淺析虹吸式排水在大型屋面中的應(yīng)用優(yōu)勢

1、淺析虹吸式排水在大型屋面中的應(yīng)用優(yōu)勢摘要：通過在江西斯米克陶瓷年產(chǎn)1500萬平方米瓷磚消費(fèi)線工程大面積屋面廠房中采用虹吸式排水的成功案例，以虹吸式排水和傳統(tǒng)重力式排水的比擬分析，重點(diǎn)介紹了虹吸式排水這一新技術(shù)的施工特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢，以進(jìn)步人們對這兩種排水方式的認(rèn)識，可供建立單位參考借鑒，以選擇最正確的建筑排水方案。關(guān)鍵詞：虹吸式排水；重力式排水；江西斯米克；排水的造價比擬前言虹吸式排水系統(tǒng)目前在國際上已經(jīng)具有30多年的應(yīng)用歷史，但在我國還是一種全新的建筑排水新技術(shù)，其應(yīng)用主要分布在華東、華南及北京地區(qū)等部分較興隆地區(qū)的大型工業(yè)廠房、會展中心、體育場館、商業(yè)中心及高層裙房等跨度大、構(gòu)造復(fù)雜的屋面。

2、有了這些非常成功的工程案例，從此改變了人們對傳統(tǒng)的屋頂雨水排水僅限于那些懸掛在房屋外深褐色的鑄鐵管，而對建筑技術(shù)的迅猛開展給傳統(tǒng)的重力式排水技術(shù)越來越難以解決的復(fù)雜構(gòu)造或大面積屋面的排水難題，找到了一個更行之有效更先進(jìn)的工藝系統(tǒng)虹吸式排水系統(tǒng)。以下根據(jù)在江西斯米克工程超大面積輕鋼構(gòu)造工業(yè)廠房屋面虹吸式排水施工管理工作的體會，淺析虹吸式排水系統(tǒng)的適用性和先進(jìn)性，認(rèn)為其具有廣闊的推廣前景。1工程概況江西斯米克陶瓷年產(chǎn)1500萬瓷磚消費(fèi)線工程一期工程廠房建筑面積為2200002的超大面積多跨度輕鋼構(gòu)造工業(yè)廠房，廠房長度1200，寬度約183，最大跨度36，最小跨度21，單跨度最大排水面積150002

3、，屋面維護(hù)為彩鋼板屋面，天溝為鍍鋅鋼板天溝，廠房屋面單跨排水面積大，排水施工難度高，廠房雨水系統(tǒng)采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)。本工程虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計重現(xiàn)期取P=2年，其降雨強(qiáng)度：q=485l/s*ha；雨水斗采用虹吸式專用雨水斗，雨水斗與鋼天溝及雨水斗均采用焊接連接，保證系統(tǒng)的氣密性；雨水管采用HDPE高密度聚乙烯管，熱熔連接；虹吸系統(tǒng)多為4斗系統(tǒng)。2虹吸式排水系統(tǒng)工作原理概述虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的最大改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步是具有良好整流功能的“虹吸式雨水斗。在其額定設(shè)計流量時處于吞沒泄流排水狀態(tài)，不滲氣；設(shè)計排水量大；雨水斗吞沒泄流的斗前水深校采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系統(tǒng)，相當(dāng)于從屋面上的

4、一個穩(wěn)定水面的水池中泄水，排水管道處于全充滿的壓力流狀態(tài)，充滿度到達(dá)1.0，大大進(jìn)步了流量；虹吸式屋面排水系統(tǒng)的管道在設(shè)計降雨強(qiáng)度下呈負(fù)壓，形成虹吸排水過程，到達(dá)最大限度進(jìn)步流速的目的。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)管道內(nèi)設(shè)計狀態(tài)下的壓力分布與一般的重力式屋面雨水排水系統(tǒng)有明顯的區(qū)別。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)自雨水斗連接收以下，管道內(nèi)呈負(fù)壓，在懸吊管與立管的穿插點(diǎn)處負(fù)壓最大，其后立管上的負(fù)壓減小，至臨界點(diǎn)負(fù)壓消失，管道內(nèi)的壓力為零，水流狀態(tài)轉(zhuǎn)為重力流。因此，雨水斗的進(jìn)水水面至臨界總高度是有效作用高度，在設(shè)計計算中應(yīng)充分利用；另一方面對雨水斗至懸吊管的末端的總水頭損失應(yīng)有所限制，以控制懸吊管末端的最大負(fù)壓

