基于虹吸式屋面雨水排水施工工艺的探讨

汤 标

摘要:虹吸雨水排水系统具有管径小、管道安装要求空间小、悬吊管没有坡度要求等优点,作为一种新的施工工艺,虹吸雨水排水系统效率高、工期短、质量可靠、工程费用经济,在建筑领域得到了广泛应用。文章介绍了虹吸式屋面雨水排水系统的工艺原理,阐述了具体的施工工艺及质量控制措施,仅供参考。

关键词:虹吸式;屋面排水系统;工艺原理;排水施工

中图分类号:TU992文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0160-02

虹吸排水系统施工技术一般适用于机场、车站、工业厂房等屋面汇水面积大的公共建筑,尤其是平屋面的情况,由于跨度较大单纯依靠建筑或结构找坡方式,整个屋面防排水所需的高度是非常惊人的,而且重力流排水基于非满流无压设计,室内悬吊管安装满足排水坡度,不仅占用过多的室内空间,同时过多的雨水立管及过大的雨水管管径也会给二次装修带来很多难题。因此,在大面积屋面排水施工中,虹吸排水系统施工技术,作为一种新的施工工艺,效率高,工期短,质量可靠,工程费用经济,在建筑领域的使用将更为广泛与合理。

一、工艺原理

倒虹吸压力雨水排放系统是采用特殊设计的雨水斗,使雨水在很浅的天沟水深下,利用建筑物与地面的高差所产生的水头,经过准确的计算来调节管道的配置,以平衡管网的压力及流速,在管道中产生局部真空,使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力,形成虹吸现象。利用此作用,极大地加快水在排水管内的流速,快速排放屋面雨水。

1.虹吸产生共经过五个流态(如图1所示):

波动流(a)→脉冲流(b)→拉拔流(c)→泡沫流→(d)→满管流(e)。

2.虹吸产生的四个过程:

(1)降雨初期雨量较小,系统处于重力流状态,见图2(a)。

(2)随着降雨量增大,管道充满度逐渐升高,流速逐渐提高,见图2(b)。

(3)降雨量再增大,系统出现间歇式虹吸现象并逐步趋于稳定,见图2(c)。

(4)降雨量进一步增大,系统达到设计状态,稳定且全面的系统虹吸形成,见图2(d)。

二、排水系统施工工艺

(一)施工工艺流程

施工准备→预埋预留吊件→支架制作安装→天沟防漩涡雨水斗安装→排水支、干管安装→灌水通水试验→全面检查→交工验收。

(二)操作要点

1.雨水斗安装。虹吸系统的雨水斗与普通雨水斗的主要区别在于有结构独特的空气挡板,空气挡板不仅能有效地阻止空气进入尾管,而且对由空气挡板下而流人尾管的雨水具有整流作用。雨水斗由不锈钢底盘、夹圈、空气挡板等几个部件组成。

在天沟安装完毕后,在核对图纸准确无误的前提下,依据设计图纸安装防旋涡雨水斗。具体步骤是:在设计位置歼孔一对开孔位置进行防锈处理一安装虹吸式雨水斗在天沟底部,螺栓连接,垫橡胶垫一个调整雨水斗水平度至符合设计要求的一个拧紧螺丝。固定一覆盖临时保护盖以防杂物进入雨水斗。

2.安装管道固定(悬吊杆)系统。安装管道系统前应按设计位置安装固定(悬吊杆)系统。(1)对悬吊水平管道的方形导管系统,按设计数量和位置先把安装片焊接在钢结构上,若为混凝土结构,则用膨胀螺栓把安装片固定在混凝土上,用螺杆、骑形卡、管卡紧固装置固定30mm×30mm×2mm的镀锌方钢管,调整水平度至符合设计要求,以便安装水平管道;(2)对立管的固定装置,同样按设计要求和规范规定将安装片固定在柱子或墙壁上,以便安装立管管卡。

3.水平管与立管的安装。管道安装系统通常按照屋面雨水斗→支管→水平管→立管的安装顺序施工。管线的安装关键是定位准确,特别是弯头、大小头、三通等处的定位。要注意系统图中的所有管道长度的度量均以管道中心为准,所有弯头、三通、变径接头均以连结管中心交点为准。要特别注意水平管的标高不能任意变动,以免破坏虹吸条件。安装时要特别注意管道的配置,因为雨水在管道中沿着管壁流动,当条件具备产生虹吸时也有一个过程:由重力流发展为脉冲流,再发展为气液混合流,最后为满管流。因此,施工过程中要注意正确配置管道,采用“顺水”方式,保证管道不进入空气。

