虹吸雨水系统施工方案
本文为建筑职业联盟圈子--施工技术--屋面施工专题资料
1、工程概况
xx大楼工程屋面雨水排放系统采用**牌虹吸式屋面雨水排放系统，共用14根立管，YGS230型Φ63雨水斗89个，YGS230型Φ90雨水斗15个。雨水斗分别设于屋面排水最低点及四层和裙楼屋面的排水沟处。最大管径为250mm，每个系统均由江苏**专利压力流雨水斗、连接管、水平悬吊管、主立管、排出管、管配件和固定系统组成。雨水斗固定在天沟底部，通过垂直支立管与水平支管连接，水平支管通过45º弯头和45º三通与水平悬吊管连接，水平悬吊管通过90º弯头与主立管连接，主立管固定在主体结构上并与排出管连接，并最终接入室外雨水检查井。水平悬吊管及支管通过悬吊梁、管卡等固定系统固定在该屋面结构上。本工程所用管道、管配件均为HDPE（高密度聚乙烯）材质，雨水斗为不锈钢材质，管卡等为镀锌金属制品。
2、虹吸式雨水系统特点
2.1、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。
2.2、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。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。
2.3、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。雨水斗置于屋面层最低点处，在最低点上部盖有进水格栅，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。
2.4.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。
3、主要施工工序
3.1施工准备：
3.1.1施工人员须经过HDPE管道现场安装的技术培训。
3.1.2认真审查图纸，在管道穿过楼板和剪力墙处预留孔洞。在屋面结构施工时，配合土建预留符合雨水斗安装孔洞，(预留位置应参照土建施工图，根据轴线、标高以及水施图准确定出预留洞口的位置)。必须按照设计坐标、标高位置进行，套管平直，固定牢固，同时做好套管的封堵，防止混凝土及垃圾的进入。然后进行垂直立管的安装，最后安装支管、水平支管和排出管。立管安装必须执行下开上堵的施工原则，确保管道畅通。
3.1.3为确保配管正确须做好与土建、装潢施工单位的配合，及时掌握吊顶高度、水平基准线、墙身线及卫生器具的镶接尺寸，做好道毛坯管道的安装敷设，确保管道预留的坐标、标高符合验收规求。嵌墙暗装及预埋的给排水支管要固定牢固，在土建作业时做好出墙与出地坪的管口加堵保护工作。
3.2管材及管件的检验：
本工程使用的管材和管件具有质量检验部门的产品合格证或认证文件。管材和管件上标明规格、压力和生产厂名或商标，并标明生产日期和检验代号。HDPE管道采用热熔连接时，采用安全可靠的配套专用的热熔连接工具，同时需送检部分管材至建筑材料复检中心进行检测，检测合格后方可使用。管材和管件的外观光滑平整、无裂口、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷，管件应完整、无缺损、无变形。
3.3支架制作安装：
对应管材按照规范、设计要求进行支架制作安装，应注意：
3.3.1、管道安装时应设置固定件，固定件必须能够承受满流管道的重量以及高速水流所产生的冲击力。对于HDPE管道系统，固定件还应吸收管道热胀冷缩时产生的轴向应力。
3.3.2、固定件应根据各种管材要求设置，位置准确，埋设平整，与管道接触紧密，但不得损伤管道表面。
3.3.3、固定件宜采用与虹吸式屋面雨水排放系统配套的专用管道固定系统。其使用寿命不低于虹吸式屋面雨水排放系统的使用寿命。
3.3.4、管道支吊架应固定在承重结构上，位置正确，埋设牢固。
3.3.5、管道的支、吊架间距及设置要求要满足规范要求。
3.3.6、HDPE悬吊管采用方形钢导管进行固定。方形钢导管的尺寸如表4.2.6的规定。方形导管沿HDPE悬吊管悬挂在建筑物结构上，HDPE悬吊管则采用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。
方形钢导管尺寸 表4.2.6
3.3.7、HDPE管悬吊管的固定支架一般设置在横管的始端、末端和三通的两端及支管处；当 HDPE悬吊管管径大于DN250时，每个固定点应采用两个锚固管卡c
3.3.8、HDPE管立管的锚固管卡间距最大为5m，导向管卡间距最大为15倍管外径。当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离大于等于750mm时，在方形钢导管上或悬吊管上，增加两个侧向管卡。
3.3.9、支吊架防腐技术要求：
3.3.9.1、由于该工程的设计使用年限长、建筑外观要求高，使用的吊杆和4角钢及16槽钢做支架，面漆层应具有较好的防静电与自洁性，外来物不易附着。防腐油漆在高温情况下不产生有毒物质。
3.3.9.2、支吊架表面应平整，施工前必须清除钢材表面的氧化皮、焊渣、焊疤、灰尘、毛刺、铁锈、油污和水迹等清除干净。
3.3.9.3、对尖角部位应进行园化处理，R=2mm.
