虹吸式雨水排水技術(shù)在建筑給排水施工中的應(yīng)用

王強(qiáng)

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

在中國(guó)市政給排水工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，虹吸式雨水排水技術(shù)通過不斷的實(shí)踐應(yīng)用，已在全世界得到廣泛推廣，逐漸成為當(dāng)今市政雨水排水工程的關(guān)鍵處理手段。隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，虹吸式雨水排水技術(shù)已發(fā)展為非常成熟，虹吸式雨水排水主要是通過使建筑給排水管道內(nèi)產(chǎn)生較大的負(fù)壓力，之后再對(duì)其進(jìn)行抽吸工作，將雨水等廢棄水排放到指定位置。虹吸式雨水排水技術(shù)多數(shù)已經(jīng)在降雨量較多、雨季較長(zhǎng)的地區(qū)廣泛應(yīng)用，同時(shí)，其憑借自身強(qiáng)大的排水動(dòng)力、施工效率較高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而在高層建筑、大型建筑中也多數(shù)用到虹吸式雨水排水技術(shù)，滿足建筑的排水需求。

1 虹吸式雨水排水技術(shù)

1.1 虹吸式雨水排水技術(shù)的工作原理

虹吸式雨水排水技術(shù)主要由虹吸雨水斗、連接管、懸吊管、雨水立管、檢查口等各個(gè)構(gòu)件部分組成，安裝需要采用專用的虹吸式雨水斗組件，并且通過虹吸式雨水斗構(gòu)件中的集水量對(duì)排水管內(nèi)雨水的壓力和流速進(jìn)行計(jì)算，之后再對(duì)懸吊管、雨水立管等組成構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，如下圖1所示。虹吸式雨水排水技術(shù)在降雨的初期階段，虹吸式雨水斗內(nèi)的水位未到達(dá)設(shè)計(jì)高度，此時(shí)虹吸式排水系統(tǒng)類似于傳統(tǒng)的重力流雨水系統(tǒng)；在虹吸式雨水斗內(nèi)的降水量超過相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，其雨水斗內(nèi)的導(dǎo)流罩將起到分隔雨水和空中氣體的作用，進(jìn)而使排水管道內(nèi)形成負(fù)壓力，對(duì)雨水進(jìn)行抽吸工作，即進(jìn)一步形成虹吸式排水現(xiàn)象。

圖1 虹吸式雨水排水技術(shù)

1.2 虹吸式雨水排水技術(shù)的設(shè)計(jì)原則

虹吸式雨水斗部位作為虹吸式雨水排水系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其虹吸式雨水斗材料的質(zhì)量對(duì)排水管內(nèi)是否能產(chǎn)生負(fù)壓，并且產(chǎn)生的負(fù)壓是否滿足設(shè)計(jì)要求起到?jīng)Q定性作用，進(jìn)而滿足其對(duì)雨水進(jìn)行抽吸工作。同時(shí)，建筑屋面的匯流高度如果較低的情況下，其高差較大，則虹吸式雨水斗的穩(wěn)流性較好，進(jìn)而提高建筑屋面的排水效果，滿足建筑屋面的排水要求。虹吸式雨水管通常安裝在建筑物的外部，極易受到自然因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)管道腐蝕等現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證虹吸雨水管材料的質(zhì)量符合相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范。在對(duì)虹吸式雨水排水技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，虹吸式雨水斗具有分離雨水和外界空氣并且產(chǎn)生負(fù)壓的作用，之后再對(duì)雨水進(jìn)行抽吸工作，同時(shí)，虹吸式雨水排水技術(shù)需要安裝防渦流裝置，進(jìn)一步增強(qiáng)虹吸式雨水排水的效果。在虹吸式雨水立管部位上設(shè)置檢查口，同時(shí)適當(dāng)縮小雨水立管的直徑，也能達(dá)到增加虹吸式雨水排水的效果。在虹吸式雨水排水技術(shù)的應(yīng)用中，相關(guān)人員通過利用連接件將雨水立管與水平管進(jìn)行固定，加強(qiáng)各個(gè)排水管道之間的整體穩(wěn)定性，進(jìn)而進(jìn)一步提高虹吸式排水效果。此外，為了進(jìn)一步解決由排水管道的振動(dòng)、熱脹冷縮等原因造成排水管道移動(dòng)的質(zhì)量缺陷，因而，通過根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，其連接件不能安裝在與排水管道相接觸的建筑物上，虹吸式雨水斗和懸吊管可以同時(shí)連接多個(gè)雨水斗，進(jìn)一步提高雨水排放的速度，懸吊管也可以采用無坡度的橫管，達(dá)到增強(qiáng)整體排水管道的固定作用。最后，在虹吸式雨水排水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中通過在溢水口設(shè)置配件，以達(dá)到應(yīng)對(duì)降水較多雨水無法迅速排出的情況，進(jìn)而滿足建筑屋面快速排水的目的，提高虹吸式雨水排水技術(shù)的排水效率。

