虹吸排水技术

在进行初步的图纸设计时应与设计院相关的设计人员沟通、协调以免产生冲突。系统的水力计算，应包括对系统中每一管路水力工况的精确计算。计算结果应包括设计暴雨强度，汇水面积、设计雨水流量、每一计算管从段的管径，计算长度、流量、流速压力等。随着计算机技术的发展进步和对虹吸排水系统水力的精确度的更高要求，这部分工作都由厂商开发的专业设计软件完成。 虹吸排水系统水力计算选择手工计算可分以下步骤：

1、计算各斗汇水面内的设计雨水量；

2、计算系统的总H（雨水斗顶面至过渡段的高差）和管长L（最远的雨水斗至过渡段）；

3、确定系统的计算（当量）管长La。可按La=1.2L（ 金属管）和1.6L(塑料管)估算;

4、估算单位管长的水头(阻力)损失i(m/H2O),i=H/La;

5、根据管段流量和水力坡度I在水力计算图（有压单位m）上查出管径及新的I，注意流速应不小于1m/s；

6、检查系统高度和立管管径的关系应满足要求；

7、精确计算管道计算长度（直线+配件当量长）La；

8、计算系统的压力降(总水头损矢)hf=i La。有多个计算管段时逐段累计；

9、检查H-hf应大于等于1m；

10、计算系统的最大负压值、负压值发生在立管的最高点，负压值若不符合要求，应调整管径；

11、检查节点压力平衡状况，若不满足要求应调整管径。

虹吸排水系统的水力计算应符合下列规定及要求

1、虹吸式雨水斗应采用径检测合格的产品，应有权威机构测试提供的水力参数。雨水斗的排水能力（流量）应满足设计雨水量的要求。

2、雨水斗顶面至过渡段的几何高差H 减去系统的压力降（总水头损失），应大于过渡段流速水头（m/H2O）。

3、悬吊管最小设计流速不宜小于1m/s，立管设计流速不宜小于2.2m/s，管道最大流速宜小于6m/s，且不得大于10m/s。

4、系统中各斗到过渡段的水头损失允许误差应小于10 kpa，如果超出允许范围应调整管径重算，同时各节点的压力差值不大于10 kpa（DN≤75）或5 kpa （DN≥100）。

5、系统内的最大负压计算什应根据系统安装志气的气象资料，管道材质，管道和管件的最大、最小工作压力等确定。金属管最大负压绝对值应小于80kpa；塑料管视产品的力学性能而定，但不得大于70 kpa。如管道水力计算中负压超出以上规定值应调整管径（放大悬吊管管径或缩小立管管径）重算。

6、系统高度（雨水斗顶面至过渡段的几何高差H）和立管管径的关系应满足，在立管管径不大于DN75时，宜大于3m；在立管管径不小于DN90时，宜大于5m。如不满足，可增加立管根数，减小管径。

7、当悬吊管管中心与雨水差距顶面的高差小于 1m时，应校核雨水斗在系统中形成虹吸的最小流量（L/S），并应大于1.1倍的在单斗、单立管系统（立管高度大于4m）中形成虹吸的最小流量。

8、虹吸排水系统过渡段下游的流速应控制在1.8m/s以内，当流速大于2.5m/S时应采取消能措施（可放大下游管径）。

9、管道的局部水头损失应根据管道的连接方式，采用管（配）件当量长度法计算，当缺少管（配）件的实验数据时，可采用公式估算。

式中—管道的局部水头损失（m）

ξ—局部阴力系数

V—流速（m/s）

g—重力加速度（9.81m/s2）

从虹吸系统至过渡段的转换外宜按ξ=1。8估算。雨水斗的ξ值应由产品供应商提供，缺少资料时可按1。5估算。

系统设计水力计算，各项系统水力校核工作完成输出水力计算书和系统轴测图方案等完成虹吸排水的系统设计。

溢流系统的设计。

虹吸式屋面雨水排水系统应设溢流口（溢流装置）或溢流系统。溢流口或溢流系统的功能主要是（雨水系统）事故排水和超量雨水的排除。其设计的总排水能力，不宜小于设计重现期为50年，降雨历时5min时的设计越来越少流量。（欧洲国家VDI协会设计规范认为，屋面溢流装置[溢流系统]，必须能够满足百年一遇的降雨强度下5min时的雨水流量进行设计。）溢流口或溢流系统应设置在溢流时雨水能通畅流达的场所。溢流口或溢流装置的设置高度应根据建筑屋面允许的最高溢流水位等因素确定。最高溢流水位应低于建筑屋面允许的最大积水（深度）水深。设计溢流流量等于50年（或100年）重现期流水量减去虹吸排水系统设计重现期雨水流量。溢流系统的设计根据设计溢流流量的强弱设置，设计所选择的溢流系统应满足溢流排水量的排除能力要求。溢流口面积的设置要求可按公式计算：

