淺談公共建筑的屋面雨水排水方式

劉林

摘 要：公共建筑的屋面雨水排水問題是公共建筑施工建設的重要課題。文章芻議公共建筑屋面雨水排水方式及設計方案，通過數據分析、實例對比等方法，拋磚引玉，意圖為公共建筑的屋面雨水排水提供更加合理的設計參考。

關鍵詞：公共建筑；屋面；雨水排水；虹吸

屋面雨水排水系統應迅速，及時地將屋面雨水排至屋外雨水管渠或地面屋面，雨水排水方式為外排水和內排水兩類。外排水是指屋面不設雨水斗且建筑屋內部沒有雨水管道的雨水排放方式。內排水是指屋面設雨水斗且建筑屋內部有雨水管道的雨水排放方式或排水系統。內排水系統由雨水斗、方形雨水管、立管、排出管和檢查井組成。

現在大部分的建設工程采用了內排水的排水方式，而內排水主要分為重力流技術和壓力流（虹吸）技術，目前國內絕大部分屋面仍采用重力流技術排水。重力流排水系統是雨水由天面天溝匯集后經雨水斗下接的立管靠重力自流排出。這種系統管線并不能被水完全充滿。

虹吸-壓力流是目前國際上最先進的虹吸技術，原理就是依靠特殊的雨水斗的設計，實行汽水分離，從而使雨水立管中為滿流狀態，當立管中的水達到一定的容量時，虹吸作用就產生了。在降雨過程中，由于連續不斷的虹吸作用，整個系統得以令人驚奇的快速排除屋頂上的雨水。

下面就以萊州市民活動中心工程為案例，實際比較一下公共建筑的大型屋面雨水的排放宜采用哪種排水技術。本工程為單體建筑，建筑面積為6.3萬平方米，共6層，外立面為玻璃和石材幕墻，為了不破壞整個外立面的效果，雨水立管只能從樓內鋪設。屋面設有采光井，分為上下弦結構，面積共計1700.1平方米，設計院原先屋面雨水排放采用重力流技術，后來甲方經過考察以及對室內面積使用效率的考慮，與設計院溝通后將排放方式變更為虹吸式雨水排放。下面將兩種排水方式的相關的技術指標進行比較。

通過上面的表格分析可以看出，虹吸式雨水排放與傳統雨水系統相比，虹吸雨水系統管徑小，排水量大，立管少，對建筑立面和空間影響小。

虹吸式屋面雨水排放系統系統排水管道均按滿流有壓狀態設計，因此虹吸排水系統中雨水懸吊管可做到無坡度敷設。同時，當產生出虹吸作用時管道內水流流速很高，因此系統具有較好的自清作用。而重力式排水設計計算不按滿流計算，雨水懸吊管的敷設坡度不得小于0.005。虹吸排水系統中排水管泄流量要遠大于重力排水系統中同一管徑排水管的泄流量，也即排除同樣的雨水流量，采用虹吸排水系統的排水管管徑要小于采用重力排水系統的排水管管徑。虹吸排水系統其實質是一種多斗壓力流雨水排水系統，因此埋地管相對重力式排水系統要明顯減少。虹吸式雨水排放通過對管道的管徑、高差的控制，可以實現對管道內雨水的流態的控制，使系統大部分時間工作在虹吸壓力滿管流的流態。使管道內滿管流形成一定的負壓，斗前水面受到管道內外壓差的作用，增大了管道的流量，大大增強了雨水系統的排水能力。

虹吸排水的施工要點：

（1）雨水斗安裝：雨水斗的安裝是整個虹吸系統的能否按設計要求工作的關鍵所在之一，它的穩流性越好，產生虹吸所需的屋面匯水高度越低，總體性能就越優越。雨水斗是整個虹吸系統的關鍵部分。對于整個虹吸式屋面雨水排放系統而言，最主要的就是要避免空氣通過雨水斗進入整個系統。如果空氣直接進入雨水斗，會在管道內形成氣團，這樣會大大降低系統排水效率，最終和傳統重力式排水系統一樣。

現以市民活動中心混凝土屋面用雨水斗為例說明雨水斗的安裝。雨水斗以不銹鋼底盤、夾圈、空氣擋板等幾個部件組成，不銹鋼底盤固定安裝在天面，上面安裝空氣擋板，下面有接尾管的短節，因而雨水斗的定位安裝就是其不銹鋼底盤的定位安裝。不銹鋼底盤起“承上啟下”的作用。安裝前要注意核實定位尺寸及標高。不銹鋼底盤安裝，有兩種方式：方式一，預埋，在土建天面施工完成配筋后，根據樓板的厚度確定不銹鋼底盤安裝高度并固定，確保在混凝土灌漿時，底盤不發生移位，封堵好排水口，防止混凝土灌入排水口；方式二，預留，在天面雨水斗安裝位置由土建預留孔，后安裝不銹鋼底盤。本工程采用預留孔的方式。因為雨水斗的數量不多，安裝單位沒有必要投入太多人力長期配合土建預埋，而且預埋后的雨水斗底盤螺釘容易在土建施工過程中被破壞。不銹鋼底盤在天溝安裝完成后進行防水卷材施工。防水卷材在不銹鋼底盤處要精心施工，既要留出排水口的空間，又要敷滿底盤的其余部分，然后上緊夾圈以確保不滲漏。夾圈有一定厚度的向上卷邊，屋面找平層應做到夾圈邊緣。夾圈安裝后，應封堵好排水口，并做好夾圈和底盤的保護（特別是底盤上安裝空氣擋板的螺栓），待到屋面土建施工全面完成、清潔后再安裝空氣擋板，完成雨水斗的安裝。

（2）水平管與立管的安裝管線的安裝關鍵是定位準確，特別是彎頭、大小頭、三通等處的定位。要注意系統圖中標注的所有管道長度的度量均以管道中心為準，所有彎頭、三通、變徑接頭均以與聯接管中心交點為準。要特別注意水平管的標高不能任意變動，以免破壞虹吸條件。再有，要特別注意管道的配置，因為液體在管道中沿著管壁流動，當條件具備產生虹吸時也有一個過程：由重力流發展為脈沖流，再發展為氣液混合流，最后為滿管流。因此，施工過程中要注意正確配置管道，采用“順水”方式，保證管道不進入空氣。

（3）尾管的安裝關鍵是尾管的安裝時間應放在“最后”，即必須在天面全部土建施工完成、清潔后，與雨水斗的空氣擋板同步施工，以完成整個虹吸系統的施工。因為尾管過早的連接，會使虹吸系統的管線過早投入運行，而天面的水泥沙漿等會隨雨水流入并在水平管與立管管壁凝固結塊，而使虹吸系統失去其功能，一旦造成這種情況，處理起來代價很高。

重力流排水系統是傳統的屋面排水方式，具有設計施工簡易，運行安全可靠的特點，其缺點是管道設置相對較多，占據空間位置較多，虹吸屋面雨水排水是近幾年推廣應用的一項新技術，它的優勢是管道系統相對較少，節省管材和建筑空間，由于虹吸作用產生“滿管流”，使系統排水量能夠滿足最大的雨水量。

綜上所述，我們認為；對于大型公共建筑屋面雨水排水采用虹吸排水技術是較好的選擇。

參考文獻

[1] 黃曉家，趙雨舟，高敬，馬寧.我國屋面雨水排水技術應用的研究與發展[J].給水排水，2007，33（2）.