虹吸式雨水排水系統在屋面工程中的施工技術探討

周智同

【摘 要】隨著建筑技術的不斷發展，超大型建筑不斷涌現，虹吸排水應用于大型建筑屋面雨水排水系統較之重力流排水系統顯示出較大的優越性，虹吸式屋頂雨水系統的原理就是依靠特殊的雨水斗的設計，實行氣水分離，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。本文通過工程實踐提出相關技術問題，以供借鑒。

【關鍵詞】虹吸式；屋面雨水；施工技術

一、虹吸形成過程及其優勢分析

屋面雨水虹吸排水系統是利用屋頂專用雨水漏斗實現氣水分離。開始時由于重力作用，使雨水管道內產生真空，當管中的水呈壓力流狀態時，形成虹吸現象，不斷進行排水，最終雨水管內達到滿流狀態。在降雨過程中，由于連續不斷的虹吸作用，整個系統得以快速排放屋頂上的雨水。對大型屋面可“分區排水”，整個屋面排水系統可由數個子系統組成，每個子系統設一個天溝，這樣天溝可避開伸縮縫。系統的設計是當天溝內雨水深度達到一定深度時，首先是尾管充滿水達到虹吸條件，繼而使整個系統產生虹吸，即可使天溝雨水快速排放。因虹吸排水流速很大，要通過消能井再排入市政雨水排水系統。而當雨量較小時，該虹吸系統也只有做為重力流系統使用。這樣，虹吸排水系統可用比重力流排水系統小得多的管線能排出幾十年一遇的暴雨雨水。此外，在相同排水量的情況下，虹吸排水系統所需的斗前水深要小于重力流系統。虹吸系統所用管徑不僅比重力流小，而且可比重力流“少”。即一個橫管，一個立管，可以上接十余個雨水斗，而重力流系統則需要多根立管。此外，虹吸系統的橫管可以水平安裝，而重力流系統其橫管必須有不小于5‰的坡度，將使橫管末端降低，從而影響使用空間或影響建筑結構處理。虹吸系統的立管因數量少，可利用樓梯間、立柱旁等處敷設，不占用更多的使用空間，橫管也可以敷設在非敏感的公共走廊等處。

二、虹吸式排水系統組成

（一）雨水斗

一般來說，雨水斗的設計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。

標準型的雨水斗，是由雨水斗底盤、夾圈、空氣隔板、格柵外罩蓋組成。另外根據需要可提供通用型的絕緣底座，固定件，法蘭片，焊接片，防火保護帽，微型加熱電圈等配件。雨水斗材質為HDPE、鑄鐵或不銹鋼。其各部分有不同的結構功能。雨水斗置屋面層中，上部蓋有進水格柵。降雨過程中，雨水通過格柵蓋側面進入雨水斗，當屋面匯水達到一定高度時，雨水斗內的反渦流裝置將阻擋空氣從外界進入同時消除渦流狀態，使雨水平穩地淹沒泄流進入排水管。

（二）系統管道

管道作為虹吸式屋面雨水排放系統最主要的部分，而管道的變徑可以加速雨水的排放和流量，必須確保系統安全可靠，高效持續的運行。虹吸式系統作為一個特殊的排水系統，正常工作運行時管道內呈負壓狀態，因此管道的管壁必須具備相當的承壓能力，管道接口必須完全的密封防止空氣進入管道內出現氣團，破壞虹吸作用。同時管道要具有較高的防火性能，并且做到盡可能降低噪聲，吸收震動，抗擊沖擊外力，最大程度滿足抗溫度變化引起的形變。

三、虹吸系統目前存在的問題

（一）我國大約在 2001 年開始應用虹吸雨水排水系統，而且發展很快，需要安裝的工程也很多，但是從目前看來中國的專業的虹吸系統的安裝隊伍非常缺乏。缺乏實際經驗的隊伍會直接將系統安裝錯誤，直接破壞了虹吸，并且可能會留有隱患，出現漏水現象，將造成不可估計的損失，因此施工隊伍必須經過專業廠家的施工專業技術培訓才能準以施工。

（二）國內設計院所出虹吸施工圖紙一般不能直接用于施工，其施工圖必須由專業廠家進行深化設計后才能施工，施工費用較傳統重力雨水排放系統高。

四、虹吸排水的施工要點

（一）雨水斗安裝

在安裝雨水斗之前，根據圖紙設計要求，在屋面防水層施工前安裝不銹鋼底盤放在預留孔的正上方，確保底盤與面板頂面標高保持一致，同時用混凝土封堵尾管與預留洞之間的空隙。在混凝土封堵完成后，土建方開始進行防水施工，但要保證防水層不超過規定界限。防水施工完成后，安裝夾圈，防水保護層及找平層做到夾圈的邊緣。在屋面工程結束，管路系統安裝完畢后安裝空氣擋板或隔柵防護罩。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溝，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。

（二）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。安裝時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：由重力流發展為波浪流，再發展為氣泡混合流，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（同時，要注意尾管的有效長度），大小頭在水平管和立管上的連接如圖所示。

（三）尾管的安裝

關鍵是尾管的安裝時間應放在“最后”，即必須在天溝全部土建施工完成、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，而天溝的水泥砂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。因此，在施工合同中就應與建設方說明，虹吸系統不可作為施工期間的雨水排水用。

（四）抓好圖紙會審工作

因虹吸系統是經過精確計算而設計的，任何改動都需要經計算確認。因此，要在施工前，通過圖紙會審，重點確認系統的定位與標高以及與其它專業安裝有無沖突，以盡量減少日后施工中的改動。其次，通過圖紙會審，確認土建圖紙上雨水斗預留洞及管線穿墻（或樓板）處預埋套管等位置是否準確，有無遺漏。這樣在土建主體施工過程中只派1人跟進檢查其預留與預埋是否正確即可，而當全面施工條件具備時才集中力量進場完成主要安裝工作量。之后，當具備竣工條件時再安排適當力量集中完成雨水斗的空氣擋板安裝及尾管的連接，從而提高工效。

五、結束語

虹吸雨水系統作為近些年來逐漸興起的新工藝，它的出現最大限度的解決了工業廠房、體育館、火車站等大跨度、大建筑面積屋面的雨水排放難題，節約了建筑空間，使得建筑物的設計變得更加靈活。相信隨著建筑業的蓬勃發展，虹吸雨水系統一定會得到更加廣闊的運用，為我們的工作和生活帶來更多的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 中國建筑設計研究院.建筑給水排水設計手冊第二版（上冊）

[2] 姜文源虹吸式屋面雨水排水系統技術要點剖析[Z]

[3] 虹吸式屋面雨水排水系統技術規程，CECS 183：2005。

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，建筑給水排水設計規范GB50015-2003（2009年版）.北京：中國計劃出版社，2010.5