3.3.9.4、对于分段对接处和喷射或抛丸达不到的位置，采用动力工具机械打磨除锈。
3.3.9.5、经处理的支吊架基层，应及时涂刷底漆，间隔时间不超过5小时。已经处理的支吊架表面，不得再次污染，当受到二次污染时，应再次进行表面处理。
3.3.9.6支吊架安装完毕后，对紧固件以及防锈受损的部位，应进行表面除锈。
3.4、雨水斗的安装
3.4.1、安装工作注意事项
3.4.1.1、雨水斗的定位尺寸
3.4.1.2、雨水斗的标高
3.4.1.3、天沟的最小宽度和深度
3.4.1.4、天沟底应水平
3.4.1.5、天沟内无障碍物.
3.4.1.6、天沟上部水平.
3.4.1.7、雨水斗应设置在天沟最低点
3.4.2基本要求：
3.4.2.1、 虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数量不少于2个。两个雨水斗之问的间距不超过20m。雨水斗距屋面边缘的距离不小于1m，并不大于lOm。
3.4.2.2、 虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。
3.4.2.3、系统接多个虹吸式雨水斗时，雨水斗排水连接管应接在悬吊管上，不得直接接在雨水立管的顶部。
3.4.2.4、接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。
3.4.2.5、 天沟起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度及虹吸式雨水斗的斗前水深确定。天沟坡度不宜小于0.003。
3.4.2.6、要注意雨水斗内不得遗留杂物、充填物或包装材料等，清除流入短管内的密封膏，再安装其他部件，以免堵塞。
3.4.2.7、现浇钢筋混凝土屋面雨水斗安装：
3.4.2.8、雨水斗安装在屋面防水施工完成，安装时旋掉保护螺丝，将表面清洗干净，安装上雨水斗配套的螺杆，装上密封胶圈。雨水斗的进水口高度，要保证天沟内雨水能通过雨水斗排净且雨水斗要水平安装。屋面铺设柔性防水卷材时，将卷材在螺杆位置处钻孔。用螺帽将卷材压环，空气挡板、雨水整流栅固定在雨水斗座上。根据要求，调节好空气挡板上部的调节螺杆，并固定螺杆。如为混凝土屋面，宜在雨水斗周围铺设lm2(长宽各lm)、厚50mm、直径大于12mm的卵石
标准型的雨水斗，是由雨水斗底盘、夹圈、空气隔板、格栅外罩盖组成。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，微型加热电圈等配件。雨水斗材质为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置屋面层中，上部盖有进水格栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的反涡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。
3.4．3、雨水斗的安装位置应满足以下要求：
3.4.3.1、雨水斗离墙至少1米。
3.4.3.2、雨水斗之间距离一般不能大于20米。
3.4.3.3、天沟雨水斗安装：
3.4.3.3.1、在屋面防水层施工前安装不锈钢底盘放在预留孔的正上方，确保底盘与面板顶面标高保持一致，同时用混凝土封堵尾管与预留洞之间的空隙。在混凝土封堵完成后，土建方开始进行防水施工，但要保证防水层不超过规定界限。防水施工完成后，安装夹圈，防水保护层及找平层做到夹圈的边缘。在屋面工程结束，管路系统安装完毕后安装空气挡板或隔栅防护罩。
3.4.4、在屋面工程结束后，虹吸管路系统安装完成后，安装空气挡板或防护罩。虹吸式雨水系统灌水试验,根据《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002，本系统采用灌水试验，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。检验方法：将雨水管排出口封堵严密，从雨水斗处注入清水,系统灌注至水面与天沟底相平，经1 小时后，如水面下降则加水到原水面，直至水面不下降为止，同时检查管道及接口，不渗不漏为合格。
3.5管道的安装
3.5.1、基本要求：
