虹吸排水的施工工艺
1、工程概况
北京中关村科贸中心，占地2.27公顷，建筑面积20万，地下四层，地上22层，建筑高度92.4m。是集科技会展、科技产品交易、商贸办公、商务公寓、酒店、餐饮娱乐为一体的综合性智能建筑。
本工程由主体建筑部分及北侧纯地下配套部分组成，两者建设永久性沉降缝，该部分与主体建筑的基底标高相同。主体结构采用框架剪力墙结构。地下部分建筑面积共58568，屋面总汇水面积（含侧墙）约2.29万，设计采用虹吸式屋面雨水排放技术，具有雨水斗少、立管少、横吊管不需要坡度、排水量大及排放速度快等特点。按北京地区当地5年重现期5分钟暴雨强度q5=5.06l/s（100）设计，设计雨水总排水量为1159l/s。2、重力式雨水系统设计方案2.1设计原则
本建筑为高层建筑，并且建筑外观为干挂石材和玻璃幕墙并用，所以雨水排水系统只能采用内排水方式设计；由于屋面面积较大，系统设计尽可能采用多斗连接排水以减少雨水立管数量，当采用多斗排水时，一根悬吊管及立管上雨水斗最多不得超过4个；雨水斗的排水连接管管径不得小于100mm，悬吊管管径不得大于300mm；雨水立管连接悬吊管不宜多于两根；雨水立管距地面1.0m处或其他必要处应设置检查口；宜采用承压铸铁管（石棉水泥或胶圈接口）、镀锌钢管、无缝钢管或承压U-PVC管；雨水悬吊管的排水坡度≥5‰；埋地管的排水坡度≥3.5‰；悬吊管管径不得小于雨水斗连接管管径，立管管径不得小于悬吊管管径，下游管径不得小于上游管径；本建筑屋面多为可上人屋面，设计选用65型平箅型雨水斗，自由堰流排水，单斗泄流量≤12l/s。2.2设计思路
本建筑共有16个大小不同的独立屋面，15个不同屋面的标高，其屋面结构高低错落，比较复杂。其中，91.6m、86.4m、54.8m和45.55m标高处的屋面为设备机房和楼梯间的屋顶，可将该部分雨水以外排水方式重力流汇集至大屋面，其他各屋面的雨水全部按内排水方式设计。其中，屋面中间地带范围的雨水，经各雨水悬吊管连接后立管布置在四个结构核心筒的综合管道井内；而屋面外延地带范围的雨水，经各雨水悬吊管连接后立管布置在建筑物外墙内侧沿结构柱敷设；所有雨水立管进入地下一层高位后转悬吊管引至地库外围剪力墙出户。
2.3设计成果
经屋面雨水分区及水量计算，按重力式雨水系统设计，本项目需要选用65型平箅型重力式雨水斗108个，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，分别为22层9根、20层5根、18层1根、12层11根、11层6根及10层15根。雨水管出户后至少需要设置34个1.6m深的雨水检查井。系统主要工程量及工程概算造价见下列条件。重力式雨水系统
主要工程量材质造价概算
65型重力式雨水斗108个低压镀锌钢管￥70万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雨水检查井1.8m深34个开挖及回填1.6m深埋地出户管沟槽共157m
按管径大小分别为：DN100雨水管道20mDN150雨水管道73m低压无缝钢管￥86.7万
DN200雨水管道44m承压铸铁管￥81.9万DN250雨水管道16m
高密度聚乙烯管￥135.25万DN300雨水管道4m低压不锈钢管￥202万
2.4主要工程量和造价概算及系统所占建筑空间
由于重力式雨水系统管径较大、立管较多，所以，立管在建筑物室内所占的平面空间也比较大，按平均每根立管装饰完成后至少需要0.25面积计算，本项目安装雨水立管所需的建筑面积如下：S1＝0.25×[（22×9）+（20×5）+（18×1）+（12×11）+（11×6）+（10×）＝166若按虹吸系统设计，则节约的建筑物使用面积为：△S＝S1－S2=165－23.25＝141.75若按本建筑物的市场售价1.2万/计算，应用虹吸系统在本项目中可节约的使用面积的价值为170.1万元人民币。
3、虹吸式屋面雨水系统设计方案3.1设计原则
即通虹吸式屋面雨水排放系统，是利用雨水在满管流的状态下，封闭管道内各处水的不同势能而形成管道的真空状态，使管道内的压力小于外界压力，从而将屋面雨水抽吸进入雨水系统并迅速将之排放。任何一个虹吸式屋面雨水排放系统的内部连接都必须是紧密的、环环相扣的，并保证气密性，在管网中的任意一个位置设计参数的改变，。即设计中的管网水力平衡实际上是一个动态平衡的过程，在平衡计算的过程中要满足以下原则，系统的设计运行状态才是可行的。
