浅谈虹吸排水收集系统技术应用及经济分析

尤保明 尤丽敏

北京中集大房工程管理有限公司 北京 100080

1 工作原理

种植顶板防护虹吸排水收集系统是一个具有防护、排水、收集、利用多功能的系统，主要由复合防护排水异型片、专用排水槽、虹吸管、排水管、透气观察管、沉淀观察井、蓄水池等组成[1]。

专用排水槽将车库顶板分割成若干个相互贯通的排水区域，排水槽上安装透气管，具有平衡虹吸排水系统内的气压、消除空气阻水作用，保证渗透水在系统内的正常流动。雨水或浇灌水经土壤渗透进入车库顶板复合防护排水异型片后经有组织分区流入专用排水槽，槽内的水在空隙、重力和气压作用下很快汇集到边槽出水口。

车库顶板面与蓄水池间位置高低形成压差，虹吸管根据满流有压状态设计，出水口虹吸管道由细径变粗径使虹吸直管满流从而形成虹吸现象，由被动排水转变成了主动排水，形成重力自流+虹吸排水效应，快速抽吸屋面雨水。虹吸排水槽内的水不断被排入沉淀观察井，经沉淀观察井排入蓄水池。经过简单的沉淀和过滤，用水泵抽出用于绿化浇水、洒水降尘等再利用[2]。

2 工程概况和主要材料

2.1 工程概况

北京某住宅工程，地上八层，地下二层，地下车库顶板面积17045.89m2，覆土厚度2m。经过对比分析，决定将原设计变更为虹吸排水收集系统对车库顶板的渗透水进行收集利用。

2.2 主要材料

2.2.1 专用排水槽：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成，压缩强度450Kpa；规格：1010mm×190mm×110mm；分为两侧设有进水孔的中间槽和一侧设有进水孔的边用槽。

2.2.2 复合防护排水异型片：高密度聚乙烯（HDPE）材料制成的复合材料，抗压强度≥300KPa。规格：1.80m×20m。

2.2.3 塑料蓄水模块：材质为聚丙烯（PP），模块孔隙率不小于95%，规格：1000mm×500mm×250mm。

2.2.4 虹吸管、透气观察管及排水管均选用PE材质，管径要求De75、De110。

2.2.5 双面自粘卷材：用于复合防护排水异型片、专用排水槽的固定粘接。

2.2.6 井筒：材质PE，直径450mm。

3 虹吸排水收集系统设计

系统由复合防护排水异型片+专用排水槽+透气观察管+虹吸管+排水管+沉淀观察井+蓄水池+检查井组合而成。

在车库顶板防水层完成面上根据形状间隔20m～30m划分网状排水分区，铺设专用排水槽作为分区边界[3]。

中间槽在车库顶板的中间部位，进行横向、纵向的铺设；边槽在车库顶板的边缘部位铺设，通过子母扣进行扣合搭接；

复合防护排水异型片满铺专用排水槽之间。

每2000m2左右安装一根透气观察管，预留高度超过室外地坪设计标高80～100cm；最终出地面高度取决于景观造型。

分散设置3座蓄水池，靠近市政管网和利于浇灌使用处。

沉淀观察井及检查井采用Φ450井筒，开口高出地面，配置专用井盖，设置在绿化部位。

塑料集水池安装低于地下车库顶面0.65m，外包裹2mm厚防渗复合土工布，接缝热熔焊接密封。

虹吸管与专用排水边槽相连。将渗透水排放到沉淀观察井内。沉淀观察井另一侧安装排水管连接检查井，渗透水存入蓄水池，利用时由潜水泵从检查井抽出。

4 虹吸排水系统流程

5 技术要点

防水层检查验收合格；

根据设计图纸，规划弹线，确定40cm宽固定专用排水槽的双面自粘卷材位置；铺设双面自粘卷材。

固定专用排水槽：

按照图纸将中间槽固定在车库中间双面自粘卷材上；边用槽固定在车库边缘双面自粘卷材上，有进水口的一侧朝向车库顶板内，扣合搭接连接。

虹吸排水管与边用槽相连，并联方式连接多个出水孔，增加排水量。

铺设复合防护排水异型片：将异型片满铺在地下车库顶板上专用排水槽之间，按整体设计排水方向铺设，平接处下铺20cm宽双面自粘卷材，粘接异型片底面，上层土工布面搭接10cm[4]。

用50cm宽土工布将专用排水槽覆盖，两侧与复合防护排水异型片上层土工布搭接10cm，专用胶粘接密封牢固。

在专用排水槽四通上开孔，安装透气观察管，用稳固架进行稳固，管道与顶板连接处包裹严实。上口安装防尘盖。

按图纸在车库周边确定的边用槽侧壁预留出水口开孔，安装De75虹吸管，另一端用De110管道接入沉淀观察井，变径接头连接两根虹吸管；沉淀观察井的另一侧出水口连排水管接入检查井中，接口用专用胶粘密封，土工布覆盖严密。

组装蓄水池、检查井、沉淀观察井：

蓄水池和沉淀观察井基坑开挖到设计标高，浇筑砼垫层。沉淀观察井垫层上固定沉淀观察井成品，周围土方回填。

蓄水池垫层上铺设高质量2mm厚复合防渗土工膜，在其上拼接、组装蓄水模块。用土工摸包裹严密，搭接宽度不小于10cm。四周边角保护并固定复合防渗土工膜，外侧安装1.5cm厚PVC板作保护。完成顶面距车库顶板面不小于0.65m。