1.3 虹吸式雨水排水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

通過大量的市政給排水工程實(shí)踐得出，虹吸式雨水排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的重力式雨水排水系統(tǒng)相比較，虹吸式雨水排水技術(shù)可以更加有效減少空氣間的阻力，并且其排水量更大、排水效果更好。同時(shí)，虹吸式雨水排水技術(shù)更加先進(jìn)，其建筑排水設(shè)計(jì)理念更加合理，進(jìn)而進(jìn)一步推動(dòng)了虹吸式雨水排水技術(shù)在市政給排水工程中的不斷應(yīng)用。在虹吸式雨水斗構(gòu)件的獨(dú)特設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)調(diào)整排水管內(nèi)雨水的流速，通過在重力和大氣壓強(qiáng)的作用下，保證排水管內(nèi)的雨水永遠(yuǎn)處于滿流狀態(tài)，加快了排水管的排水速度，解決了大量市政給排水困難的問題。在虹吸式雨水排水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，如過在建筑的施工現(xiàn)場(chǎng)未對(duì)其建筑屋面的坡度進(jìn)行要求時(shí)，因而可以通過安裝懸吊管構(gòu)件，進(jìn)一步增強(qiáng)排水管內(nèi)雨水的排放速度，同時(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)排水管內(nèi)的清潔效果，大大降低了排水管道后期的維修成本，減少資源的浪費(fèi)。此外，虹吸式雨水排水系統(tǒng)的在進(jìn)行排水管設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員盡量選擇較小直徑的排水管道，這樣可以最大程度的降低排水管道的成本投入，減少建筑排水項(xiàng)目施工的工程量，加快整體施工進(jìn)度，進(jìn)一步推動(dòng)虹吸式雨水排水技術(shù)在市政給排水工程的應(yīng)用。

2 虹吸式雨水排水技術(shù)中存在的不足

2.1 虹吸式雨水排水的不足之處

在中國(guó)市政給排水工程中，虹吸式雨水排水技術(shù)相比于傳統(tǒng)的重力式雨水排水技術(shù)的排水效果更優(yōu)，同時(shí)，也被廣泛應(yīng)用到實(shí)際工程中。但是，虹吸式雨水排水系統(tǒng)中仍存在一些不足之處：首先，在虹吸式雨水排水設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)中，其理論上屬于極限設(shè)計(jì)法，因而在排水技術(shù)的實(shí)際施工中，虹吸式雨水排水技術(shù)中連接件、懸吊管等構(gòu)件的安裝位置，將會(huì)直接影響到建筑屋面的排水效果。在虹吸式雨水排水系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，只有在雨水的阻力小于水位時(shí)，它才能進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，否則將會(huì)導(dǎo)致積水現(xiàn)象的出現(xiàn)，如下圖2所示，目前，針對(duì)積水現(xiàn)象的這一問題，已有的解決措施，但是由于不能完全確保其措施的有效性，并且投入成本比例較高，所以不能完全在市政給排水技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。虹吸式雨水排水技術(shù)在進(jìn)行雨水阻力的計(jì)算時(shí)，虹吸式雨水排水技術(shù)本身已經(jīng)存在一定誤差，并且我國(guó)至今未有精密儀器將其準(zhǔn)確計(jì)算出來，如果從國(guó)外引進(jìn)此類計(jì)算的精密儀器，則會(huì)進(jìn)一步的增大其成本投入，這種做法不具備其可行性要求。此外，虹吸式雨水排水技術(shù)在高層建筑的應(yīng)用效果中最優(yōu)，但在低層建筑中，不能充分發(fā)揮虹吸式雨水排水技術(shù)的排水效果，同時(shí)，虹吸式雨水排水系統(tǒng)對(duì)整體排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性要求較高，如過某構(gòu)件發(fā)生突發(fā)情況，將極易引起整個(gè)排水系統(tǒng)處于癱瘓的現(xiàn)狀。