3.5.1.1、雨水管道应按设计规定的位置安装，悬吊管不设坡度、要水平安装。
3.5.1.2、雨水立管上应按设计要求设置检查口，检查口中心距地面1.0m。当采用高密度聚乙烯(HDPE)管时，检查口的最大设置间距不大于30m。
3.5.1.3、雨水横管与立管、立管与排出管的连接弯头采用两个45°弯头或R≥4D的90°弯头。
3.5.1.4、雨水管穿过墙壁和楼板按要求设置套管。
3.5.1.5、安装过程中，管道及雨水斗的敞开口应采取封堵措施。
3.5.1.6、悬吊系统应避免穿越建筑沉降缝伸缩缝。当因现场情况无法避免时，应根据系统管材的特点，考虑不同管材的挠度，采取相应措施。
3.5.2、HDPE管安装：
3.5.2.1、具体步骤为：
3.5.2.2、根据管道走向确定二次悬吊支架位置并划线。
3.5.2.3、根据规范要求确定支架数量，将安装片固定。
3.5.2.4、使用连接方管将悬吊方管连接并通过安装片固定。
3.5.2.5、按设计要求使用管卡，将连接好的悬吊管固定在支架上。
3.5.2.6、HDPE管管道支架最大间距（见下表）
3.5.2.7、HDPE管管道安装示意图如下：
3.5.2.8、HDPE管道固定方法
在安装管道系统以前，按照设计位置系统安装好。首先，对于悬吊管道的消能悬吊系统，按照设计的数量和位置先把安装片焊接在钢结构上，如果是钢筋混凝土结构，则用钢膨胀螺栓把安装片固定在钢筋混凝土上，用螺杆、管卡紧固装置把型号为30*30*2.5的镀锌方钢固定起来，水平度调整至符合设计要求，以便进行水平管道的安装。
3.5.3、虹吸雨水系统HDPE管道的连接
3.5.3.1、用热熔焊机连接：
3.5.3.1.1、热熔工具接通电源，到达工作温度指示灯亮后方能开始操作。
3.5.3.1.2、切割管材，必须使端面垂直于管轴线。管材切割一般使用管子剪或管道切割机，必要时可使用锋利的钢锯，但切割后管材断面应去除毛边和毛刺。
3.5.3.1.3、管材与管件连接端面必须清洁、干燥、无油。
3.5.3.1.4、用卡尺和合适的笔在管端测量并标绘出热熔深度，热熔深度应符合规范和设计要求。
3.5.3.1.5、将刨刀放在要连接的两管之间，固定在焊接架上，打开油压开关和刨刀电源开关，对管口进行刨口，直对管口断面垂直于管道的中心线为止，关掉油压开关和刨刀电源，取掉刨刀。
3.5.3.1.6、熔接弯头或三通时，按设计图纸要求，应注意其方向，在管材和管材的直线方向上，用辅助标志标出其位置。
3.5.3.1.7、连接时，无旋转地把管端导入加热套内，插入到所标志的深度，同时，无旋转把管件推到加热头上，达到规定标志。加热时间必须满足热熔工具生产厂家的规定。
3.5.3.1.8、达到加热时间后，立即把管材与管件从加热套与加热头上同时取下，迅速无旋转地直线均匀插入到所标刻度，使接头处粘接均匀牢固。加热：把加热板放在要连接的两管之间，固定在焊接架上打开油压开关使两管口紧贴在加热板上，调节焊机的加热温度，打开加热板的电源开关，给管进行加热，管壁厚度在4.3-14.2mm时，加热温度为210℃-220℃，管壁厚度在15.9-30mm时，加热温度为250℃，当温度达到调节值时，关掉油压开关和加热板电源开关，停止加热，取掉加热板。
3.5.3.1.9、焊接：打开油压开关，在5-6秒内把要连接的管熔接在一起，焊接完成好的管道一般要冷却20分钟左右；
3.5.4、埋地管安装：
3.5.4.1、由于系统压力较大，排出管宜采用能承压管，并在出户口管道管径加大二级，以便泄压，从而不会冲坏与其连接的雨水井。
3.5.4.2、埋地雨水管的埋没深度应在冰冻线以下，应考虑管线上部的荷载。
3.5.4.3、HDPE管铺设在—般土质的管沟内铺一层厚度不小于100ram的砂垫层，在穿入检查井与井壁接触的管端部位涂刷两道粘结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水，雨水立管的底部弯管处，应设混凝土支墩或采取支架固定的措施。
3．5.5、灌水、通水试验：
3.5.5.1、埋地部分管道隐蔽前必须做灌水试验，试验合格后方可隐蔽。
3.5.5.2、雨水斗安装后，必须对屋顶或天沟做灌水试验。单位时间内水容积增减的方法(适用于混凝土屋面)。先将排水系统的立管出口密封并将对应的排水区域分开设立储水区，然后向储水区内持续加水(要求水深小于0.5米，供水量应满足按设计排水量排放一分钟)。打开排水出口5秒钟后，记录30秒内屋面水面的变化量并计算：排水能力(升／秒)：水容积变化量／30秒
