虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工論文
摘 要：文章在工程概況方面、設(shè)計(jì)提案、設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮事項(xiàng)、施工方案（管道布局及穩(wěn)定架構(gòu)、安置雨水斗），設(shè)計(jì)虹吸雨水排水系統(tǒng)，需要對施工現(xiàn)場工況做合理分析和總結(jié)。
關(guān)鍵詞：屋面排水；虹吸；設(shè)計(jì)與施工
1 工程現(xiàn)狀
港珠澳大橋珠?？诎段挥谥楹９氨睘承陆ㄈ斯u上，是全國第一個陸路連接粵港澳三地的口岸建筑，珠?？诎犊傆玫孛娣e約107.31公頃，建設(shè)用地面積約70.33公頃。政府投資部分包括口岸區(qū)（包括旅檢區(qū)、貨檢區(qū)和口岸辦公區(qū)）和市政配套區(qū)，建設(shè)規(guī)模為總建筑面積32.7萬m2，建筑頂棚面積15.23萬m2；由于是超大跨度的屋面，且是人流密集的公共場所，傳統(tǒng)的重力雨水系統(tǒng)已無法滿足要求，此次施工的屋頂選用的是虹吸雨水排水系統(tǒng)，選用珠海地區(qū)50年大雨再現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)計(jì)、核算系統(tǒng)排水力度，設(shè)定徑流系數(shù)為=1.0，根據(jù)公式計(jì)算出50年一遇大雨參數(shù)是q=7.20L/s·100m3=259.25mm/hr。溢流以100年一遇大雨再現(xiàn)期進(jìn)核準(zhǔn)，利用虹吸溢流結(jié)構(gòu)模式，100年一遇大雨強(qiáng)度為q=7.80L/s·100m3=280.82mm/hr。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 水力工程計(jì)算
依據(jù)伯諾里公式，在滿流量情況下進(jìn)行虹吸雨水的水力核算。要依次對系統(tǒng)中每一管水力工況做精確的水力模型計(jì)算，得出每一管段的管徑尺寸、長度數(shù)值、水流量、水流速、水壓等參數(shù)。施工現(xiàn)場水力計(jì)算滿足以下要求：
?。?）屋面的匯水面積是雨量計(jì)算的基礎(chǔ)，本項(xiàng)目的屋面為雙曲面的大屋面，流量的分界線的劃分是一個非常重要的環(huán)節(jié)，虹吸深化設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行流量核算前，需將屋面匯水面積的分水線的圖紙?zhí)峤唤o設(shè)計(jì)總包單位進(jìn)行確認(rèn)，避免水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有誤，
（2）虹吸型頂面水排放管道雨水斗到過渡段共計(jì)損耗值加上過渡段處水頭總量沒達(dá)到雨水斗與過渡段之間的高度差。吊管規(guī)定水流速要超過0.75m/s，立管規(guī)定水流速需超過2.2m/s，不得超過10m/s。
?。?）虹吸式管道頂面到過渡段下端水流速應(yīng)超過2.5m/s，壓力流轉(zhuǎn)為重力流前需設(shè)置混凝土消能井來抵擋流速過大帶來的沖刷。
2.2 設(shè)計(jì)過程中需重點(diǎn)考慮的方面
?。?）管材選擇及防腐。虹吸系統(tǒng)所有雨水管在地面以上20cm至屋面使用不銹鋼管，以下至第一個消能井使用內(nèi)涂塑無縫鋼管。不銹鋼管采用等級為grade 1.4301 （304）奧氏體非磁性不銹鋼。本項(xiàng)目位于海邊，室外明露管道需做防鹽霧腐蝕措施。詳細(xì)做法是先對不銹鋼雨水管表面進(jìn)行打磨后刷20～30?m封閉漆（宜薄不宜厚），最后外表面做氟碳涂層。氟碳涂層膜厚不小于40?m，三涂三烤，樹脂含量≥75%，涂料顏色需由業(yè)主及設(shè)計(jì)院確認(rèn)。
?。?）雨水斗的設(shè)計(jì)。雨水斗采用帶有防護(hù)外罩和抗旋渦裝置，并符合《建筑物集水溝》（EN 1253）的規(guī)定。防護(hù)罩采用具有防腐性能的鋁合金產(chǎn)品，使用及質(zhì)保年限與整體系統(tǒng)一致。雨水斗斗體材質(zhì)同不銹鋼管材質(zhì)。
?。?）管道沉降措施。本項(xiàng)目處于新填的人工島上，目前沉降尚未穩(wěn)定，而虹吸雨水系統(tǒng)對密封性要求也較高，故而要求系統(tǒng)管道不宜穿過沉降縫、伸縮縫和變形縫。當(dāng)雨水管道需穿過沉降縫、伸縮縫或變形縫時，考慮到縫隙兩側(cè)沉降以及伸縮的不均勻性，應(yīng)在此處增加補(bǔ)償設(shè)施，采用不銹鋼波紋補(bǔ)償器，配合相應(yīng)的固定、防晃支架使用，消除相對位移對管道的影響，以保證管道的安全。補(bǔ)償器應(yīng)具有±40mm的軸向變形能力和±15mm的水平錯動能力。直線管段超過50m時設(shè)置管道補(bǔ)償器，出戶管道為了防止沉降，需設(shè)置一段不銹鋼金屬軟管過渡，滿足本項(xiàng)目的沉降量為250mm的要求。不銹鋼金屬軟管，外壁采用四油三布防腐處理。
