倒虹吸雨水施工工藝分析

劉永競

（北京冠亞偉業(yè)民用建筑設(shè)計有限公司市政工程設(shè)計分公司，北京100053）

現(xiàn)階段，為了更好的實現(xiàn)屋面雨水排放以及綜合利用，在建筑工程中引入倒虹吸雨水系統(tǒng)更為常見，且有著相對理想的應(yīng)用效果。相比于傳統(tǒng)的氣水混合重力流雨水系統(tǒng)相比，倒虹吸雨水系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢更高、效果更好，因此受到了重點關(guān)注與應(yīng)用?；诖颂骄康购缥晁┕すに?，并在實踐中重點落實具有極高的現(xiàn)實價值。

1 倒虹吸雨水施工的工藝原理

在倒虹吸雨水系統(tǒng)中，管道兩端的水體均屬于自由水面（事實上就是兩端的靜水壓強相等），而連接兩端的管道中水流出現(xiàn)“低- 高- 低”的流動現(xiàn)象。

在均勻虹吸管道中，由于動能不變，如果忽略水的粘性（忽略摩擦損失），則處于“位能＋壓能”守恒的狀態(tài)。在虹吸管道的頂部，位能最大、壓能最小，并且壓強小于大氣壓（負壓）。所以，當虹吸管道頂部打一孔時，水并會留出，而是空氣進入管道，造成壓強增大、虹吸中斷。因為管道兩端的壓強都基本等于大氣壓，而入口一端的位能大于出口一端的位能，所以，推動倒虹吸流動的能量主要來源于虹吸管道進出口之間的水位差，換言之，水位差推動水的流動。

需要注意的是，即使有了這樣的推動力，倒虹吸也不會自動開始。必須在管道中制造出負壓條件（通常是在管道里面灌滿水），才能推動管內(nèi)液體流動。同時，一旦流動開始，則不需要額外動力[1]。

2 倒虹吸雨水系統(tǒng)的產(chǎn)生條件

倒虹吸雨水系統(tǒng)的產(chǎn)生條件主要如下：入水口于排水口之間存在一定的高差，且這一高差足夠水頭利用；當管道內(nèi)充滿水的狀態(tài)下，所有立管區(qū)域的水流速高于2.2m/s、所有水平集水管區(qū)域的水流速高于0.7m/s；系統(tǒng)管道內(nèi)的負壓高于水蒸發(fā)所產(chǎn)生的壓力，且管道內(nèi)的負壓不得高于-80KPa[2]?？傮w來說，并非所有的建筑屋面雨水系統(tǒng)可以成為倒虹吸雨水系統(tǒng)，其出入水口的高差、管內(nèi)水流速以及壓力等項目均有著一定的要求，且所有環(huán)節(jié)均不允許出現(xiàn)脫節(jié)、漏氣的現(xiàn)象。

3 倒虹吸雨水施工的關(guān)鍵工藝

3.1 施工流程

在進行倒虹吸雨水系統(tǒng)的施工前，必須要確定施工流程，以此保證施工質(zhì)量及有序性。通常情況下，倒虹吸雨水施工的主要流程如下：提前完成施工準備工作，為施工各項工序的展開提供充足的支持；檢驗施工材料、設(shè)備的質(zhì)量，包括管件、管道、設(shè)備工器具等等；結(jié)合施工圖紙完成測量與定位；處理預(yù)留孔洞；安裝埋地排水管，并展開試驗；安裝托架、支架等結(jié)構(gòu)；預(yù)制水平總管以及立管；安裝屋面雨水斗；安裝水平總管以及立管；落實雨水管道試驗，并在試驗與質(zhì)檢合格后交工驗收。

3.2 系統(tǒng)安裝

（1）安裝前的準備工作。應(yīng)當落實施工圖審核以及技術(shù)交底，并對施工材料、設(shè)備、人員質(zhì)量進行控制與檢驗，保證倒虹吸雨水施工順利展開。為了確保倒虹吸雨水系統(tǒng)與相應(yīng)主體工程的同時展開，需要提前預(yù)留套管與孔洞，并結(jié)合圖紙設(shè)計、實地測量等操作，完成部分管道的預(yù)制、吊架與管支的安裝。需要注意的是，由于在倒虹吸雨水系統(tǒng)的管線水平安裝中不需要坡度，因此在制作吊架的過程中也不用對高差進行考量。

（2）虹吸雨水斗的安裝。在倒虹吸雨水系統(tǒng)的安裝中，虹吸雨水斗的安裝較為關(guān)鍵。通常來說，倒虹吸雨水系統(tǒng)普遍被劃分在內(nèi)排系統(tǒng)中，因此在建筑屋面的施工中，要結(jié)合施工圖紙完成雨水斗孔洞的預(yù)留，一般預(yù)留Φ200 即可。同時，在落實屋面防水施工前，必須完成雨水斗底盤的安裝與相應(yīng)預(yù)留孔洞的密封處理，并要控制處于同一天溝內(nèi)的雨水斗穩(wěn)定在同一水平標高。

在完成預(yù)留孔洞的密封后，可以進一步展開屋面天溝防水施工，并將防水圈邊的找平層制作成倒坡狀，為后續(xù)擋葉空氣隔板的安裝以及倒虹吸的形成提供支持。需要注意的是，在落實找平層的施工前，要提前完成防水卷材夾圈的安裝，以此提升找平層的防水防滲性能。

