虹吸排水的施工工藝

1、工程概況

北京中關(guān)村科貿(mào)中心，占地2.27公頃，建筑面積20萬，地下四層，地上22層，建筑高度92.4m。是集科技會展、科技產(chǎn)品交易、商貿(mào)辦公、商務(wù)公寓、酒店、餐飲娛樂為一體的綜合性智能建筑。

本工程由主體建筑部分及北側(cè)純地下配套部分組成，兩者建設(shè)永久性沉降縫，該部分與主體建筑的基底標高相同。主體結(jié)構(gòu)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下部分建筑面積共58568，屋面總匯水面積（含側(cè)墻）約2.29萬，設(shè)計采用虹吸式屋面雨水排放技術(shù)，具有雨水斗少、立管少、橫吊管不需要坡度、排水量大及排放速度快等特點。按北京地區(qū)當?shù)?年重現(xiàn)期5分鐘暴雨強度q5=5.06l/s（100）設(shè)計，設(shè)計雨水總排水量為1159l/s。2、重力式雨水系統(tǒng)設(shè)計方案2.1設(shè)計原則

本建筑為高層建筑，并且建筑外觀為干掛石材和玻璃幕墻并用，所以雨水排水系統(tǒng)只能采用內(nèi)排水方式設(shè)計；由于屋面面積較大，系統(tǒng)設(shè)計盡可能采用多斗連接排水以減少雨水立管數(shù)量，當采用多斗排水時，一根懸吊管及立管上雨水斗最多不得超過4個；雨水斗的排水連接管管徑不得小于100mm，懸吊管管徑不得大于300mm；雨水立管連接懸吊管不宜多于兩根；雨水立管距地面1.0m處或其他必要處應(yīng)設(shè)置檢查口；宜采用承壓鑄鐵管（石棉水泥或膠圈接口）、鍍鋅鋼管、無縫鋼管或承壓U-PVC管；雨水懸吊管的排水坡度≥5‰；埋地管的排水坡度≥3.5‰；懸吊管管徑不得小于雨水斗連接管管徑，立管管徑不得小于懸吊管管徑，下游管徑不得小于上游管徑；本建筑屋面多為可上人屋面，設(shè)計選用65型平箅型雨水斗，自由堰流排水，單斗泄流量≤12l/s。2.2設(shè)計思路

本建筑共有16個大小不同的獨立屋面，15個不同屋面的標高，其屋面結(jié)構(gòu)高低錯落，比較復(fù)雜。其中，91.6m、86.4m、54.8m和45.55m標高處的屋面為設(shè)備機房和樓梯間的屋頂，可將該部分雨水以外排水方式重力流匯集至大屋面，其他各屋面的雨水全部按內(nèi)排水方式設(shè)計。其中，屋面中間地帶范圍的雨水，經(jīng)各雨水懸吊管連接后立管布置在四個結(jié)構(gòu)核心筒的綜合管道井內(nèi)；而屋面外延地帶范圍的雨水，經(jīng)各雨水懸吊管連接后立管布置在建筑物外墻內(nèi)側(cè)沿結(jié)構(gòu)柱敷設(shè)；所有雨水立管進入地下一層高位后轉(zhuǎn)懸吊管引至地庫外圍剪力墻出戶。

2.3設(shè)計成果

經(jīng)屋面雨水分區(qū)及水量計算，按重力式雨水系統(tǒng)設(shè)計，本項目需要選用65型平箅型重力式雨水斗108個，DN100雨水立管6根、DN150雨水立管23根、DN200雨水立管17根、DN250雨水立管1根共47根立管，分別為22層9根、20層5根、18層1根、12層11根、11層6根及10層15根。雨水管出戶后至少需要設(shè)置34個1.6m深的雨水檢查井。系統(tǒng)主要工程量及工程概算造價見下列條件。重力式雨水系統(tǒng)