（Q50年降雨水强度总量—Q设计重现期雨水量）*25cm / L/S

=溢流口面积

虹吸排水系统安装。

屋面雨水排水系统安装前。

首先应了解建筑物的结构，土建及其它工种的施工进度，并根据设计的施工图纸和相关技术文件资料，制定“虹吸（屋面雨水）排水系统施工组织设计方案”及其“施工进度计划”。其内容编制应包括以下几点：工程概况/ 编制的依据和目的/ 施工工艺和施工方法/ 安全生产措施/ 保证质量措施/ 施工顺序/ 劳动力用量计划和机械（机具）用量计划/ 施工进度计划工作的编制。可根据工程的开工、竣工时间及总工期的要求，屋面排水单项工程的施工顺序，各分区或分段工序持续的时间及其各分段工序的搭接关系等做出安排，在这个基础上制订施工进度计划和进度计划表。

计算工程材料用量、机械（机具）用量和劳动力用量计划，并组织进场，以保证正常施工。接下来应组织施工人员进场登记注册，员工必须提供身份明和技术操作证明等，复印件留底存档。开始对所有施工人员进行安全生产技术交底，交底人和受交底人应在“安全技术交底”文件上签字存档。安装前还必须组织施工人员进行“虹吸排水系统安装技术培训”。安装技术内容有：系统的组成/ 系

统材料的施工工艺和操作规程/ 系统安装的技术质量要求和工程验收规范的要求等。系统安装材料进场后，必须自行检验做好记录和收集产品合格证明文件等，并报项目监理机构验收。

雨水斗安装。

虹吸式雨水斗的组成和材质。组成部件一般有：防叶罩/ 防涡流装置/ 斗体/ 安装接触片等。斗体材质有：铸铁/ 铝合金/ 不锈钢/ 高密度聚乙烯（HDPE）/ 聚丙烯（PP）等。安装前应根据系统设计的斗体位置和形状、规格、尺寸，配合土建做好预留工作。钢质天沟可采用等离子或其它有效切割方式直接取孔。如遇复合材料屋面，直接在屋面上安装的，屋面材料需在工厂预制生产且施工现场开挖取孔会对其结构产生破坏的结果，须由设计单位向屋面材料供应商，提供详细的屋面斗体安装数量，位置尺寸及斗体形状、规格尺寸等资料。

雨水斗的安装顺序：斗体安装----防涡流装置安装----防叶罩安装----其它辅助部件安装。斗体在与建筑屋面板或混凝土天沟的连接，其安装的可靠性应牢固，连接必须紧密，并配合屋面防水施工。斗体应安装在适当 找坡的混凝土或其它复板材料屋面的坡底或天沟内。斗体的固定可采用将斗体临时固定在预留孔内，在斗体的周围浇灌混凝土或其它可将斗体与屋同板有效连接的材料凝固。有带安装接触片的雨水斗，可将斗体置入预留孔内，使接触片紧密的贴在屋面上，用螺栓植入屋面板内将其固定或采用钢钉锚固植入板内固定，这样的安装方式必须能保证雨水斗固定牢固，否则应有其他固定措施。斗体固定牢固后应配合屋面防水施工和屋面隔热层及保护面层施工。防水施工必须保证防水材料与斗体可靠粘接，斗体边缘连接密闭，不渗不漏；屋面隔热层、保护层施工应在雨水斗周围留出能保证雨水斗均匀进水的空间范围。对于钢质天沟内安装的斗体，在取孔后可直接采用电弧焊机焊接。（可根据不同材质选用 氩弧焊/交流弧焊/直流弧焊等）施工完成后天沟内或屋面上应做闭水试验，以检验安装后防水效果。

雨水斗安装的注意事项：防时罩，防涡流装置及其它助部件就在系统管道安装完成后再进行安装/ 雨水斗各部件应按说明要求的顺序进行安装/ 斗体的安装应保证固定牢固/ 雨水斗的排水口应采取临时封堵措施，临时封堵应不漏水，以防止施工中雨期的屋面雨水直接流入室内或施工中的管道内/ 选择几个靠近外墙面的雨水斗，连接临时管道出外墙面，作为施工临时屋面排水措施。 系统管道安装。