?。?）防結(jié)露措施。本項(xiàng)目為人流密集的交通樞紐，一旦管道結(jié)露滴水，就會讓整個口岸使用和運(yùn)營造成很大的負(fù)面影響，甚至可能造成線路短路等危險故障。故管道表面需采取防結(jié)露措施，本項(xiàng)目保溫材料采用橡塑發(fā)泡保溫材料，厚度不小于20mm。保溫層做法應(yīng)按國標(biāo)《管道和設(shè)備保溫、防結(jié)露及電伴熱》03S401施工。
3 施工方案
依據(jù)虹吸雨水系統(tǒng)及選取材質(zhì)的特點(diǎn)，施工現(xiàn)場可以重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面。
3.1 雨水斗安裝
雨水斗的裝置布局應(yīng)滿足規(guī)定。行鉆孔時，依照圖紙找到雨水斗位于天溝安置的軸線點(diǎn)，雨水斗的型號也各不相同，繪制出適當(dāng)?shù)陌惭b開孔線。由開孔線進(jìn)行開孔施工，孔的大小以能放置斗體是最合適的。同時在開孔期間為了避免天溝及孔口邊緣磨損異形，要采取必要措施，在開孔后要對孔口邊緣打磨光滑。天溝孔中要能放入雨水斗，標(biāo)記開孔部位，移走斗器并用電鉆開始鉆孔。混凝土混合而成的屋面頂上安放雨水斗，天溝中放置的軸線，再把雨水斗體和防水壓環(huán)固定螺栓預(yù)留在準(zhǔn)確位置上。安置雨水斗預(yù)留孔，要進(jìn)行打磨光滑、沖洗、灌漿應(yīng)用水泥砂漿配比高出此處結(jié)構(gòu)層一個標(biāo)號，灌漿要分為幾次完成，并且要完成灌水試驗(yàn)，灌水無滲漏，后面灌漿可一次促成。
3.2 管道安裝
由于虹吸作用建成虹吸排水系統(tǒng)，管道內(nèi)水流速增快，管壁清潔效果好，可以在一定程度上改善管內(nèi)的環(huán)境，此時管道中有正負(fù)壓力的變化，對管道也有不小的沖擊力和振動力，管道此時會出現(xiàn)振動、搖晃和平移，所以在施工設(shè)計(jì)現(xiàn)場中要非常小心的是管接頭的.銜接工藝和管材質(zhì)量評估，這些對管道的支持和穩(wěn)固系統(tǒng)起到很大作用。
（1）不銹鋼管道接口采用氬電聯(lián)焊（氬弧焊打底，不銹鋼焊條手工電焊對焊成型），不銹鋼管連接焊縫應(yīng)開坡口，氬弧焊打底焊接時，焊縫內(nèi)側(cè)應(yīng)充氬氣保護(hù)。焊縫外觀質(zhì)量不低于焊縫質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)-III級標(biāo)準(zhǔn)（GB 50236的規(guī)定）。涂塑鋼管連接采用溝槽式機(jī)械配件連接，埋地涂塑鋼管外壁采用四油三布防腐措施。
?。?）管道通過墻體和樓層板面時，配備金屬套管.安放于樓板內(nèi)的套管最頂端要突出墻體面20mm，安置于洗浴間及廚衛(wèi)間套管頂部至少要超過墻面50mm，底部還要和樓板層面高度齊平；在墻體中放置的套管兩側(cè)要和裝飾面保持高度齊平。
3.3 安全檢查
雖然虹吸雨水斗有防止大顆粒物進(jìn)入系統(tǒng)功能，并且由于水流速較大，不宜堵賽，但為了日后維修管理方便，立管距首層地面1.0m處需設(shè)置檢查口，且檢查口應(yīng)有明顯標(biāo)示，并確保裝修完工后能較容易的找到。
4 結(jié)語
本項(xiàng)目所采用的虹吸排水系統(tǒng)施工圖經(jīng)過虹吸設(shè)備廠家進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)成果再有設(shè)計(jì)總包單位確認(rèn)并蓋章。施工過程中由虹吸廠家提供產(chǎn)品、安裝和保修的服務(wù)。相比于很多其他的工程案例，深化設(shè)計(jì)沒有把關(guān)，并且整個虹吸系統(tǒng)只有廠家提供雨水斗產(chǎn)品，其他全由施工總包單位獨(dú)包獨(dú)攬的模式，本項(xiàng)目的管理模式對產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量的控制，均有很高的保障。但是在完工交付使用后，還需要進(jìn)行精心的維護(hù)和保養(yǎng)，這樣才能發(fā)揮虹吸雨水系統(tǒng)的優(yōu)勢，延長虹吸系統(tǒng)的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1] 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院.CECS 183：2005 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2005.
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