主要工程量材質(zhì)造價概算

65型重力式雨水斗108個低壓鍍鋅鋼管￥70萬DN100雨水管道946mDN150雨水管道1727mDN200雨水管道1531mDN250雨水管道216mDN300雨水管道49m雨水檢查井1.8m深34個開挖及回填1.6m深埋地出戶管溝槽共157m

按管徑大小分別為：DN100雨水管道20mDN150雨水管道73m低壓無縫鋼管￥86.7萬

DN200雨水管道44m承壓鑄鐵管￥81.9萬DN250雨水管道16m

高密度聚乙烯管￥135.25萬DN300雨水管道4m低壓不銹鋼管￥202萬

2.4主要工程量和造價概算及系統(tǒng)所占建筑空間

由于重力式雨水系統(tǒng)管徑較大、立管較多，所以，立管在建筑物室內(nèi)所占的平面空間也比較大，按平均每根立管裝飾完成后至少需要0.25面積計算，本項目安裝雨水立管所需的建筑面積如下：S1＝0.25×[（22×9）+（20×5）+（18×1）+（12×11）+（11×6）+（10×）＝166若按虹吸系統(tǒng)設(shè)計，則節(jié)約的建筑物使用面積為：△S＝S1－S2=165－23.25＝141.75若按本建筑物的市場售價1.2萬/計算，應(yīng)用虹吸系統(tǒng)在本項目中可節(jié)約的使用面積的價值為170.1萬元人民幣。

3、虹吸式屋面雨水系統(tǒng)設(shè)計方案3.1設(shè)計原則

即通虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)，是利用雨水在滿管流的狀態(tài)下，封閉管道內(nèi)各處水的不同勢能而形成管道的真空狀態(tài)，使管道內(nèi)的壓力小于外界壓力，從而將屋面雨水抽吸進入雨水系統(tǒng)并迅速將之排放。任何一個虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的內(nèi)部連接都必須是緊密的、環(huán)環(huán)相扣的，并保證氣密性，在管網(wǎng)中的任意一個位置設(shè)計參數(shù)的改變，。即設(shè)計中的管網(wǎng)水力平衡實際上是一個動態(tài)平衡的過程，在平衡計算的過程中要滿足以下原則，系統(tǒng)的設(shè)計運行狀態(tài)才是可行的。

（1）雨水進水口與排出口之間有足夠的高差水頭△H可以利用；（2）所有水平管部分水的流速V＞1.0m/s；（3）所有立管部分水的流速V＞2.2m/s；（4）任何管段的充滿度h/D＞60％；

（5）任何管段的負壓值大于管道的工作負壓值；（6）任何管段內(nèi)的負壓值大于水的蒸發(fā)壓力；

（7）滿足施工現(xiàn)場的實際現(xiàn)狀和施工要求；因此，虹吸式雨水排放系統(tǒng)在建筑工程上應(yīng)用的核心技術(shù)是系統(tǒng)的平衡計算，對于任何虹吸系統(tǒng)來說，無論是復(fù)雜的系統(tǒng)還是簡單的系統(tǒng)，只要滿足計算規(guī)定及施工要求，其系統(tǒng)的設(shè)計才是可行的。3.2設(shè)計思路

在進行重力式雨水系統(tǒng)設(shè)計時我們分析過屋面，16個大小不同的獨立屋面，15個不同屋面的標高，設(shè)計時將91.6m、86.4m、54.8m和45.55m標高處的設(shè)備機房和樓梯間屋頂?shù)挠晁�以外排水方式重力流匯集至大屋面，將小流量雨水匯集成大流量，這部分處理跟重力式相同。匯集后的雨水再應(yīng)用虹吸式按內(nèi)排水方式排放。由于虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)是利用較小管徑排放大流量雨水的最理想的排水系統(tǒng)，再配合不同標高屋面的雨水接入同一系統(tǒng)時的各水量的平衡計算。另外，管道的平面布置不需要設(shè)置坡度，所以可將各雨水懸吊管連接后立管布置在七個結(jié)構(gòu)核心筒的綜合管道井內(nèi)，各戶內(nèi)區(qū)域不設(shè)置雨水立管，以盡量減少立管數(shù)量；同時所有雨水立管進入地下一層高位轉(zhuǎn)懸吊管后，再進行合理匯合連接后引至地庫外圍剪力墻出戶，以盡量減少雨水出戶管的數(shù)量。3.3設(shè)計成果