用于虹吸（屋面雨水）排水系统安装的管道材料有：高密度聚乙烯（HDPE）/ 钢管（镀锌钢管，涂塑钢管）/ 不锈钢管/ 铸铁管等。系统一般由：雨水斗/ 连接管/ 悬吊管/ 立管/ 排出管（埋地管）/ 管件配件和管道固定系统（固定件）等构成。在应用中系统材料不同，其水力特性也相对不同。系统组件，管道固定件安装的准确度都会对设计系统水力产生影响，为保证系统水力计算精度的应用，使水力计算结果与系统的实际水工况相一致，在施工过程中应尽量减少误差，严格按照设计各项指标要求进行安装。

在虹吸（屋面雨水）排水系统中，高密度聚乙烯，（HDPE）管材具有卓越的理化性能和耐腐蚀性能，与金属管材相比，HDPE管同样具有一定的强度、钢度、柔韧性、搞冲击性、耐磨性、耐腐蚀性等。国外的使用经验表明，HDPE管连接方便、可靠施工简单维修少，使用寿命长、经济优势明显。因此，较多的虹吸供

应商选择了HDPE管材，并开发了配套组件和特别适合HDPE管固定安装的管道固定系统和固定件。

高密度聚乙烯管材（HDPE）的连接工艺。在虹吸（屋面雨水）排水系统应用中，HDPE管连接可采用，对口接触焊和电热熔连接。绝不可采用粘接口和在管壁上直接套丝成型螺纹接口连接。对口接触焊多用于预制管段，首先将管道（段）放在专用焊接设备的夹具上对齐，使两段管道的中心轴线保持在同一直线上，如管口有偏差应调平夹牢，清除管端的杂质，使用管口创刀或管道切割机具创切，管口应垂直于管中心轴线，移动管道对齐应使两段管道管端平整，紧密无间隙，然后用电加热盘进行管端加热，加热时间应控制得当，可根据管道的壁厚和不同季节环境温度的影响适当调整。并观察管端加热时管口的软化、膨胀情况，当管端软化程度与管壁厚相当，管口膨胀高度相当于管壁厚的1/2时，即可撤除电加热盘，注意加热时不可对管道加压。电加热盘撤除后应立即将两管道（段）靠紧、施加压力，使熔融表面连成一体，此时两管端表面会外翻，外翻半径到相当于管壁厚即可。一般对其加压力表的大小在专用设备上都有针对各种管道的管径壁厚的相应压力刻度。施加压力应保持到接口自然冷却。（不能采用浇水或其它快速冷却方式）。连接方式二：电热熔套管连接。此方式多用于预制完成的管段在排水管道系统中的连接，具体操作如下：对接的两管道管口应创切平整，对口无间隙或在允许的微小间隙范围内，管道端部表面就清洁无杂质，可使用细砂布磨刷。套入电热熔套管前须用色笔作记号（记号应标明电热熔套管套入的深度）以确保两段管道紧密连接。套紧后用电熔焊机（设备）加入电流热熔（焊接）。焊接时管道内应干燥，绝不能有水滴溢出。电热熔焊接过程由电熔焊设备自动控制，但焊接完后应观察电热熔套管表面变形是否过大，一般允许有规则的围绕套管边缘少许凹陷。如遇变形严重应切除，并重新处理。

管段的预制。对于预制的管段长度不宜超过10m，以便于施工安装。预制管应根据施工现场实测的尺寸要求进行加工，并按管道固定系统的要求，在须设置锚固点的位置焊接锚固管件（DN200以下管径的锚固点在系统组装后安装），系统中悬吊横管预制应将雨水斗连接管一起预制以方便面安装。预制过程中，雨水斗之间距离应换算成所应用的管道长度和管配件长度尺寸，制作过程因个人的施工经验而定。预制完成的管段安装时应保证雨水斗连接管均保持垂直度。 HDPE管固定件和固定系统安装。

管道固定件由各种规格，型号的管卡，安装在墙上或承重结构上的安装件，以及连接管卡与安装件的组成。固定系统是由钢导管、连接导管的连接件、支吊件，螺纹杆件，承重结构上安装的安装片以及钢导管上HDPE管道连接的各种规格型号管卡，和其它五金配件。安装件（片）的固定一般采用膨胀螺栓植入墙体，柱内或承重结构上，在钢结构建筑中可采用焊接，焊接后须在焊接部位作防腐处理。安装时应放线对直，以减少偏差，安装间距应符合各管径管道支架允许最小间距。立管与架间距一般不大于15倍管径。固定系统的悬挂悬挂点安装片问距一般不大于2.5m，连接杆件和管卡应在管管道组装前安装完毕。固定系统的导管和其他配件应配合悬吊管的组装进行安装，其安装技术要求和具体尺寸要求可参见《虹吸式尾面雨水排水系统技术规程》第五章，第四节的要求进行。高密度聚乙烯管（HDPE）必须设置锚因管卡，锚固点间距为不大于5m。并应在直线管道的首、尾和Y型支管的每个方向上设置，在固定系统的直线导管中有断开处，导管的两端也必须设置。