2.2 虹吸式雨水排水技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

在進(jìn)行市政給排水工程的建設(shè)中，傳統(tǒng)的重力式雨水排水系統(tǒng)對(duì)我國(guó)水資源造成了極大的浪費(fèi)，未能實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用的理念，造成了大量水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。在建筑各單位的實(shí)際項(xiàng)目施工中，各別施工單位嚴(yán)重缺乏節(jié)約水資源的意識(shí)，在排水施工中對(duì)其未采取任何節(jié)能保護(hù)措施，進(jìn)而造成了大量水資源的巨大浪費(fèi)，所以，相關(guān)部門應(yīng)該對(duì)此類相關(guān)單位加強(qiáng)節(jié)能減排意識(shí)，使各個(gè)施工單位采用先進(jìn)的排水技術(shù)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用的目的，保護(hù)水資源。同時(shí)，管理人員在建筑排水施工的過程中，應(yīng)盡量選取質(zhì)量好的材料、先進(jìn)的設(shè)備等，提高材料設(shè)備的質(zhì)量安全，進(jìn)而增強(qiáng)建筑排水系統(tǒng)的工作效率，從而使市政給排水工程建設(shè)的更加合理化，減少水資源的浪費(fèi)。此外，施工單位應(yīng)對(duì)給排水工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，保證其設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性，優(yōu)化雨水排水系統(tǒng)，進(jìn)一步緩解我國(guó)水資源貧乏的問題，保障人們的日常生活需求。

圖2 積水現(xiàn)象

3 虹吸式雨水排水系統(tǒng)在建筑給排水工程上的控制措施

3.1 建筑排水設(shè)計(jì)控制措施

隨著部分地區(qū)的降雨量不斷增加的情況下，其雨水不斷積聚一起，虹吸式雨水排水系統(tǒng)逐漸形成滿流排水形式，達(dá)到了排水系統(tǒng)的峰值，同時(shí)，虹吸式雨水排水系統(tǒng)在達(dá)到滿流狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生的動(dòng)力荷載較大，使排水管道受到劇烈振動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生的流動(dòng)噪音較大，影響周圍環(huán)境，為人們的日常生活帶來困擾，并且各個(gè)管段的負(fù)壓變化會(huì)逐漸引起排水管出現(xiàn)間歇抽吸情況，使其建筑排水效果顯著下降。虹吸式雨水排水管的設(shè)計(jì)如果不合理時(shí)，同時(shí)，此地區(qū)的降雨量常年較大的情況下，雨水不能夠迅速排出，將會(huì)導(dǎo)致雨水積聚的現(xiàn)象，這時(shí)如果建筑屋面防水措施不到位，如下圖3所示，且建筑樓板有裂縫的情況時(shí)，將會(huì)造成建筑屋面出現(xiàn)滲漏的問題，導(dǎo)致樓板內(nèi)部鋼筋發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，降低建筑物的整體質(zhì)量，進(jìn)而影響建筑物的使用功能，縮減建筑物的使用壽命。此外，虹吸式雨水排水技術(shù)中排水管內(nèi)的流速過大將會(huì)造成管道振動(dòng)劇烈、產(chǎn)生噪音，甚至造成各個(gè)排水管道連接處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，從而引發(fā)浸水安全事故的發(fā)生。因此，虹吸式雨水排水技術(shù)中排水管道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象，尤其是避免排水管道出現(xiàn)90彎曲的現(xiàn)象，最大程度的降低安全事故的發(fā)生率。同時(shí)，虹吸式雨水排水技術(shù)需要安裝多個(gè)支吊架，盡量選取抗震支架，并且各個(gè)管道進(jìn)行固定操作，保證排水管道的整體穩(wěn)定性，從而保證排水管道的質(zhì)量安全，進(jìn)一步推動(dòng)虹吸式雨水排水技術(shù)在市政給排水工程中的應(yīng)用，滿足人們的現(xiàn)實(shí)需求。