虹吸式雨水系統(tǒng)

主要工程量材質(zhì)造價概算

ZR-65型虹吸雨水斗46套低壓鍍鋅鋼管￥29.4萬DN65管道60mDN80管道1mDN100管道296mDN125管道184mDN150管道528mDN200管道62m雨水檢查井1.8m深4個開挖及回填1.6m深埋地出戶管溝槽共16m按管徑大小分別為：DN150雨水管道3m低壓無縫鋼管￥33.3萬DN200雨水管道4m

承壓鑄鐵管￥33.6萬DN250雨水管道6m高密度聚乙烯管￥52萬DN300雨水管道2m

低壓不銹鋼管￥78萬

經(jīng)屋面雨水分區(qū)及水量計算，按虹吸式雨水系統(tǒng)設(shè)計，本項目需要選用ZR-65型即通虹吸式雨水斗46套，DN100雨水立管1根、DN125雨水立管2根及DN150雨水立管4根共7根立管，分別為22層1根、18層1根、12層1根、11層1根及10層3根。YL-01立管與YL-05立管在地下一層連通后從南邊出戶，YL-02立管單獨在北邊出戶，YL-03立管與YL-04立管在地下一層連通后在東邊出戶，YL-06立管與YL-07立管在地下一層連通后在北邊出戶。最終完成后的系統(tǒng)僅7根立管和4根出戶管。雨水管出戶后僅需設(shè)置4個1.6m深的雨水檢查井。

由于虹吸式雨水系統(tǒng)管徑較小、立管較少，所以，立管在建筑物室內(nèi)所占的平面空間也比較小，按平均每根立管裝飾完成后至少需要0.25面積計算，本項目安裝虹吸式雨水立管所需的建筑面積如下：

S2＝0.25×[（22×1）+（（18×1）+（12×1）+（11×1）+（10×3）]＝23.4、總結(jié)

從以上對北京中關(guān)科貿(mào)中心重力式雨水系統(tǒng)和虹吸式雨水系統(tǒng)的設(shè)計分析及造價對比看，本項目應(yīng)用虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)是既增強了系統(tǒng)的使用功能又非常經(jīng)濟劃算。從系統(tǒng)布置上看，由于重力式雨水系統(tǒng)管徑較大和工程量大，所以，其重力式系統(tǒng)的造價是虹吸式系統(tǒng)的二倍多；重力式系統(tǒng)大量的雨水懸吊管在機電安裝空間內(nèi)敷設(shè)需要安裝坡度，這樣既浪費了安裝空間又增加了機電綜合協(xié)調(diào)布線的難度；而雨水立管和出戶管以及雨水檢查井多，既增加了工程量又浪費了寶貴的建筑使用空間，本項目采用虹吸式雨水系統(tǒng)，僅減少的立管所占用的建筑實用面積就高達141.75，其價值已遠遠超過雨水系統(tǒng)的工程造價。

擴展閱讀：虹吸排水施工方案

上海愛康虹吸排水施工手冊

目錄

一、施工方案1、施工流程2、施工前準備工作3、管道連接及安裝4、對焊連接

5、管道固定系統(tǒng)安裝6、屋面雨水斗安裝7、溢流系統(tǒng)安裝8、系統(tǒng)灌水試驗9、竣工驗收10、施工措施二、施工進度三、質(zhì)量控制四、安全保障五、文明施工六、臨時措施

七、主要機械及人員配備

虹吸式排水施工方案

1、虹吸式屋面排放系統(tǒng)和重力排放系統(tǒng)的比較

1.1虹吸式排放系統(tǒng)管道中的水為滿管流，能很快的徹底排清層面積；重力排放系統(tǒng)靠重力作力，管道中的水為附壁流，排水速度慢，給建筑物造成安全隱患。

