目保溫材料采用橡塑發(fā)泡保溫材料，厚度不小于20mm。保溫層做法應(yīng)按國標《管道和設(shè)備保溫、防結(jié)露及電伴熱》03S401施工。

3 施工方案

依據(jù)虹吸雨水系統(tǒng)及選取材質(zhì)的特點，施工現(xiàn)場可以重點關(guān)注以下幾個方面。

3.1 雨水斗安裝

雨水斗的裝置布局應(yīng)滿足規(guī)定。行鉆孔時，依照圖紙找到雨水斗位于天溝安置的軸線點，雨水斗的型號也各不相同，繪制出適當(dāng)?shù)陌惭b開孔線。由開孔線進行開孔施工，孔的大小以能放置斗體是最合適的。同時在開孔期間為了避免天溝及孔口邊緣磨損異形，要采取必要措施，在開孔后要對孔口邊緣打磨光滑。天溝孔中要能放入雨水斗，標記開孔部位，移走斗器并用電鉆開始鉆孔?；炷粱旌隙傻奈菝骓斏习卜庞晁罚鞙现蟹胖玫妮S線，再把雨水斗體和防水壓環(huán)固定螺栓預(yù)留在準確位置上。安置雨水斗預(yù)留孔，要進行打磨光滑、沖洗、灌漿應(yīng)用水泥砂漿配比高出此處結(jié)構(gòu)層一個標號，灌漿要分為幾次完成，并且要完成灌水試驗，灌水無滲漏，后面灌漿可一次促成。

3.2 管道安裝

由于虹吸作用建成虹吸排水系統(tǒng)，管道內(nèi)水流速增快，管壁清潔效果好，可以在一定程度上改善管內(nèi)的環(huán)境，此時管道中有正負壓力的變化，對管道也有不小的沖擊力和振動力，管道此時會出現(xiàn)振動、搖晃和平移，所以在施工設(shè)計現(xiàn)場中要非常小心的是管接頭的銜接工藝和管材質(zhì)量評估，這些對管道的支持和穩(wěn)固系統(tǒng)起到很大作用。

（1）不銹鋼管道接口采用氬電聯(lián)焊（氬弧焊打底，不銹鋼焊條手工電焊對焊成型），不銹鋼管連接焊縫應(yīng)開坡口，氬弧焊打底焊接時，焊縫內(nèi)側(cè)應(yīng)充氬氣保護。焊縫外觀質(zhì)量不低于焊縫質(zhì)量分級標準-III級標準（GB 50236的規(guī)定）。涂塑鋼管連接采用溝槽式機械配件連接，埋地涂塑鋼管外壁采用四油三布防腐措施。

（2）管道通過墻體和樓層板面時，配備金屬套管.安放于樓板內(nèi)的套管最頂端要突出墻體面20mm，安置于洗浴間及廚衛(wèi)間套管頂部至少要超過墻面50mm，底部還要和樓板層面高度齊平；在墻體中放置的套管兩側(cè)要和裝飾面保持高度齊平。

3.3 安全檢查

雖然虹吸雨水斗有防止大顆粒物進入系統(tǒng)功能，并且由于水流速較大，不宜堵賽，但為了日后維修管理方便，立管距首層地面1.0m處需設(shè)置檢查口，且檢查口應(yīng)有明顯標示，并確保裝修完工后能較容易的找到。

4 結(jié)語

本項目所采用的虹吸排水系統(tǒng)施工圖經(jīng)過虹吸設(shè)備廠家進行深化設(shè)計，深化設(shè)計成果再有設(shè)計總包單位確認并蓋章。施工過程中由虹吸廠家提供產(chǎn)品、安裝和保修的服務(wù)。相比于很多其他的工程案例，深化設(shè)計沒有把關(guān)，并且整個虹吸系統(tǒng)只有廠家提供雨水斗產(chǎn)品，其他全由施工總包單位獨包獨攬的模式，本項目的管理模式對產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量的控制，均有很高的保障。但是在完工交付使用后，還需要進行精心的維護和保養(yǎng)，這樣才能發(fā)揮虹吸雨水系統(tǒng)的優(yōu)勢，延長虹吸系統(tǒng)的使用壽命。

參考文獻

[1] 同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院.CECS 183：2005 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社，2005.