（3）HDPE 管道安裝。結(jié)合實地測量完成配管操作后，施工人員需要堅持“先地下后地上、先出戶再立管”的原則，依托圖紙內(nèi)容完成管道的連接。在這一過程中，需要重點完成以下幾項操作：

第一，施工鋼鋸、管子剪或管道切割機完成管材的切割，并保證切割斷面與管軸線呈現(xiàn)出垂直的狀態(tài)。切割后，應(yīng)去除毛邊，確保切斷斷面的清潔、干燥與無油。第二，測量并標出熱熔深度。在熱熔操作中，需要在電熱熔機的溫度指示燈亮起后進行，并結(jié)合實際情況、標準要求確定熱熔時間。第三，管道連接。要在無旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下及將導(dǎo)管連接至加熱套內(nèi)，并標明所插入的深度。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)將管件推至加熱頭處進行加熱。達到設(shè)定加熱時間后，需立即的取下管材與管件，并均勻無旋轉(zhuǎn)的插入到標識刻度處，保證接頭的牢固程度。第四，完成管道的熱熔后，需要使用支架對管道展開固定。

在安裝HDPE 管道中，相關(guān)人員要重點關(guān)注其與虹吸雨水斗的絲扣連接。由于這一連接位置在實際的使用中埋于混凝土中，所以必須重點保證其牢固程度，并使用聚四氟乙烯生料帶以及白厚漆完成密封。

3.3 試驗驗收

相比于傳統(tǒng)的氣水混合重力流雨水系統(tǒng)來說，倒虹吸雨水系統(tǒng)屬于壓力系統(tǒng)，因此其驗收試驗方法有所不同。就當前的情況來看，流量法、容積法為倒虹吸雨水系統(tǒng)施工中常見的的試驗驗收方法，具體如下：

（1）流量法。在應(yīng)用流量法進行倒虹吸雨水系統(tǒng)的檢驗中，需要重點完成以下幾項工作：清除管道、天溝內(nèi)的雜物，檢查在同一天溝內(nèi)的虹吸雨水斗是否保持水平，并觀察管道的焊接口位置是否存在相對明顯的缺陷；依托管道向天溝內(nèi)持續(xù)放水（持續(xù)時間一般為5 分鐘），并保證水量達到倒虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計的最大排放量，觀察倒虹吸雨水系統(tǒng)的運作、天溝的最高水位，并檢查接口、排水口等區(qū)域是否存在滲水漏水、堵塞的問題。若是在試驗中發(fā)現(xiàn)滲漏水或堵塞，則說明該倒虹吸雨水系統(tǒng)的質(zhì)量不達標，必須進行返工整改。

（2）容積法。在應(yīng)用容積法進行倒虹吸雨水系統(tǒng)的檢驗中，需要重點完成以下幾項工作：使用法蘭盲板堵住管道的出水口（也可以在管道出水口安裝閥門），并向其中注水，當管道內(nèi)充滿水、且天溝內(nèi)的水位達到形成虹吸的最低水位時即可停止注水；抽出法蘭盲板（打開閥門），觀察是否出現(xiàn)虹吸，并記錄時間；重復(fù)落實上述步驟，此時控制注水達到天溝的最高水量限值，撤除擋板或打開閥門后觀察虹吸現(xiàn)象的連續(xù)性，并進行計時操作，直至天溝內(nèi)水量降低至空氣擋板位置后停止；使用“排量=天溝水容量/時間（本次計時的時間）”完成倒虹吸雨水系統(tǒng)的排量計算，并觀察虹吸過程中是否存在滲水漏水或堵塞問題[3]。

3.4 施工注意事項

為了保證倒虹吸雨水系統(tǒng)的施工質(zhì)量，施工人員需要重點關(guān)注以下幾項工作：在雨水斗與管道碰頭、連接前，必須落實管道清潔情況的檢查，避免其中包含雜物，以此保證倒虹吸雨水系統(tǒng)運行效果；由于倒虹吸雨水系統(tǒng)屬于壓力系統(tǒng)，所以在制作管道支架的過程中，要重點考量對沖擊力與壓力的承受，盡可能使用消能支架，達到降低管道實際負荷的效果；在熱熔操作中，電熱熔機的溫度相對較高，需要使用人員落實相應(yīng)的防護措施，避免出現(xiàn)燙傷；倒虹吸雨水系統(tǒng)的雨水斗外壁與混凝土接觸區(qū)域的封堵工作必須重點落實，防止出現(xiàn)屋面滲漏問題。

綜上所述，相比于傳統(tǒng)的氣水混合重力流雨水系統(tǒng)相比，倒虹吸雨水系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢更高、效果更好，因此其施工工藝有著更高的探究與落實價值。在明確倒虹吸雨水施工的工藝原理及相應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生條件的情況下，通過設(shè)置科學(xué)的施工流程、落實安裝前的準備、嚴格控制虹吸雨水斗與HDPE 管道的安裝質(zhì)量、使用流量法或容積法落實驗收、著重控制施工注意事項，提升了倒虹吸雨水系統(tǒng)的施工質(zhì)量，強化了建筑屋面的排水效果。