1.2虹吸式排放系統(tǒng)的水平管無需坡度，節(jié)省了安裝空間；重力排放系統(tǒng)靠重力自流，水平管必須要有一定的坡度，浪費了安裝空間。

1.3虹吸式排放系統(tǒng)只需要很少的雨水斗和雨水立管，節(jié)省了建筑材料；重力排放系統(tǒng)中，一根雨水立管連接的雨水斗數(shù)量一般不超過2個，所以需要大量的雨水斗和立管。

1.4虹吸排放系統(tǒng)的管材為高密度聚乙烯HDPE管材，管道質(zhì)量輕、抗沖擊、耐腐蝕、無熱變形，是雨水排放系統(tǒng)的最佳選擇。管道熱熱脹冷縮率僅為0.86%；重力排放系統(tǒng)管材一般為PVC，其缺點是不耐磨、易刮花、焊接不牢固、介縮率高，在一般工程中普遍使用，客戶投訴不少。

1.5虹吸排放系統(tǒng)大大降低了管材的管徑，降低了施工難度；重力排放系統(tǒng)則需要大管徑管材，施工難度大。

一、施工方案

屋面雨水排放系統(tǒng)采用上海愛康公司虹吸式雨水排放系統(tǒng)，上海愛康公司的HDPE管材，焊接工藝以及虹吸原理為基礎(chǔ)的排水系統(tǒng)，在材料選擇、安裝工藝及系統(tǒng)原理等方面為國際先進水平。

1、施工流程

施工流程圖

施工準備工作

測量、放線、定位

管道焊接、管卡固定、現(xiàn)場預(yù)制、雨水斗安裝

管道灌水試驗

竣工驗收

2、施工前準備工作

2.1人員組織配備充足和操作人員，成立專門的項目部施工管理。2.2挑選素質(zhì)優(yōu)良，具有上海愛康公司虹吸式雨水排放系統(tǒng)安裝經(jīng)驗的工人參加項目部工作，并在上崗前接愛上海愛康公司應(yīng)用工程師的技術(shù)培訓(xùn)。

2.3認真研讀工圖紙，與設(shè)計師及上海愛康公司工程師緊密配合，施工方案考慮周全。

2.4搭建臨時設(shè)施，安排好材料及機械的合理堆放。2.5安排好有關(guān)儀器、機具、輔助材料的進場。

2.6對施工人員強化工程質(zhì)量和安全文明施工等方面的督導(dǎo)。2.7支架電焊等工藝操作人員必須持證上崗。

2.8嚴格按照施工國圖紙上的要求進行現(xiàn)場測量，并在管道安裝

前進行再次復(fù)檢驗，確保管道安裝完全符合施工圖紙的要求和驗收規(guī)范的要求。（注：如果現(xiàn)場管道固定支架在鋼結(jié)構(gòu)體上定位，則按現(xiàn)場定位進行操作。）

3、管道連接及安裝

上海愛康公司虹吸式雨水排放系統(tǒng)HDPE管道的連接有對焊接和電焊管箍連接件連接兩種連接方式。管道焊接嚴格按照上海愛康公司管道碰焊對接操作規(guī)程進行，管道對接處質(zhì)量達到接口平直，焊縫均道同一軸向的方向進行，軸向差異誤差不大于1毫米。

4、對焊連接

4.1對焊時一定保持焊接部位及焊接工具板的清潔度4.2根據(jù)施工時天氣情況，掌握正確的焊接板焊接溫度4.3焊接連接過程中要施加正確、均勻的力4.4焊接切斷面必須是垂直的90°。

以下是對焊面容許的厚度一一近乎是管道厚度一半：管徑mm對焊面mm32-753904110512551607201*以下是焊接操作壓力參照直：管徑Fmm壓力Kg50756863975109015110221252816045201*7以下是焊接升溫時間及焊接時間參照值：管道壁厚mm加熱時間m20.540.961.581.8102.4122.

