虹吸式雨水排水系统.doc

虹吸式雨水排水系统通过某客站改造工程无柱雨棚虹吸排水系统的实际施工情况，分析了虹吸式水排水系统的工作原理、技术优势、特点、管材选用以及施工技术，从而为类似的虹吸雨水排水系统工程的施工提供一定的参考。工程概述某客站改造工程是某市标志性工程，是奥运会配套工程。某客站钢结构无柱雨棚投影面积60000平方米，采用虹吸式雨水排水系统。虹吸雨水汇水总流量2091L/S，结合屋面汇水面积及天沟分布情况,整个屋面分为52个汇水区域，每个汇水区域分别设计了一个虹吸排水系统，共设计了62个YG-100B型雨水斗、10个YG-80B雨水斗。系统特点虹吸式雨水排水系统是一种新型的雨水排水系统，与传统的重力雨水排水是完全不同的。系统在降雨初期，天沟雨水高度未超过雨水斗一定高度时，整个排水系统工作状况与重力排水系统相同，随着降雨的持续，当屋面雨水高度超过雨水斗一定高度时，由于采用了科学设计的仿漩涡雨水斗，通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的重力势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内形成最大负压，屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外，此时的流量远远大于重力排水的流量。屋面雨水的排放过程是一个虹吸作用的结果，我们把这样的系统称为虹吸式雨水排水系统。系统组成屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、悬吊装置、立管和末端排出管组成。1、综述虹吸式雨水排水系统管内压力、水流状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同，部分情况下初期无法形成虹吸作用，是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流，进而出现满管气泡流和满管汽水混合流，直至出现水的单向流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值，雨水斗逐渐开始有空气掺入，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。因此在整个降雨过程中，悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。2、雨水斗一般来说，雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一，它的稳流性越好，产生虹吸所需的屋面汇水高度越低，总体性能就越优越。一般雨水斗是由斗体、防水压板、防水压环、整流装置以及导流罩组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座，固定件，法兰片，焊接片，防火保护帽等配件。虹吸式雨水斗材质可以为铸铁、铝合金或不锈钢，其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层集水坑中，集水坑上部盖有进水格栅，主要是为了防止杂物进入雨水斗。降雨过程中，雨水通过格栅盖进入雨水斗，当汇水达到一定高度时，雨水斗内的整流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态，使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度，使屋面承受的雨水荷载降至最小，同时提高了雨水斗的额定流量。3.管材传统雨水管道为重力流管道，管材采用UPVC雨水管、焊接钢管。而虹吸雨水排水系统管材一般选用不锈钢管，因为不锈钢管具有如下优点：管壁薄、韧性强、抗冲击、水流阻力小，并具抗腐性、抗紫外线，不结垢、无毒等优点，材质寿命长达50-70年；在水利条件方面摩擦系数小、不易堵塞。一般用作虹吸排水的不锈钢管都采用焊接形式，焊接时保持管道内壁光滑，无杂志、焊瘤，大大降低了水流损失。4.悬吊系统由于管道内形成虹吸时，流速特别大，对管道产生的冲击力特别大，容易对管道的固定系统产生破坏。虹吸雨水排水系统的管道固定系统，区别于一般的管道固定系统，在业内一般称为“消能固定系统”，该系统根据虹吸雨水系统独特的工作原理及运行时会产生较大的震动，在设计时采用固定管卡分段补偿，主要由方钢导轨、悬吊滑动管卡、悬吊固定管卡、方钢组合件、立管管卡等组成。在某客站改造工程中，虹吸排水雨水悬吊管采取了暗埋在钢柱内的方式。即在直径1m的钢柱内，将不锈钢悬吊管安装，之间部分浇灌混凝土。这种方式不仅美观、大方，而且大大减少了管道对结构的冲击力。四、施工技术1系统安装工艺流程施工准备预留预埋雨水斗安装雨水支管安装排水干管安装末端管道安装灌水试验竣工验收2.管道系统安装管道安装时严格控制好支、吊架之间的距离。焊接时参照《工艺管道焊接标准》，不得偷工减料，以免影响虹吸效果。3.雨水斗安装雨水斗安装时要在钢天沟开孔，开孔尺寸为D1+10mm。误差不大于5mm，开洞为圆形。横向位置在天沟中央，误差≤5毫米。纵向位置按照定位图定位，纵向偏移误差≤10毫米。雨水斗与金属天沟采用氩弧焊接，焊接线为雨水斗法兰的外边缘，要保证焊缝质量达到相关要求。雨水斗排出口与HDPE管道之间使用电焊管箍焊接，整体性和密封性非常可靠。4.虹