管道安装顺序。

一般由先地下部分再安装地上部分管道。如埋地管道先安装再进行立管和悬吊管（包含雨水斗连接管）安装。系统管道可按照设计施工图上标注的规格、型号，并根据现场实测尺寸分段在工作区内预制，再搬移到现场位置安装。埋地管部分的预制安装应将检查口及以下排出管部分一起预制，其长度如超过10m以上，但小于20m，视安装现场敷设难、易程度，确定是否分段预制，埋地开挖深度、宽度应满足施工要求。沟槽底部和管周围应铺垫细砂，其厚度不小于10公分，与室外雨水井连接的部位应涂刷粘结剂滚砂处理以保证连接可靠性。立管管道安装。立管一般为等径直管无Y型支管连接，预制长度可以适当延长，加快安装速度。如遇安装具体部位穿越楼层较多，而层高又低，无法进行管道预制的情况，可将管道在现场部位采用电热熔套管连接组装，安装时应考虑锚固点的设置。悬吊管的组装，应配合管道固定系统安装。悬吊管预制时可将管道固定系统同时在工作区组装，然后再吊装到现场安装位置上，这种方法在实际的安装过程中可能产生误差的机率较大。为减小误差产生，安装时可分成两个步骤，先将管道固定系统的钢导管，按设计要求吊装好，布置几个管卡在钢导管上，以便吊装管道时作临时固定，再将悬吊管吊装，然后根据管卡的固定间距逐一安装，完成整个悬吊管系统的组装。HDPE管道的悬吊管部分是配合管道固定系统安装的。管道固定系统的钢导管与HDPE管连接应采用导向管卡（管道可在管卡内自由伸缩）和锚固管卡配合固定。导向管卡之间设置间距为10倍管径。锚固管卡配合导向管卡使用在每5m间距内必须设置。/ 导管的道、尾端也应设置。/ 立管与悬吊管连接处，两边必须设置。

悬吊管管段连接一般 采用电热熔套管。焊接时应注意管道内是否有积水存在，在实际的工程施工中经常遇到雨季，屋面的雨水经雨水斗渗漏下来或雨水斗的临时封堵遭破坏，使管内积水。这种情况一般是采用清除管内积水，重新封堵雨水斗排水口，以保证管内干燥，在实践经验中这样的处理方法有时很难达到要求，根据个人经验可用（作闭水试验用的）橡胶球封堵有积水一端管道，使积水不再流向连接部位，焊接完成后再取出。系统管道的连接短管与雨水斗的连接应采用电热熔套管连接方式 。

在虹吸（屋面雨水）排水系统安装过程中，较为特殊的是其提出了无坡度敷设。并且在国家工程建设标准化协会制定的“虹吸规程”中无明确提出是否设置坡度，（或管道排空坡度），实际上我个人认为在应用中应尽可能的作管道排空坡度（0.003）敷设，在理论上系统排水能力强，流速快（大于1m/S），此时管内具有自结能力。这是系统水力计产生虹吸时才有的现象，而虹吸排水系统大部份的排水时间是在非满流状态运行，而且无坡度敷设的水平悬吊管在施工安装过程中，并不能保证绝对的水平，导致管道产生较小的倒坡存在，局部倒坡管段积水或堆积泥沙和颗粒状物等可能在无雨季时管内干燥时凝固，形成块状物体对系统运行产生影响。且HDPE管材在应用中，必须配合管道固定系统安装，钢导管以吸收塑料管热胀冷缩时产生的轴向应力。（钢管的热膨张等数小于塑料管材，可以减少塑料管材因膨胀过大造成的危害），而在固定系统内，两个锚固点之间垫膨胀形变，导致管道在管卡之间变形弯曲，由于重力因素管段向下成弧线形变，再加上环境温度的影响，大空间，大面积后面的建筑物，多为厂房和重要的建筑物；其生产机械设备所产生的热能，或人流密集型新散发出的热量，均可能在建

筑物内产生对流。而排水管道悬吊管敷设的位置恰好接近屋顶，是建筑内空间的最高处；其受空气对流的影响就经常性的处于温度较高状态（可能不低于40℃）这使管道变形的可能性增大，积水和淤泥堆积也就相对严重，对系统的正常运行可能造成的危害增大。因此建议在条件允许的情况下，尽量作管道排空坡度（0.003）敷设，以确保系统的安全运行。

虹吸（屋面雨水）排水系统中，各种材料的应用，其管道安装技术应符合相关的“管道工程技术规程”及《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002中的有关规定要求进行施工。其系统的设计和施工应符合《虹吸式屋面雨水排水系统技术堆程》CECS183：2005的规定要