焊接時間m1.21.72.43.03.84.74.5電焊管箍連接件連接

電焊管箍連接用于現(xiàn)場焊接，改裝，加補安裝，修補。此種連接采用上海愛康公司獨特的工具設(shè)備一一電焊包。安裝前必須將管道的兩側(cè)表面用砂紙砂磨，再套上電焊管箍，接通電源，電焊包紅燈指示亮，按黃色三角形按鈕開始焊接，直到“V”按鈕變綠，同時黃色標簽彈出即為焊接完成。

5、管道固定系統(tǒng)安裝

固定管卡安裝質(zhì)量達到橫平豎直，即管道從上至下豎直面上為一直線。管卡位置水平面上一直線。

5.1水平固定裝置

此項目均采用管徑小于250mm的管道。

1）根據(jù)以下規(guī)則注意固定點：每個Y型接口需要一個錨固管卡，在最大管徑的管道上，當兩個Y型接口間距超過5米，需要增加錨固管卡，保證相鄰兩個錨固管卡間距不大于5米。

虹吸系統(tǒng)固定裝置：

2）如果方鋼間斷，需要安裝兩個錨固管卡。3）每2.5米需要有一個連接房頂和墻面的連接件。4）檢查每一個吊件及支架中是否已插入楔形固定件。

導(dǎo)向管卡的設(shè)置參照下表

5）如果堅固方鋼導(dǎo)軌與天花板的距離超過50CM，我們必須每隔10M和方向改變的地方做防止水平位移的措施

5.2垂直固定系統(tǒng)

每5米有一個錨固管卡，每15倍管徑有一個導(dǎo)向管卡。到達混凝土路面之前必須有一個固定點。

如果管道處于陽光直射下，必須按照下列方法安裝：

1）堅固點：

每個Y型三通都需要1個緊固點，對于大的管徑，當2個Y型三通之間的距離超過3M時，我們必須增加緊固點至少使2個緊固點不通相距超過3M。末端的雨水斗和水平管（懸吊管）接入立管的地方必須有緊固點。

2）導(dǎo)向管卡：

管徑超過125MM（含125MM）的，每隔0.8M需要一個緊固點，超過160MM的每隔1.2M需要一個緊固點。

6、屋面雨水斗安裝

目測檢查連接方式是否正確，選擇的雨水斗是否和設(shè)計一致。雨水斗必須水平安裝，管道內(nèi)不得有臟物。取下蓋板檢查雨水斗內(nèi)部。如果雨水斗不是出廠時裝配完整的，必需檢查管道內(nèi)部標線和雨水斗灰色連接處標線成一直線。屋面雨水斗安裝質(zhì)量達到密封、水平、牢固，雨水斗面與屋頂檐溝面同一標高。雨水斗位置等距一直線。漏水斗上與檐溝面下與管道連接做到牢固密封不漏水。

本項目有鋼制天溝和混凝土天溝兩種：6.1混凝土天溝安裝雨水斗其安裝尺寸如下：

瀝青屋面雨水斗的防水處理需與專業(yè)防水廠家緊密配合，其安裝示意圖如下：

6.2鋼制天交通安裝雨水斗其安裝尺寸如下：

安裝時在鋼制天溝上按照雨水安裝片尺寸開口，再采用氬弧焊將雨水斗安裝片焊接在天溝上。以保證安裝質(zhì)量及外觀最好。

7、溢流系統(tǒng)安裝

本項目采用在天溝上開設(shè)溢流口的方式產(chǎn)現(xiàn)溢流。

溢流口

8、系統(tǒng)灌水試驗

管道安裝完工，嚴格按照國際及DIN標準驗檢，保證每一接口處不滲水不漏水，進行滲漏檢驗。

9、竣工驗收

本公司配合總包工程進行竣工驗收。

10、施工措施

10.1將有專門的上海愛康公司雨水虹吸系統(tǒng)工程師負責(zé)設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為施工圖的工作。以及現(xiàn)場施工指導(dǎo)，解決各種操作問題，及對工人規(guī)范施工的監(jiān)督。

