虹吸式雨水管的應(yīng)用

1、<p><b>　　虹吸式雨水管的應(yīng)用</b></p><p>　　摘要：通過對(duì)虹吸雨水斗的系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，以云南建工發(fā)展大廈的工程實(shí)例來闡述其施工的方法，并結(jié)合云南建工發(fā)展大廈工程屋面排水系統(tǒng)的選用，從而證明該系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢和技術(shù)特性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：虹吸式雨水管道 云南建工發(fā)展大廈工程 應(yīng)用 </p><

2、p>　　中圖分類號(hào)：TU823.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　目前，屋面雨水的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)在應(yīng)用上可以分為2種系統(tǒng)。一種是傳統(tǒng)的重力流系統(tǒng)，另一種則是在近20年來國際上快速發(fā)展起來的，在我國也是近5年內(nèi)逐步得到應(yīng)用的虹吸式雨水排水系統(tǒng)(簡稱為虹吸式雨水系統(tǒng))。虹吸式雨水管道系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是利用雨水立管在滿流的情況之下，水柱的自由落體對(duì)雨水斗產(chǎn)生了抽吸力、雨水管道系統(tǒng)懸吊管，使得常規(guī)靠重力流的雨水就

3、會(huì)變成動(dòng)力流雨水，從而能夠在一定程度之上加快雨水的排放，且這不僅可以減小雨水立管的規(guī)格，還能減少雨水立管的數(shù)量，這極大的降低了其建設(shè)施工的成本，即提升了建筑企業(yè)的盈利水平。 </p><p>　　1、虹吸雨水斗系統(tǒng)性能 </p><p>　　虹吸雨水斗是由濾葉罩、空氣擋板、固定環(huán)、斗體而組成的。在安裝時(shí)，需要在虹吸的雨水斗中增添了減少雨水在進(jìn)入雨水管前所產(chǎn)生漩渦的空氣擋板。從而在很大程度上

4、減少了進(jìn)入排水系統(tǒng)的空氣量，可以使排水管道盡早的形成滿流。其關(guān)鍵技術(shù)為淹沒式導(dǎo)流隔氣的虹吸雨水斗，該雨水斗采用全淹沒式排水方式，這是與傳統(tǒng)雨水斗的最大區(qū)別。虹吸式雨水排放系統(tǒng)是由虹吸雨水斗、連接管、雨水懸吊管、雨水立管、雨水埋地管等組成，如圖 1 所示。 </p><p>　　虹吸雨水斗集水能力強(qiáng)。虹吸雨水斗在匯集雨水時(shí)由于蓋班中存在負(fù)壓，加速了斗前水的匯流速度，實(shí)驗(yàn)證明在相同口徑雨水斗的情況下，一個(gè)虹吸雨水斗的

5、排水量相當(dāng)于5-8個(gè)普通的 87 型雨水斗的排水量。虹吸式雨水排放系統(tǒng)所用的管道不僅可比重力流小，而且可比重力流“少”，能夠節(jié)約建筑空間。如上圖 1所示，即一個(gè)橫管，一個(gè)立管，可以上接幾個(gè)甚至十多個(gè)雨水斗，而傳紡的重力流系統(tǒng)則要多根立管。虹吸系統(tǒng)的立管因數(shù)量少，可利用樓梯間、立柱旁等處敷設(shè)，不占用更多的使用空間，橫管也可以敷設(shè)在非敏感的公共走廊等處，進(jìn)而節(jié)省了現(xiàn)代社會(huì)昂貴的建筑空間。 </p><p><b

6、>　　2、工程實(shí)例 </b></p><p>　　云南建工發(fā)展大廈位于昆明市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)信息產(chǎn)業(yè)基地的西南側(cè)，地塊北臨城市主干道1#規(guī)劃路，東臨主干道2#規(guī)劃路（道路紅線40米），南接53-3#地塊，西接28#路（道路紅線15米）。這是云南建工集團(tuán)建設(shè)開發(fā)的集商業(yè)、辦公為一體的大型綜合樓，是云南建工集團(tuán)新的辦公中心，首層為商業(yè)、銀行及各辦公大堂，二層為商業(yè)及辦公用房，三層為辦公用房、會(huì)議室、多

7、功能廳及健身房，四層至十五層為云南建工集團(tuán)辦公用房。地下二到三層為機(jī)動(dòng)車庫（戰(zhàn)時(shí)為常6級(jí)人員掩蔽所）、設(shè)備用房，地下一層為機(jī)動(dòng)車庫、非機(jī)動(dòng)車庫，員工餐廳及廚房、設(shè)備用房。項(xiàng)目的規(guī)劃總用地面積50030.86m2，凈用地的面積：34998.31m2；其總建筑的面積為163278.6m2，地下建筑的面積為53984.4 m2，地上建筑面積為109294.2m2。其中由于該工程屋面面積較大，導(dǎo)致雨水量也較大，所以利用虹吸排水技術(shù)可減少排水管管