（1）雨水进水口与排出口之间有足够的高差水头△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）任何管段的充满度h/D＞60％；
（5）任何管段的负压值大于管道的工作负压值；（6）任何管段内的负压值大于水的蒸发压力；
（7）满足施工现场的实际现状和施工要求；因此，虹吸式雨水排放系统在建筑工程上应用的核心技术是系统的平衡计算，对于任何虹吸系统来说，无论是复杂的系统还是简单的系统，只要满足计算规定及施工要求，其系统的设计才是可行的。3.2设计思路
在进行重力式雨水系统设计时我们分析过屋面，16个大小不同的独立屋面，15个不同屋面的标高，设计时将91.6m、86.4m、54.8m和45.55m标高处的设备机房和楼梯间屋顶的雨水以外排水方式重力流汇集至大屋面，将小流量雨水汇集成大流量，这部分处理跟重力式相同。汇集后的雨水再应用虹吸式按内排水方式排放。由于虹吸式屋面雨水排水系统是利用较小管径排放大流量雨水的最理想的排水系统，再配合不同标高屋面的雨水接入同一系统时的各水量的平衡计算。另外，管道的平面布置不需要设置坡度，所以可将各雨水悬吊管连接后立管布置在七个结构核心筒的综合管道井内，各户内区域不设置雨水立管，以尽量减少立管数量；同时所有雨水立管进入地下一层高位转悬吊管后，再进行合理汇合连接后引至地库外围剪力墙出户，以尽量减少雨水出户管的数量。3.3设计成果
虹吸式雨水系统
主要工程量材质造价概算
ZR-65型虹吸雨水斗46套低压镀锌钢管￥29.4万DN65管道60mDN80管道1mDN100管道296mDN125管道184mDN150管道528mDN200管道62m雨水检查井1.8m深4个开挖及回填1.6m深埋地出户管沟槽共16m按管径大小分别为：DN150雨水管道3m低压无缝钢管￥33.3万DN200雨水管道4m
承压铸铁管￥33.6万DN250雨水管道6m高密度聚乙烯管￥52万DN300雨水管道2m
低压不锈钢管￥78万
经屋面雨水分区及水量计算，按虹吸式雨水系统设计，本项目需要选用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，分别为22层1根、18层1根、12层1根、11层1根及10层3根。YL-01立管与YL-05立管在地下一层连通后从南边出户，YL-02立管单独在北边出户，YL-03立管与YL-04立管在地下一层连通后在东边出户，YL-06立管与YL-07立管在地下一层连通后在北边出户。最终完成后的系统仅7根立管和4根出户管。雨水管出户后仅需设置4个1.6m深的雨水检查井。
由于虹吸式雨水系统管径较小、立管较少，所以，立管在建筑物室内所占的平面空间也比较小，按平均每根立管装饰完成后至少需要0.25面积计算，本项目安装虹吸式雨水立管所需的建筑面积如下：
S2＝0.25×[（22×1）+（（18×1）+（12×1）+（11×1）+（10×3）]＝23.4、总结
从以上对北京中关科贸中心重力式雨水系统和虹吸式雨水系统的设计分析及造价对比看，本项目应用虹吸式屋面雨水排水系统是既增强了系统的使用功能又非常经济划算。从系统布置上看，由于重力式雨水系统管径较大和工程量大，所以，其重力式系统的造价是虹吸式系统的二倍多；重力式系统大量的雨水悬吊管在机电安装空间内敷设需要安装坡度，这样既浪费了安装空间又增加了机电综合协调布线的难度；而雨水立管和出户管以及雨水检查井多，既增加了工程量又浪费了宝贵的建筑使用空间，本项目采用虹吸式雨水系统，仅减少的立管所占用的建筑实用面积就高达141.75，其价值已远远超过雨水系统的工程造价。
扩展阅读：虹吸排水施工方案
上海爱康虹吸排水施工手册
目录
一、施工方案1、施工流程2、施工前准备工作3、管道连接及安装4、对焊连接
5、管道固定系统安装6、屋面雨水斗安装7、溢流系统安装8、系统灌水试验9、竣工验收10、施工措施二、施工进度三、质量控制四、安全保障五、文明施工六、临时措施
七、主要机械及人员配备
虹吸式排水施工方案
1、虹吸式屋面排放系统和重力排放系统的比较
1.1虹吸式排放系统管道中的水为满管流，能很快的彻底排清层面积；重力排放系统靠重力作力，管道中的水为附壁流，排水速度慢，给建筑物造成安全隐患。