3.5.5.3、雨水管道安装后应做灌水试验，灌水高度必须到每个系统上部的雨水斗。高层建筑灌水可分段进行。满水15min，水面下降后，再灌满观察5min，液面不降，接口无渗漏为合格。
3.5.5.4、雨水主立管、水平管及干管均应作通水试验，排水应畅通，无堵塞。
3.5.5.5、管道流量计测量的方法。在排水系统排出干管部分安装流量计，并密封出口，将对应的排水区域分开设立储水区，然后向储水区内持续加水(要求水深小于0.5米，供水量应满足按设计排水量排放一分钟)。打开排水出口5秒钟后，记录30秒内流量计显示的数值并计算平均值为其排水能力。
4、质量保证措施
4.1、雨水系统的施工与检验应符合相关规范的要求。对于高密度聚乙烯材质的管道和管配件还应符合CJ/T250-2007专用规范的要求，最终的质量检验也应以此为准。
4.2、技术要点
4.2.1、虹吸式屋面雨水排放系统，系统排水管道均按满流有压状态设计，因为整个系统的正常运行依靠虹吸作用，所以确保产生并维持虹吸作用的技术要点是保证系统正常运行必要条件。
4.2.2、水的持续流动性
4.2.2.1、在保证水流方向的持续流动性是维持虹吸作用的关键。特别是在管道转弯角度相对较大，甚至呈90°的时候，很有可能因为管内流速的突然下降而引起虹吸作用被破坏。因此，当水流有90°的方向改变时，此处弯头的连接方式，必须注意设计一个衔接管段，以保证流速不会突然大幅下降，而是维持上升的状态，从而整个虹吸式屋面雨水排放系统得以正常运行。当系统中出现90°T型支管时，当横管内水流以较快的速度冲向管壁突然遇到阻碍，在极短的时间内速度降为零。一方面对于管壁形成极大的冲击，另一方面，水流撞击管壁后又以一个与初始方向相反的速度，迅速的在管内形成回流，这样，两股方向相反的水流在管内冲撞，很容易形成水塞，阻碍排水管排放，破坏虹吸作用。因此，在施工时可根据管道的空间和环境情况来进行选择相应的解决方式。例如在拐弯或支管汇集处可以采用相对较大的管径起缓冲作用，或在拐弯弯头处采用双45°弯头、支管汇集处采用斜45°三通以避免出现90°变化的衔接管段。
4．2.3、系统管道
4.2.3.1、管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分，而管道的变径可以加速雨水的排放和流量，必须确保系统安全可靠，高效持续的运行。虹吸式系统作为一个特殊的排水系统，正常工作运行时管道内呈负压状态，因此管道的管壁必须具备相当的承压能力，管道接口必须完全的密封防止空气进入管道内出现气团，破坏虹吸作用。同时管道要具有较高的防火性能，并且做到尽可能降低噪声，吸收震动，抗击冲击外力，最大程度满足抗温度变化引起的形变。
4.2.3.2、对于施工过程中出现实际情况与图纸设计不符时，反馈监理、设计、总包方及时协调各方解决
5、安全保证措施
5.1、安全生产实行项目经理负责制，遵循安全第一的原则。管生产必须管安全，各班组长及施工队长为安全管理的第一责任人。安全管理体系如下图：
5.2、各班组施工人员进场，上前由项目经理及各班组长组织进行二级安全教育并考核。即施工现场、岗位操作安全教育。教育时间不少于24小时，考核不合格者不许上岗。
5.3、安全教育的内容包括：搞好安全教育的重要意义；建筑施工特点和在劳动过程中的不安全因素；安全生产有关法规和安全生产知识；
5.4、定期和不定期由专职安全员牵头，有各班组长和兼职安全员参加进行安全生产检查，，检查频率视生产进度而定，检查内容包括查思想、查制度、查纪律、查领导、查隐患、查措施。
6、文明施工
6.1.1文明施工是保证质量安全生产的前提，现场的文明施工由各施工队长负责并检查、监督、落实。
6.1.2、施工现场的四口五临边应设醒目防护栏杆，并有警告标志。
6.1.3、施工图、技术资料记录应专柜专管，保持整洁。
6.1.4、爱护其它专业的劳动成果，做好自己的成品保护。
6.1.5、严禁现场使用明火，电气焊需开用火证后方可施工。
6.1.6、讲文明语，做文明事，礼貌待人，遵守现场统一管理。
6.1.7、做好工程质量回访记录，建立档案，及时处理发现的问题。
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