10.2展廳屋面雨水管道安裝工程，從安全、保質(zhì)為目的，選用搭建固定腳手架方案，這樣操作工人可以在一個穩(wěn)固的作業(yè)平臺上實施管道碰焊對接、管卡固定和管道整體安裝的操作，既保證了質(zhì)量，同

時大大增強了旗的安全系數(shù)。

10.3腳手架的搭設(shè)將嚴格照施工規(guī)范實施

二、施工進度

根據(jù)大劇院整體施工進度要求具體執(zhí)行雨水系統(tǒng)安排的工程進度計劃，配合個分包及總包按時保證完成屋面雨水排不同放管道安裝工程的施工任務(wù)。

三、質(zhì)量控制

3.1本公司質(zhì)量控制實行四級管理制：（1）公司質(zhì)量監(jiān)督部對項目部。（2）項目部對班組

（3）班組之間（即下道工序?qū)ι系拦ば颍�。�?）班組自檢。

3.2質(zhì)量保證體系

公司質(zhì)量監(jiān)督部項目經(jīng)理施工員技術(shù)員安全員質(zhì)量員材料員安裝一隊安裝二隊焊接一隊焊接一隊腳手架搭建隊嚴格按照設(shè)計要求和施工規(guī)范進行安裝施工，做好技術(shù)交底，圖

紙會審，技術(shù)核定等工作。施工中對每道工序?qū)嵤┌嘟M自檢，并做好自檢記錄。

做好上下道工序間的交接驗收工作，在確認上道工序合格后，經(jīng)項目部質(zhì)量員簽字認可后，才能進行下道工序的施工。做好材料的檢驗工作和對成品的工作，確保施工過程中所用管材全部符合質(zhì)量要求。

認真做好施工記錄，按工程技術(shù)檔案要求做好資料檔案整理工作，設(shè)專人管理圖紙及技術(shù)資料。嚴格執(zhí)行工程質(zhì)量懲罰制度，爭創(chuàng)全優(yōu)工程

四、安全保障

進入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽，施工操作穿安全鞋和戴安全手套。

安全須知及處罰制度，警告標志明確寫在指示牌上及設(shè)置在

醒目處。

高空作業(yè)人員必須系安全帶，腳手架四周設(shè)置安全網(wǎng)。施工人員嚴格按照施工安全操作規(guī)程進行施工，專業(yè)工程必須持證上崗。

機具操作實行專用機具專人保養(yǎng)，保持機具性能良好嚴禁日常保養(yǎng)不利或人為操作不妥所造成的機具損壞。

注意用電安全，嚴禁非專業(yè)人員操作配電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)設(shè)置設(shè)備使用需符合國家規(guī)范。

注意防火安全，尤其是HDPE管材的堆放焊接現(xiàn)場，須加強防火意識，器材的配置及安全管理。施工場所嚴禁吸煙。若發(fā)生趕工加班夜間施工，須保證足夠的照明亮度。

五、文明施工

保持旗現(xiàn)場有條不紊的施工程序，保證編余人員工地的清潔。操作人員不準吸煙，隨地吐痰等對不良的衛(wèi)生行為實行處罰制度。

操作人員在工場的居住，燒煮須服從整個工場施工現(xiàn)場的安排和總包公司的要求。

六、臨時措施

工地臨時措施主要包括倉庫（用于材料及機具的堆放）辦公室（用于項目部的管理運作）休息室（用于施工人員的休息）三個部分，（是否在工地居住，燒煮，服從統(tǒng)一規(guī)定）

注意臨時措施的消防工作，尤其是倉庫堆放的防火工作，增設(shè)臨時設(shè)施的配置。

加強臨時設(shè)施的管理工作，包括材料及機具的堆放管理，人員休息時間的管理，安全管理等。

七、主要機械及人員配備

1.主要機械：電焊機1臺管材切割機1臺電焊包1個等等若干

2.人員配備

電工1人管道安裝工5人輔助人1人

注：人員配備為暫定，具體安排根據(jù)實際工程進度加以調(diào)整。

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