淺談虹吸式排水在車庫(kù)頂板防排水中的應(yīng)用

韓歡

（陜西建工集團(tuán)股份有限公司，陜西 西安 710018）

0 引言

從2012年4月“海綿城市”的概念首次提出到2015年國(guó)務(wù)院辦公廳大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)，再到2017年李克強(qiáng)總理要求所有城市應(yīng)用海綿城市，城市水生態(tài)和雨洪管理正成為推動(dòng)綠色建筑建設(shè)、低碳城市發(fā)展和提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能的創(chuàng)新表現(xiàn)，也有利于提高新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。而在海綿城市建設(shè)中一個(gè)最重要的理念就是統(tǒng)籌發(fā)揮自然生態(tài)功能和人工干預(yù)功能，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式，提升城市排水系統(tǒng)，要優(yōu)先利用自然生態(tài)的力量，因此將虹吸式排水應(yīng)用于車庫(kù)頂板應(yīng)運(yùn)而生，虹吸式車庫(kù)頂板排水系統(tǒng)，將建成海綿小區(qū)、海綿廣場(chǎng)、海綿商場(chǎng)，在海綿城市建設(shè)中扮演了重要的角色。

1 虹吸式排水原理

虹吸是一種流體力學(xué)現(xiàn)象，可以不借助泵而抽吸液體，早在公元前1世紀(jì)，虹吸原理就已經(jīng)被人類發(fā)現(xiàn)，如今更被廣泛應(yīng)用于茶壺、馬桶、農(nóng)業(yè)灌溉等生活中。1968年，瑞典科學(xué)家首次將虹吸式原理應(yīng)用于屋面排水中，虹吸式雨水排水系統(tǒng)就是應(yīng)用虹吸原理，通過虹吸雨水斗將屋面上的雨水匯集到水平管道中，并不斷將管道內(nèi)的空氣排除，當(dāng)立管中沒有空氣的水柱靠重力下落的時(shí)候，即對(duì)前面的管道產(chǎn)生負(fù)壓，這種負(fù)壓一直傳導(dǎo)到屋面的雨水層，就迅速地如同被抽吸一樣的排掉了大量的雨水。20世紀(jì)90年代以來，隨著大空間公共建筑的興起，大量的大跨度結(jié)構(gòu)建筑如會(huì)展中心、商業(yè)廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)火車站、工業(yè)廠房都逐步應(yīng)用屋面虹吸式排水系統(tǒng)。并在不斷的實(shí)踐與應(yīng)用證實(shí)了虹吸原理的可靠性[2]。如今，在“海綿城市”的推進(jìn)下，城市生態(tài)與雨水管理，成為各級(jí)政府以及人類生存面臨的重要問題，將虹吸原理應(yīng)用于地下車庫(kù)，也將會(huì)是建筑領(lǐng)域的未來趨勢(shì)。

2 虹吸車庫(kù)防排水的應(yīng)用

車庫(kù)頂板虹吸式排水主要由“防、排、用”三個(gè)系統(tǒng)組成，防水是第一步，和傳統(tǒng)方式一樣，首先必須建立與地下室防水等級(jí)相匹配的設(shè)防進(jìn)行雨水的防滲漏，以杜絕混凝土本身的裂縫導(dǎo)致雨水的滲漏現(xiàn)象。目前北方市場(chǎng)上最為常見的方式為卷材防水，由于車庫(kù)頂板存在大部分的植被層，因此，最上層防水往往采用耐根穿刺防水材料[1]。即采用混凝土自防水+兩道卷材防水的方式作為虹吸式排水的第一各系統(tǒng)，做到防水可靠，車堵頂板虹吸排水剖面，如圖1所示。

圖1 車庫(kù)頂板虹吸式排水剖面

第二步為排水，車庫(kù)頂板虹吸式排水的原理是首先通過虹吸排水槽對(duì)種植頂板進(jìn)行排水分區(qū)，分區(qū)大小往往根據(jù)工程所在地年平均降雨量來確定，在各區(qū)域內(nèi)滿鋪高密度聚乙烯排水板，雨水通過種植土自然滲透后經(jīng)排水板過濾，不斷匯集至排水板的蓄水空間中，經(jīng)虹吸式排水槽有組織導(dǎo)流至虹吸式排水口，進(jìn)入虹吸雨水斗和排水管，利用透氣管形成內(nèi)外壓力差，最后形成壓力流高效排出，保證車庫(kù)頂板雨水不聚集[3]。

第三步為用水，雨水排放至總匯管，先后通過截污、過濾進(jìn)入水池，儲(chǔ)存在水池中，通過凈化一體機(jī)處理形成中水進(jìn)行綠化灌溉、沖洗路面以及消防用水使用。減少了自來水的使用，滿足綠色建筑的要求。通過虹吸式排水防、排、用三個(gè)步驟，將以前直接流入市政雨水管網(wǎng)的雨水集中收集、處理、使用，讓雨水管理變得可操作，可控制。契合“海綿城市”理念，讓城市生態(tài)雨水更加有彈性，促進(jìn)生態(tài)平衡。同時(shí)將原有依靠坡度緩慢排水的重力式排水系統(tǒng)成為壓力排水系統(tǒng)，迅速高效的排除車庫(kù)頂板的積水，使得頂板不會(huì)有積水、存水，極大程度上減少了滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，虹吸式“防、排、用”系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 虹吸式“防、排、用”系統(tǒng)