1.2虹吸式排放系统的水平管无需坡度，节省了安装空间；重力排放系统靠重力自流，水平管必须要有一定的坡度，浪费了安装空间。
1.3虹吸式排放系统只需要很少的雨水斗和雨水立管，节省了建筑材料；重力排放系统中，一根雨水立管连接的雨水斗数量一般不超过2个，所以需要大量的雨水斗和立管。
1.4虹吸排放系统的管材为高密度聚乙烯HDPE管材，管道质量轻、抗冲击、耐腐蚀、无热变形，是雨水排放系统的最佳选择。管道热热胀冷缩率仅为0.86%；重力排放系统管材一般为PVC，其缺点是不耐磨、易刮花、焊接不牢固、介缩率高，在一般工程中普遍使用，客户投诉不少。
1.5虹吸排放系统大大降低了管材的管径，降低了施工难度；重力排放系统则需要大管径管材，施工难度大。
一、施工方案
屋面雨水排放系统采用上海爱康公司虹吸式雨水排放系统，上海爱康公司的HDPE管材，焊接工艺以及虹吸原理为基础的排水系统，在材料选择、安装工艺及系统原理等方面为国际先进水平。
1、施工流程
施工流程图
施工准备工作
测量、放线、定位
管道焊接、管卡固定、现场预制、雨水斗安装
管道灌水试验
竣工验收
2、施工前准备工作
2.1人员组织配备充足和操作人员，成立专门的项目部施工管理。2.2挑选素质优良，具有上海爱康公司虹吸式雨水排放系统安装经验的工人参加项目部工作，并在上岗前接爱上海爱康公司应用工程师的技术培训。
2.3认真研读工图纸，与设计师及上海爱康公司工程师紧密配合，施工方案考虑周全。
2.4搭建临时设施，安排好材料及机械的合理堆放。2.5安排好有关仪器、机具、辅助材料的进场。
2.6对施工人员强化工程质量和安全文明施工等方面的督导。2.7支架电焊等工艺操作人员必须持证上岗。
2.8严格按照施工国图纸上的要求进行现场测量，并在管道安装
前进行再次复检验，确保管道安装完全符合施工图纸的要求和验收规范的要求。（注：如果现场管道固定支架在钢结构体上定位，则按现场定位进行操作。）
3、管道连接及安装
上海爱康公司虹吸式雨水排放系统HDPE管道的连接有对焊接和电焊管箍连接件连接两种连接方式。管道焊接严格按照上海爱康公司管道碰焊对接操作规程进行，管道对接处质量达到接口平直，焊缝均道同一轴向的方向进行，轴向差异误差不大于1毫米。
4、对焊连接
4.1对焊时一定保持焊接部位及焊接工具板的清洁度4.2根据施工时天气情况，掌握正确的焊接板焊接温度4.3焊接连接过程中要施加正确、均匀的力4.4焊接切断面必须是垂直的90°。
以下是对焊面容许的厚度一一近乎是管道厚度一半：管径mm对焊面mm32-753904110512551607201*以下是焊接操作压力参照直：管径Fmm压力Kg50756863975109015110221252816045201*7以下是焊接升温时间及焊接时间参照值：管道壁厚mm加热时间m20.540.961.581.8102.4122.
焊接时间m1.21.72.43.03.84.74.5电焊管箍连接件连接
电焊管箍连接用于现场焊接，改装，加补安装，修补。此种连接采用上海爱康公司独特的工具设备一一电焊包。安装前必须将管道的两侧表面用砂纸砂磨，再套上电焊管箍，接通电源，电焊包红灯指示亮，按黄色三角形按钮开始焊接，直到“V”按钮变绿，同时黄色标签弹出即为焊接完成。
5、管道固定系统安装
固定管卡安装质量达到横平竖直，即管道从上至下竖直面上为一直线。管卡位置水平面上一直线。
5.1水平固定装置
此项目均采用管径小于250mm的管道。
1）根据以下规则注意固定点：每个Y型接口需要一个锚固管卡，在最大管径的管道上，当两个Y型接口间距超过5米，需要增加锚固管卡，保证相邻两个锚固管卡间距不大于5米。
虹吸系统固定装置：
2）如果方钢间断，需要安装两个锚固管卡。3）每2.5米需要有一个连接房顶和墙面的连接件。4）检查每一个吊件及支架中是否已插入楔形固定件。
导向管卡的设置参照下表
5）如果坚固方钢导轨与天花板的距离超过50CM，我们必须每隔10M和方向改变的地方做防止水平位移的措施
5.2垂直固定系统
每5米有一个锚固管卡，每15倍管径有一个导向管卡。到达混凝土路面之前必须有一个固定点。
如果管道处于阳光直射下，必须按照下列方法安装：
1）坚固点：
每个Y型三通都需要1个紧固点，对于大的管径，当2个Y型三通之间的距离超过3M时，我们必须增加紧固点至少使2个紧固点不通相距超过3M。末端的雨水斗和水平管（悬吊管）接入立管的地方必须有紧固点。