8、材及管徑。該系統(tǒng)由虹吸式雨水斗、管材、管件、固定件及配套系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)根據(jù)“伯努利”方程原理，利用雨水從屋面流向地面的高差所具有的勢能，形成懸吊管內(nèi)雨水負(fù)壓抽吸流動(dòng)，雨水連續(xù)流過懸吊管，并轉(zhuǎn)入立管，跌落時(shí)形成的</p><p>　　3、施工方法及其應(yīng)用 </p><p>　　3.1、系統(tǒng)安裝的要求 </p><p>　　(1) 為了可以及時(shí)的解除出口處虹吸的作用，

9、從而降低排出口的流速，減少其對(duì)窨井的沖刷力，因此需要增大排出管的規(guī)格參數(shù)。如圖1所示 </p><p>　　圖1 排水管的做法 </p><p>　　(2) 雨水斗的空氣擋板在安裝之后要盡量的不高于天溝的內(nèi)底，這樣就可以便于盡早的形成虹吸流。 </p><p>　　(3) 虹吸雨水系統(tǒng)的負(fù)壓值一般為≤-0.08MPa，過大的負(fù)壓就會(huì)使得管道振動(dòng)，減少其系統(tǒng)的使用壽命

10、。無伸縮節(jié)的雨水系統(tǒng)，雨水立管的高度一般為≤15m。 </p><p>　　(4) 管道三通的做法，系統(tǒng)管道的三通就要求做成順?biāo)?，?dāng)立管需要用90°彎頭時(shí)，在中間就要加銜接管，來減少其局部的阻力，維持管道的順暢流速。 </p><p>　　(5) 管道穿樓面的做法，管道穿過樓面要進(jìn)行加裝套管，套管的內(nèi)徑比立管的外徑大出20mm，套管與管道間填充難燃B1級(jí)以上的隔聲材料。正如圖

11、2所示 </p><p>　　圖2 立管穿樓面示意 </p><p><b>　　3.2、管道施工 </b></p><p>　　(1) 管道熔焊，我們在組裝的時(shí)候，管道比較適合采用直接的對(duì)接熔焊。對(duì)接熔焊的兩個(gè)接觸面要求同軸、無污染、無毛刺、平整。高處碰接的時(shí)候要采用電焊管箍的連接方法。管箍在進(jìn)行通電加熱之后，熱熔收縮區(qū)提供了焊接所需要的壓力

12、，在焊接之時(shí)，管箍的外部和中部均不會(huì)被熔融。焊接時(shí)要求用采用磨砂紙來去除清除管箍內(nèi)油脂、管頭氧化層。在通電焊接的時(shí)候要充分的確保管頭插入的直線度和深度。將我們需要熔焊的兩管口要用與管材相互配套的同軸夾口器夾好，進(jìn)行一個(gè)接觸面的處理。在接觸面處理合格之后安裝電熱片來通電，等到管口熔化到規(guī)定狀態(tài)的時(shí)候切斷電源，并拆去電熱片，利用同軸夾口器的調(diào)距裝置，迅速的將兩管口對(duì)接并壓緊到其規(guī)定的程度(熔體凸出管外達(dá)管壁的三分之一)，冷卻一定時(shí)間(5mi

13、n)。 </p><p>　　(2) 管道支吊架的安裝，管材配套的卡箍和支撐桿與高密度聚乙烯雨水管的使用。該系統(tǒng)為動(dòng)力排水，懸吊管不反坡就可以了。吊裝的方法如圖3所示。主吊桿之間的間距是取決于懸吊管規(guī)格和滑桿規(guī)格。 </p><p>　　圖3 懸吊管安裝示意 </p><p>　　在立管安裝的時(shí)候要盡量的使用廠家配套的包箍。立管的間距要依據(jù)管道的規(guī)格參數(shù)來確定，通常

14、為管外徑的15倍左右。 </p><p>　　(3) 現(xiàn)場放樣繪制管道的制作圖，是為了保證在樓(地)面上進(jìn)行管道預(yù)拼裝的精確性，在繪制加工圖的過程之中，將現(xiàn)場每一個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離要變現(xiàn)在加工圖上。雨水管道進(jìn)行布置的時(shí)候還要充分的考慮利用管道的結(jié)構(gòu)形式來自行的降解溫度變形產(chǎn)生的能量，要求雨水收集的立管長度為≥1m，收集水平懸吊管與立管之間的水平距離為≥1m。水平懸吊管到主立管之間的距離為≥1m。 </p>