3 虹吸式排水與傳統(tǒng)排水對(duì)比

多年以來，地下車庫(kù)頂板都是采用傳統(tǒng)的重力式排水，其工作原理為在耐根穿刺防水面層上部施工防水保護(hù)層、設(shè)置找坡層、找平層以及濾水層，，層次復(fù)雜，構(gòu)造冗多。車庫(kù)面積大，找坡要求高，而找坡層經(jīng)常會(huì)造成積水，并且造成防水層空鼓，最終導(dǎo)致車庫(kù)滲漏問題，同時(shí)防水保護(hù)層、車庫(kù)盲溝和卵石濾水層增大了車庫(kù)頂板的負(fù)重，價(jià)格高昂。據(jù)估算，除了覆土綠化層外車庫(kù)頂板普通構(gòu)造做法，造價(jià)約為300元/m2。而采用虹吸式排水系統(tǒng)，可以優(yōu)化構(gòu)造層次，大大降低構(gòu)造荷載，找坡層、找平層、隔離層、保護(hù)層都構(gòu)造都可不再使用，解決了大面積車庫(kù)找坡難、用量大的問題，成本節(jié)約1/3以上，據(jù)推算，虹吸式排水造價(jià)約為130元/m2，同時(shí)，施工周期也有極大的縮短。使用高密度的聚乙烯材料制作的排水板，抗壓性能、耐久性能，耐穿刺性能都有極大的提升。使用HDPE排水板，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)到400kPa，拉伸強(qiáng)度可達(dá)到72N/cm，延伸率達(dá)到50%以上，低溫柔性好，使用壽命可達(dá)100年，完全滿足普通住宅的使用要求。因此，虹吸式排水和普通排水在車庫(kù)頂板使用上來講，從經(jīng)濟(jì)、工期、安全等多個(gè)方面都具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，也促使了排水系統(tǒng)的更新與變革。

4 車庫(kù)頂板虹吸式排水施工工藝

4.1 作業(yè)條件

（1）基層滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。虹吸防護(hù)排水工程施工前，應(yīng)對(duì)前項(xiàng)工程進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，合格后方可施工。

（2）各種預(yù)埋管件按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求事先預(yù)埋，并做好密封處理。

（3）基層表面已清理干凈，并基本平整，無明顯突出部位。

（4）施工時(shí)基面無明水，如有積水部位，則掃除積水后即可施工。

4.2 施工工藝

基層清理→放線定位→鋪設(shè)丁基橡膠帶→鋪設(shè)虹吸排水槽→鋪設(shè)高分子排水異形片→土工布搭接處粘接→安裝虹吸透氣觀察管→虹吸排水槽上鋪設(shè)土工布→安裝虹吸排水管→安裝觀察井→安裝雨水收集井→檢查驗(yàn)收→覆土回填

（1）基層清理。用掃帚、鐵鏟等工具將基層表面的灰塵、雜物清理干凈，基層表面需平整如有局部不平整之處，應(yīng)當(dāng)用水泥砂漿找平。

（2）放線定位。根據(jù)屋面坡向或排水口的位置確定整體排水方向，按圖紙定位規(guī)劃彈線，確定虹吸排水槽的位置。

（3）鋪設(shè)雙面丁基橡膠帶。在定位線上涂水泥漿后鋪設(shè)固定虹吸排水槽，丁基橡膠帶幅寬400mm，保證丁基自粘膠帶在規(guī)劃線內(nèi)。

（4）鋪設(shè)虹吸排水槽。在鋪設(shè)粘接好的丁基自粘膠帶上粘接固定虹吸排水槽：在丁基橡膠帶與防水層聯(lián)結(jié)牢固后，將丁基橡膠帶上的塑料膜撕掉，粘接固定虹吸排水槽，并做壓實(shí)處理。

（5）平縫鋪設(shè)高分子防護(hù)排水異型片自帶土工布卷材，按照確定的排水方向平行鋪設(shè)，搭接寬度按照設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。搭接處理：高分子防護(hù)排水異型片自粘土工布卷材長(zhǎng)邊與短邊采用專用丁基橡膠帶平縫粘接固定，形成整體的密封防水保護(hù)，采用專用膠水粘接。

立墻的施工。高分子異形片立墻上翻至防水層端部，上邊緣貼一層200mm寬丁基自粘膠帶密封，墻伸出管道施工：在管道四周粘貼量200mm寬丁基自粘膠帶，粘接密封高分子異形片，固定好在高分子異形片的土工布上涂膠水粘接根據(jù)管道實(shí)際尺寸大小的土工布，防止土壤進(jìn)入。