5、值。3虹吸式雨水斗的技術(shù)特性虹吸式排水必須采用虹吸式專用雨水斗，其規(guī)格有DN56DN150等，可以滿足工程的實際要求，全不銹鋼材質(zhì)，底盤置于屋面構(gòu)造中，上部設(shè)有進(jìn)水格柵，整流罩等。在降雨過程中，通過格柵蓋進(jìn)入雨水斗的屋面雨水落入深斗內(nèi)，斗內(nèi)帶孔隙的整流罩，使處于渦流狀態(tài)的雨程度穩(wěn)地以吞沒泄流流出進(jìn)入排水管。ATERHEAL雨水斗最大限度的減小了天溝的進(jìn)水深度，使屋面承受的雨水荷載降至最小，同時又使雨水斗的出口獲得較大的吞沒水深，消除了在設(shè)計流量下工作時的滲氣現(xiàn)象，進(jìn)步了雨水斗的額定流量。虹吸式雨水斗的額定流量是以不滲入空氣為確定原那么，提出相應(yīng)的斗前水深，以DN50雨水斗為例，當(dāng)泄流量為6L/

6、s時，斗前水深降至45，水流出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，數(shù)量降至40，滲氣量為0.2L/s。虹吸式雨水斗的斗前水深不宜大于55。兩個雨水斗之間的間距不應(yīng)超過20。4虹吸式與重力式排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢性比擬虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)，通過專用的雨水斗虹吸式雨水斗又稱為壓力流雨水斗和管道系統(tǒng)將雨水充分聚集到排水管中，排水管中的空氣被完全排空，雨水自由下落時管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使雨水的下落到達(dá)最大的流速和流量。它廣泛被應(yīng)用于大型廠房、展覽館、機(jī)嘗運(yùn)動嘗高層裙房等跨度大、構(gòu)造復(fù)雜的屋面。不僅解決了一些傳統(tǒng)重力式雨水系統(tǒng)無法做到的設(shè)計難點(diǎn)，而且在節(jié)省管材和施工量上，有著傳統(tǒng)重力流無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。雨水的集中排放也為搜集利用雨水資

7、源創(chuàng)造了有利的條件。傳統(tǒng)的雨水排放是將天溝中或屋面上聚集的雨水通過雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水窨井。按重力流設(shè)計的系統(tǒng)采用重力式的雨水斗，雨水斗排水狀況是自由堰流，流入雨水斗的雨水會混入空氣，形成水、氣混合流，雨水斗的設(shè)計流量偏小，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第4.9.20規(guī)定，重力流屋面雨水排水管系的懸吊管應(yīng)按非滿流設(shè)計，其充滿度不宜大于0.8，管內(nèi)流速不宜小于0.75/s。且坡度不宜小于0.5，需要較大的懸吊管管徑和坡降。同時為了在同一根雨水管上的各個雨水斗的雨水可以正常排放，因此限定一根雨水懸吊管的雨水斗的數(shù)量不得超過4個，這也導(dǎo)致了雨水懸吊管和雨水立管數(shù)量的增加，同時增加了屋面荷載，也增加了工程的造價

8、。重力流屋面排水系統(tǒng)受其水力特性的限制，造成排水立管多，管徑偏大，排水才能偏小，對于大面積工業(yè)廠房及公共建筑屋面排水系統(tǒng)那么更顯突出。而虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)，能進(jìn)步屋面雨水排水的才能；懸吊管接入雨水斗的數(shù)量不受限制，節(jié)省了不少的雨水立管；懸吊管不需做坡度，安裝方便、美觀；系統(tǒng)按虹吸式壓力流計算可以減小選用管道的管徑；工程理論證明可大量減少工程造價。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)與重力式屋面雨水排水系統(tǒng)相比有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。5虹吸式與重力式排水系統(tǒng)的造價優(yōu)勢比擬以下根據(jù)工作經(jīng)歷，以廠房面積50202=20002，廠房高5米作為計算單元計算，對虹吸式排水和重力式排水的工程造價進(jìn)展比擬分析通過以上比擬分析，我們可以大約的計算出筆者所施工的工程江西斯米克陶瓷消費(fèi)基地工程2200002廠房所節(jié)約的工程造價為：32.5-247.4/5220000=276.8萬元，其中7.4/5為廠房高度系數(shù)。完畢語通過對虹吸式排水和重力式排水的比擬分析，總結(jié)出虹吸式排水具有以下技術(shù)優(yōu)勢，認(rèn)為其將是將來屋面雨水排水的開展方向。1比重力系統(tǒng)管徑小1/2至2/3。2減少立管和雨水斗數(shù)量。3橫管不需要坡度、管道走向靈敏可根據(jù)各種設(shè)計要求設(shè)置，雨水斗布點(diǎn)靈敏。4最小的地面開挖工作，雨水井少，施工簡單快捷。5最大限度地減小天溝的