安装检查井：拼装塑料蓄水池的同时，每层均安装检查井固定架，固定蓄水模块中间检查井的井筒。检查井井口与复合防渗土工膜接触部位，用防水胶完全密封。水泵连接PE50排水管，排水管出水再利用或就近接入雨水管网，出水管末端接止回阀。

检查井和沉淀观察井井口设置防坠网，配置专用井盖。

检查验收后土方回填：

初期回填先人工从蓄水池四周均匀进行，每层回填厚度不超过15cm；回填到蓄水模块上方时，回填要轻夯。当蓄水池上覆土大于50cm且人工夯实后，可上小型机械进行回填夯实。

虹吸管、排水管、沉淀观察井、检查井等部位要人工回填，均匀夯实，防止对管道及井造成破坏。

检查井中安装潜水泵、水位控制器[5]。

6 质量检查验收

材料合格证、产品检测报告等资料符合设计和规范要求。

铺贴、安装质量：

专用排水槽的布置符合要求，复合防护排水异型片的铺设方向正确。

双面自粘卷材、复合防护排水异型片搭接和收头、专用排水槽的扣合搭接符合要求，隐蔽工程验收记录完整。

虹吸管、排水管连接件等细部必须密闭、无破损现象。

蓄水模块连接牢固，包裹材料密闭、无破损现象。

土方回填过程符合要求，隐蔽工程验收记录完整。

水泵运行正常。

7 注意事项

沉淀观察井、检查井及透气观察管等出地面构筑物设置明显标志，以防破坏。

虹吸管和排水管应在土方回填至相应标高并夯实后进行安装，安装完成后人工回填至管顶30cm后再进行机械回填。

检查井在安装进集水池前，底部应均匀打孔，预留池水进出检查井的通道。

8 成品保护措施

施工过程中，施工人员穿软底鞋，严禁穿带钉子或尖锐突出的鞋进入施工现场。

严禁在未进行保护的复合防护排水异型片上托运重物和设备。

不得在复合防护排水异型片上打眼凿洞。

施工完毕且合格后，及时进行回填。

9 经济效益分析

9.1 保护基层、利于植物生长、排水快、实现了零找坡、节约了资源

本工程虹吸排水收集系统采用全新原料制成，柔韧性好，延展性好，凹凸点设计能起到良好的缓冲作用，为基层提供全面的柔性保护。排水异型片由不含植物亲和性物质的高密度聚乙烯材料制成的，起到辅助阻隔植物根系的作用，耐穿刺，抗压抗拉强度高。

传统的重力流排水，自由堰流，仅保证了排水层有一定排水空间，无法透气，无法消除空气阻水现象，排水效果差。虹吸排水收集系统在车库顶板上布置透气观察管，透气通道畅通，为植物根系提供有氧环境，利于植物根系生长，同时消除了排水系统空气阻水现象，利于排水畅通。原设计直接在保护层上空铺排水板，排水板上覆盖无纺布，板布分离，无法避免在覆土回填过程中偏移、褶皱等形成阻水带，影响排水层的排水效果。虹吸排水收集系统采用板布一体的复合防护排水异型片、专用排水槽、透气观察管、虹吸管，所有节点固定牢靠且密封，使整个系统本身与车库顶板形成有机整体，不形成水汽混合流，流速快，排水量大。

车库顶板被分割为若干个相互贯通的排水区域，形成了有组织排水，比起重力排水，整个排水系统在虹吸效应的带动下，从被动式排水转变成了主动式排水，提高排水效率。

虹吸排水收集系统大大加快了排水效果，自洁能力强。实现了零坡度排水。特别适用于顶板面积大、找坡困难的建筑工程。

9.2 材料使用寿命期长，节约维护成本

专用排水槽、复合防护排水异型片，耐酸碱、耐穿刺、密度高、抗压、抗拉能力强。塑料蓄水模块，抗压强度高，化学性能稳定，外壁光滑不易滋生细菌，使用寿命期长，维护成本低。

9.3 适应面广，节省材料，施工量小、简便、快捷，符合绿色建筑要求

施工不需要大型机械，工作面狭小的区域也可施工，可适用于各种不同类型、不同用途的建筑物；管道无须坡度敷设，水平敷设即可，节省空间，降低管材的管径和数量，节省材料；施工量小，操作简便、快捷。将雨水、浇灌水循环利用，节能环保，符合国家大力发展绿色建筑的要求。

9.4 工期短，资金节约，经济效益好

由于具有多种良好功能特性，改变了本工程原设计方案，不仅取消了原找坡层，还取消了原设计防水隔离层、保护层、排水层、过滤层等工序。经核算该项工程造价节约投资近三分之二。又由于施工量小、施工快捷，工程完成后证明施工工期节省三分之二。

10 结束语

随着国家对循环经济和绿色建筑的推进，地下车库面积越来越大，种植面积不断扩大。虹吸排水收集系统，适应了这一要求，是符合海绵城市建设要求的最佳排水收集方案之一。新型材料的不断出现和采用，将使虹吸排水收集系统技术不断完善，进一步得到发展，经济效益、社会效益、环境效益得到进一步提高，使得虹吸排水收集系统技术应用市场越来越大。