頂板伸出管道施工。在管道四周粘貼量200mm寬丁基自粘膠帶，粘接密封高分子異形片，固定好在高分子異形片的土工布上涂膠水粘接根據(jù)管道實(shí)際尺寸大小的土工布，防止土壤進(jìn)入。

立墻拐角及凸出部分做法是沿拐角邊緣處粘接200丁基自粘膠帶用粘接固定高分子異形片，高分子異形片包裹起來，拐角線處土工布劃開減少異型片彎折的阻力更有利用和丁基自粘膠帶粘貼牢固，全部鋪貼完畢后再單獨(dú)在裁開的土工布縫隙處涂專用膠水并再貼一層150mm的土工布防止土壤進(jìn)入。

平面凸起的平臺(tái)或臺(tái)階；在平臺(tái)平面安裝正常平面鋪設(shè)法進(jìn)行鋪設(shè)，在向下拐角時(shí)從平臺(tái)面向下朝著車庫(kù)頂板平面進(jìn)行施工。

車庫(kù)頂板后澆帶位置根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況按照后澆帶的形狀進(jìn)行施工，高分子異形片的連接處理都是按照平縫連接的原則來進(jìn)行施工。

（6）土工布搭接處粘接。高分子異形片自粘聚酯土工布卷材長(zhǎng)邊與短邊采用專用丁基自粘膠帶平縫粘接固定，形成整體的密封防水保護(hù)。高分子異形片自粘聚酯土工布，土工布搭接采用專用膠水分點(diǎn)黏接。

（7）安裝虹吸透氣觀察管：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上透氣觀察孔即定位置安裝透氣觀察管（虹吸排水槽開孔→安裝虹吸透氣觀察管→安裝透氣防塵蓋）。

（8）虹吸排水槽上鋪設(shè)土工布，幅寬為600mm，采用專用膠水黏接。

（9）頂板高分子異形片、塑料虹吸排水槽、過濾層全部鋪設(shè)完后，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)頂板出水口位置連接虹吸排水管。

（10）根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)安裝雨水觀察井，并與頂板出水口位置的虹吸排水管相連接。

（11）根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)安裝雨水回收收集系統(tǒng)，并雨水過濾沉淀井出水口位置的排水管相連接，并接通溢水管與市政排水管網(wǎng)相連接。

（12）回填土要及時(shí)，避免其他工種對(duì)高分子異形片、聚酯土工布的破壞，隨鋪隨填施工機(jī)械不得直接接觸高分子異形片，一定要覆土后上設(shè)備。

（13）三方驗(yàn)收。

5 車庫(kù)頂板虹吸式排水的應(yīng)用實(shí)例

車庫(kù)頂板虹吸式排水系統(tǒng)已經(jīng)在四川、廣東、廣西、湖南等地有了一定的應(yīng)用，無論是公建、住宅還是商業(yè)辦公，都取得了不錯(cuò)的效果。北方地區(qū)如河南、山東等地也陸續(xù)開始使用，但仍然集中在大型場(chǎng)館、車站、公共建筑的屋面和廣場(chǎng)，在住宅和商業(yè)以及辦公用房中應(yīng)用較少[4]。目前在陜西地區(qū)應(yīng)用仍然更少，西安地區(qū)正在施工的西安航天基地服務(wù)外包產(chǎn)業(yè)園（三期）的車庫(kù)頂板虹吸排水取得了不錯(cuò)的效果。我們計(jì)劃進(jìn)一步使用在住宅項(xiàng)目的車庫(kù)頂板之中，部分應(yīng)用實(shí)例表明應(yīng)用的效果切實(shí)可行，將會(huì)逐步推進(jìn)排水系統(tǒng)在普通民用建筑中使用的覆蓋率。

6 結(jié)語

縱觀城市規(guī)劃布局，除市政道路外，60%以上的用地被用來作為住宅和辦公場(chǎng)所，而如今寸土寸金的用地讓建筑紅線內(nèi)全部占用為地下車庫(kù)，因此，如果能夠改善車庫(kù)頂板的排水，做到小區(qū)雨水管理、雨水回收、雨水積存和利用，通過雨水對(duì)生態(tài)氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善人居環(huán)境，再與上市政推行的雨污分流相結(jié)合，將對(duì)“海綿城市”建設(shè)起到很大的助推作用。隨著陜西建筑市場(chǎng)的進(jìn)一步規(guī)范以及相關(guān)政策的出臺(tái)，相信不久的將來，水資源管理、綠色建筑、生態(tài)小區(qū)將會(huì)全力推行，這關(guān)系到每一個(gè)在城市生活的人。作為建筑行業(yè)的我們，也會(huì)秉承共建和諧綠色建筑，創(chuàng)造生態(tài)人居環(huán)境，將綠色建筑作為我們不斷改革奮進(jìn)、銳意進(jìn)取的目標(biāo)。