圖3 屋面防水措施不當(dāng)

3.2 降低虹吸水雨水排水管道內(nèi)的噪音

在市政給排水工程的建設(shè)中，通過運(yùn)用虹吸式雨水排水技術(shù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重建筑的整體美觀性，提高建筑可用空間的利用率，避免造成建筑可用空間的浪費(fèi)。同時(shí)，在確保虹吸式雨水排水系統(tǒng)的順利運(yùn)行的情況下，應(yīng)最大程度的對(duì)排水管道進(jìn)行降噪處理，避免產(chǎn)生較大的噪音影響周圍人們的日常生活。此外，虹吸式雨水排水技術(shù)主要通過利用虹吸的物理作用對(duì)建筑的雨水進(jìn)行排放，因而在排放過程中極易產(chǎn)生一些噪音，為了進(jìn)一步降低排水管道的噪音，應(yīng)不斷對(duì)虹吸式雨水排水技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，進(jìn)而增強(qiáng)排水管道的排水效果。

3.3 排水管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)選取合理排水管料

在對(duì)虹吸式雨水排水技術(shù)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)排水管道的數(shù)量、美觀性等進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)，保證所采取設(shè)計(jì)方案最優(yōu)，進(jìn)而最大程度的降低各種質(zhì)量缺陷的發(fā)生，并對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防，達(dá)到增強(qiáng)建筑屋面排水效率的目的。此外，設(shè)計(jì)人員在對(duì)排水管道的材料進(jìn)行選取時(shí)，應(yīng)盡量選取合適的選材，例如HPDE管材等，進(jìn)而滿足最優(yōu)的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也需要考慮到經(jīng)濟(jì)效益、施工環(huán)境等各因素的影響，并且盡量選取直徑較小的排水管材料，避免造成管道材料的浪費(fèi)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。虹吸式雨水排水技術(shù)的任一單獨(dú)排水能力都比老舊式重力雨水排水系統(tǒng)較好，但是，如果在利用虹吸式雨水排水技術(shù)中，使用不匹配的管道材料，將極易出現(xiàn)管道開裂的現(xiàn)象，引發(fā)浸水等安全事故，危害人們的生命安全。因此，虹吸式雨水排水系統(tǒng)中，排水管的材料應(yīng)選取內(nèi)部光滑的材料，可以有效的降低阻力作用，進(jìn)一步提高管道內(nèi)雨水的排放速度，為市政給排水工程提供安全保障，推動(dòng)市政給排水工程的建設(shè)。

4 結(jié)語

在我國(guó)一些大型建筑、高層建筑及特殊建筑中，其建筑屋面排水系統(tǒng)通過利用虹吸式雨水排水技術(shù)，建筑屋面的排水效果顯著。通過大量建筑排水工程的實(shí)踐表明，虹吸式雨水排水技術(shù)憑借其性價(jià)比較高、后期維護(hù)成本較低、易于安裝、對(duì)四周環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于市政給排水工程中。綜上所述，在對(duì)虹吸式雨水排水技術(shù)的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，不僅發(fā)現(xiàn)了虹吸式雨水排水效果良好等優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)現(xiàn)了某些組成部位出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)引起整個(gè)排水系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象等質(zhì)量缺陷。因此，在今后的市政給排水工程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)建筑物高度、主體結(jié)構(gòu)等各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮，選擇效果最佳的新型排水管道材料，充分發(fā)揮虹吸式雨水排水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物的排水效果，降低雨水對(duì)建筑物的破壞程度，保障人們的日常生活質(zhì)量。