15、<p>　　3.3、雨水斗安裝 </p><p>　　(1) 雨水斗斗體的固定，因?yàn)楹缥晁到y(tǒng)是屬于動(dòng)力排水，在系統(tǒng)工作的時(shí)候振動(dòng)比較大，虹吸雨水斗在安裝的時(shí)候就務(wù)必要與屋面剛性固定。如圖4所示。 </p><p>　　圖4 雨水斗固定方法 </p><p>　　(2) 精確的預(yù)留出安裝洞，在屋面結(jié)構(gòu)層施工的時(shí)候要依據(jù)設(shè)計(jì)來精確的預(yù)留出雨水斗的安裝洞

16、，并且保證雨水斗安裝的位置距離四周障礙物在1m以上。集水坑深度，雨水斗在安裝之后，空氣擋板應(yīng)該與防水屋面的高度一致。如圖5所示。 </p><p>　　圖5 雨水斗示意圖 </p><p>　　4、存在的主要問題及解決建議 </p><p>　　4.1管徑的選取及水力計(jì)算 </p><p>　　目前，國內(nèi)外對(duì)虹吸式雨水排放系統(tǒng)的計(jì)算方法主要有

17、兩種，一種是基于滿流狀態(tài)的伯努利方程，其方法是國內(nèi)水力學(xué)課程的基礎(chǔ)之一，經(jīng)過了科學(xué)的驗(yàn)證。另一種是基于兩相流技術(shù)的計(jì)算，這種計(jì)算方法是建立在生產(chǎn)廠家自己大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，屬于半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，該方法是普遍適用還是只對(duì)廠家自己的產(chǎn)品適用還有待定論，目前只有少數(shù)專業(yè)廠家掌握該項(xiàng)技術(shù)，而一般的設(shè)計(jì)單位缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)條件，還不能完全掌握此種計(jì)算方法。虹吸式雨水排放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前還沒有統(tǒng)一的國家規(guī)范，設(shè)計(jì)依據(jù)也往往是各個(gè)專業(yè)公司自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 &

18、lt;/p><p><b>　　4.2管道噪音 </b></p><p>　　由于管道內(nèi)的壓力變化有正有負(fù)，在未達(dá)到滿管虹吸狀態(tài)時(shí)，管內(nèi)水流還夾帶著空氣，系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)有較大的震動(dòng)和噪聲，雖然震動(dòng)可以被緊固系統(tǒng)吸收一小部分，但對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不能忽視，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)提醒相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)或人員在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮此部分荷載。 </p><p>　　4.3斗前水深的

19、控制 </p><p>　　斗前水深的控制實(shí)際上是對(duì)集水溝深度的控制。斗前的水深太淺或者不能完全淹沒，雨水斗系統(tǒng)便不能形成有效的虹吸滿流，此時(shí)系統(tǒng)就不能在虹吸狀態(tài)下運(yùn)行，排水能力就不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)。若斗前水深太深，會(huì)增加屋面荷載，而且還可能占用下層空間，尤其對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的屋面還可能造成屋面與排水溝不能完全封閉，從而有可能使雨水通過其間縫隙滲漏至室內(nèi)。合理的控制天溝深度、斗前水深及屋面、天溝的承載力并設(shè)置必要的

20、溢水系統(tǒng)防止積水過高，是解決此類問題的關(guān)鍵。 </p><p>　　4.4懸吊系統(tǒng)的穩(wěn)定性補(bǔ)償及熱力補(bǔ)償 </p><p>　　虹吸式雨水排放系統(tǒng)的排水狀態(tài)受斗前水深及雨水斗自身調(diào)整的影響很大，甚至經(jīng)常在有壓流和氣水混合流之間來回變化和調(diào)整，而系統(tǒng)管道內(nèi)的壓力與系統(tǒng)的排水狀態(tài)密切相關(guān)，這樣就容易導(dǎo)致管道內(nèi)部壓力急劇變化，因此懸吊系統(tǒng)適宜采用鉸支方式進(jìn)行固定，減緩水流變化時(shí)對(duì)懸吊系統(tǒng)的沖擊并

21、保證其穩(wěn)定。 </p><p>　　總之，虹吸式雨水系統(tǒng)具有懸吊管無需坡度的優(yōu)點(diǎn)、節(jié)省安裝空間、管徑小，將會(huì)使它更適宜于大跨度、大屋面的屋面雨水排水工程。同時(shí)，檢查井?dāng)?shù)量和埋地管上的減少及其一個(gè)良好的自清作用，隨之也會(huì)帶來日后管理工作的便捷和減少其施工量的好處。因此，隨著虹吸式雨水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，且日趨成熟，也逐漸的被工程建設(shè)單位和設(shè)計(jì)人員所接受和認(rèn)可。 </p><p><

22、b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]姬元省，高福軍，高玉龍，蔣翠.虹吸式雨水管屋面排水系統(tǒng)施工方法[J].建筑工人，2010，04:34-36. </p><p>　　[2]于東海，李列金.虹吸式雨水排放系統(tǒng)的原理、特性及施工工藝[J].江蘇建筑，2006，03:48-49. </p><p>　　[3]祝健，李鵬峰. 虹吸式屋面