2）导向管卡：
管径超过125MM（含125MM）的，每隔0.8M需要一个紧固点，超过160MM的每隔1.2M需要一个紧固点。
6、屋面雨水斗安装
目测检查连接方式是否正确，选择的雨水斗是否和设计一致。雨水斗必须水平安装，管道内不得有脏物。取下盖板检查雨水斗内部。如果雨水斗不是出厂时装配完整的，必需检查管道内部标线和雨水斗灰色连接处标线成一直线。屋面雨水斗安装质量达到密封、水平、牢固，雨水斗面与屋顶檐沟面同一标高。雨水斗位置等距一直线。漏水斗上与檐沟面下与管道连接做到牢固密封不漏水。
本项目有钢制天沟和混凝土天沟两种：6.1混凝土天沟安装雨水斗其安装尺寸如下：
沥青屋面雨水斗的防水处理需与专业防水厂家紧密配合，其安装示意图如下：
6.2钢制天交通安装雨水斗其安装尺寸如下：
安装时在钢制天沟上按照雨水安装片尺寸开口，再采用氩弧焊将雨水斗安装片焊接在天沟上。以保证安装质量及外观最好。
7、溢流系统安装
本项目采用在天沟上开设溢流口的方式产现溢流。
溢流口
8、系统灌水试验
管道安装完工，严格按照国际及DIN标准验检，保证每一接口处不渗水不漏水，进行渗漏检验。
9、竣工验收
本公司配合总包工程进行竣工验收。
10、施工措施
10.1将有专门的上海爱康公司雨水虹吸系统工程师负责设计图转化为施工图的工作。以及现场施工指导，解决各种操作问题，及对工人规范施工的监督。
10.2展厅屋面雨水管道安装工程，从安全、保质为目的，选用搭建固定脚手架方案，这样操作工人可以在一个稳固的作业平台上实施管道碰焊对接、管卡固定和管道整体安装的操作，既保证了质量，同
时大大增强了旗的安全系数。
10.3脚手架的搭设将严格照施工规范实施
二、施工进度
根据大剧院整体施工进度要求具体执行雨水系统安排的工程进度计划，配合个分包及总包按时保证完成屋面雨水排不同放管道安装工程的施工任务。
三、质量控制
3.1本公司质量控制实行四级管理制：（1）公司质量监督部对项目部。（2）项目部对班组
（3）班组之间（即下道工序对上道工序）。（4）班组自检。
3.2质量保证体系
公司质量监督部项目经理施工员技术员安全员质量员材料员安装一队安装二队焊接一队焊接一队脚手架搭建队严格按照设计要求和施工规范进行安装施工，做好技术交底，图
纸会审，技术核定等工作。施工中对每道工序实施班组自检，并做好自检记录。
做好上下道工序间的交接验收工作，在确认上道工序合格后，经项目部质量员签字认可后，才能进行下道工序的施工。做好材料的检验工作和对成品的工作，确保施工过程中所用管材全部符合质量要求。
认真做好施工记录，按工程技术档案要求做好资料档案整理工作，设专人管理图纸及技术资料。严格执行工程质量惩罚制度，争创全优工程
四、安全保障
进入施工现场必须戴好安全帽，施工操作穿安全鞋和戴安全手套。
安全须知及处罚制度，警告标志明确写在指示牌上及设置在
醒目处。
高空作业人员必须系安全带，脚手架四周设置安全网。施工人员严格按照施工安全操作规程进行施工，专业工程必须持证上岗。
机具操作实行专用机具专人保养，保持机具性能良好严禁日常保养不利或人为操作不妥所造成的机具损坏。
注意用电安全，严禁非专业人员操作配电系统，配电系统设置设备使用需符合国家规范。
注意防火安全，尤其是HDPE管材的堆放焊接现场，须加强防火意识，器材的配置及安全管理。施工场所严禁吸烟。若发生赶工加班夜间施工，须保证足够的照明亮度。
五、文明施工
保持旗现场有条不紊的施工程序，保证编余人员工地的清洁。操作人员不准吸烟，随地吐痰等对不良的卫生行为实行处罚制度。
操作人员在工场的居住，烧煮须服从整个工场施工现场的安排和总包公司的要求。
六、临时措施
工地临时措施主要包括仓库（用于材料及机具的堆放）办公室（用于项目部的管理运作）休息室（用于施工人员的休息）三个部分，（是否在工地居住，烧煮，服从统一规定）
注意临时措施的消防工作，尤其是仓库堆放的防火工作，增设临时设施的配置。
加强临时设施的管理工作，包括材料及机具的堆放管理，人员休息时间的管理，安全管理等。
七、主要机械及人员配备
1.主要机械：电焊机1台管材切割机1台电焊包1个等等若干
2.人员配备
电工1人管道安装工5人辅助人1人
注：人员配备为暂定，具体安排根据实际工程进度加以调整。
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