4.排水系统试验。虹吸系统安装后,必须按设计和规范要求进行灌水试验和通水试验。具体检验方法是将管道灌满水,高度必须到每根立管上部的雨水斗,检验方法为灌水试验持续1h,不渗不漏为合格。

三、材料准备

(一)防旋涡雨水斗

标准型的虹吸雨水斗,是由不锈钢雨水斗底盘、不锈钢夹圈、空气隔板、格栅外罩盖组成,其各部分有不同的结构功能。雨水斗置屋面层巾,上部盖有进水格栅。降雨过程中,雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗,当屋面汇水达到一定高度时,雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态,使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。

(二)系统管道

管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分,而管道的变径可以加速雨水的排放和流量,必须确保系统安全可靠,高效持续的运行。虹吸式系统作为一个特殊的排水系统,正常工作运行时管道内呈负压状态,因此管道的管壁必须具备相当的承压能力,管道接口必须完全地密封防止空气进入管道内出现气团,破坏虹吸作用。同时管道要具有较高的防火性能,并且做到尽可能降低噪声,吸收震动,抗击冲击外力,最大程度满足抗温度变化引起的形变。目前虹吸式雨水管道系统一般采用HDPE管黏接。

雨水管道连接采用热熔连接,施工时的关键在于:热熔连接工具的温度控制应精确,加热而温度应均匀,加热面结构应符合焊接工艺要求。热熔连接加热时问、加热温度和施加的压力以及保压冷却时间,应符合管材、管件以及管道附件生产企业的规定。在保压、冷却期间不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。

(三)机械设备

本技术以HDPE管连接为主要施工工艺。

1.固定件连接设备:手提式电弧焊机。

2.管件连接设备:HDPE管切割机、HDPE管热熔对焊机。

四、质量控制

(一)原材料质量控制

不锈钢构件的质量和尺寸应附和国家现行标准的规定,管材与管件之间的连接可采用焊接式、法兰式或沟槽式。焊接、法兰连接应二次镀锌。HDPE管材应采用不低于PE80的高密度聚乙烯原材料制造;管材的纵向回缩率不应大于3%。管材的内外表面应光滑平整、壁厚均匀、无划痕、外壁颜色为黑色,且具有抗紫外线的能力。管材外壁应标注供应厂名称、产品型号、尺寸、生产日期、原材料型号、产品标准等。管材端口必须平整,且端面应垂直于管材的轴线以利于热熔对焊。管材供应厂家应提供管材耐正压和负压的检测报告,并进行评价。

(二)管道固定件安装控制

管道固定件应能承受满流管道的重量及高速水流产生的作用力,并能承受热胀冷缩时产生的轴向应力。其位置准确。埋设平整,与管道接触应紧密,且不得损伤管道表面。HDPE管悬挂点间距及锚固管卡间距见表1:

(三)管道安装质量控制

高密度聚乙烯(HDPE)管应采用热熔对焊连接或电熔连接,管道切割时应采用管道切割机,切口应垂直于管中心线。水平管安装时应严格控制管路的水平度,安装过程中随时采用水准仪抄测高程,偏差小于30mm,严禁出现倒坡现象;立管的安装应采用铅锤控制垂直度,调整偏差小于15mm。

(四)灌水试验

虹吸系统安装完成后,进行灌水试验,具体检验方法为将管道系统灌满水,高度必须到每根立管上部的雨水斗,灌水试验持续1h,不渗不漏为合格。

五、技术参数比较

重力排水系统和虹吸排水系统中雨水斗和雨水立管的最大设计泻流量见表2、表3:

通过上述比较可以看出,与重力排水系统相比,虹吸雨水排水系统具有如下优点:(1)管径小;(2)管道安装要求空间小;(3)悬吊管没有坡度要求,可为管道安装提供方便和灵活性,节省建筑空间;(4)下水道连接管和埋地管道少,地下工程量小;(5)由于流速大,系统保持较好的排清作用;(6)管道所采用的高密度聚乙烯(HDPE)管为新犁建材,是管材市场的新趋势,与其他管材相比有明显的优势。

参考文献

[1]建筑给排水设计规范(GB50015-2003)[S].

[2]虹吸式屋面雨水排水系统技术规程(CECS183:2005)[S].

作者简介:汤标(1967-),男,湖南长沙人,温州市建设监理有限公司工程师,研究方向:建筑工程监理。