浅谈公共建筑的屋面雨水排水方式

刘林

摘 要：公共建筑的屋面雨水排水问题是公共建筑施工建设的重要课题。文章刍议公共建筑屋面雨水排水方式及设计方案，通过数据分析、实例对比等方法，抛砖引玉，意图为公共建筑的屋面雨水排水提供更加合理的设计参考。

关键词：公共建筑；屋面；雨水排水；虹吸

屋面雨水排水系统应迅速，及时地将屋面雨水排至屋外雨水管渠或地面屋面，雨水排水方式为外排水和内排水两类。外排水是指屋面不设雨水斗且建筑屋内部没有雨水管道的雨水排放方式。内排水是指屋面设雨水斗且建筑屋内部有雨水管道的雨水排放方式或排水系统。内排水系统由雨水斗、方形雨水管、立管、排出管和检查井组成。

现在大部分的建设工程采用了内排水的排水方式，而内排水主要分为重力流技术和压力流（虹吸）技术，目前国内绝大部分屋面仍采用重力流技术排水。重力流排水系统是雨水由天面天沟汇集后经雨水斗下接的立管靠重力自流排出。这种系统管线并不能被水完全充满。

虹吸-压力流是目前国际上最先进的虹吸技术，原理就是依靠特殊的雨水斗的设计，实行汽水分离，从而使雨水立管中为满流状态，当立管中的水达到一定的容量时，虹吸作用就产生了。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以令人惊奇的快速排除屋顶上的雨水。

下面就以莱州市民活动中心工程为案例，实际比较一下公共建筑的大型屋面雨水的排放宜采用哪种排水技术。本工程为单体建筑，建筑面积为6.3万平方米，共6层，外立面为玻璃和石材幕墙，为了不破坏整个外立面的效果，雨水立管只能从楼内铺设。屋面设有采光井，分为上下弦结构，面积共计1700.1平方米，设计院原先屋面雨水排放采用重力流技术，后来甲方经过考察以及对室内面积使用效率的考虑，与设计院沟通后将排放方式变更为虹吸式雨水排放。下面将两种排水方式的相关的技术指标进行比较。

通过上面的表格分析可以看出，虹吸式雨水排放与传统雨水系统相比，虹吸雨水系统管径小，排水量大，立管少，对建筑立面和空间影响小。

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，因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。同时，当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高，因此系统具有较好的自清作用。而重力式排水设计计算不按满流计算，雨水悬吊管的敷设坡度不得小于0.005。虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量，也即排除同样的雨水流量，采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。虹吸排水系统其实质是一种多斗压力流雨水排水系统，因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少。虹吸式雨水排放通过对管道的管径、高差的控制，可以实现对管道内雨水的流态的控制，使系统大部分时间工作在虹吸压力满管流的流态。使管道内满管流形成一定的负压，斗前水面受到管道内外压差的作用，增大了管道的流量，大大增强了雨水系统的排水能力。

虹吸排水的施工要点：

（1）雨水斗安装：雨水斗的安装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。雨水斗是整个虹吸系统的关键部分。对于整个虹吸式屋面雨水排放系统而言，最主要的就是要避免空气通过雨水斗进入整个系统。如果空气直接进入雨水斗，会在管道内形成气团，这样会大大降低系统排水效率，最终和传统重力式排水系统一样。

现以市民活动中心混凝土屋面用雨水斗为例说明雨水斗的安装。雨水斗以不锈钢底盘、夹圈、空气挡板等几个部件组成，不锈钢底盘固定安装在天面，上面安装空气挡板，下面有接尾管的短节，因而雨水斗的定位安装就是其不锈钢底盘的定位安装。不锈钢底盘起“承上启下”的作用。安装前要注意核实定位尺寸及标高。不锈钢底盘安装，有两种方式：方式一，预埋，在土建天面施工完成配筋后，根据楼板的厚度确定不锈钢底盘安装高度并固定，确保在混凝土灌浆时，底盘不发生移位，封堵好排水口，防止混凝土灌入排水口；方式二，预留，在天面雨水斗安装位置由土建预留孔，后安装不锈钢底盘。本工程采用预留孔的方式。因为雨水斗的数量不多，安装单位没有必要投入太多人力长期配合土建预埋，而且预埋后的雨水斗底盘螺钉容易在土建施工过程中被破坏。不锈钢底盘在天沟安装完成后进行防水卷材施工。防水卷材在不锈钢底盘处要精心施工，既要留出排水口的空间，又要敷满底盘的其余部分，然后上紧夹圈以确保不渗漏。夹圈有一定厚度的向上卷边，屋面找平层应做到夹圈边缘。夹圈安装后，应封堵好排水口，并做好夹圈和底盘的保护（特别是底盘上安装空气挡板的螺栓），待到屋面土建施工全面完成、清洁后再安装空气挡板，完成雨水斗的安装。

（2）水平管与立管的安装管线的安装关键是定位准确，特别是弯头、大小头、三通等处的定位。要注意系统图中标注的所有管道长度的度量均以管道中心为准，所有弯头、三通、变径接头均以与联接管中心交点为准。要特别注意水平管的标高不能任意变动，以免破坏虹吸条件。再有，要特别注意管道的配置，因为液体在管道中沿着管壁流动，当条件具备产生虹吸时也有一个过程：由重力流发展为脉冲流，再发展为气液混合流，最后为满管流。因此，施工过程中要注意正确配置管道，采用“顺水”方式，保证管道不进入空气。

（3）尾管的安装关键是尾管的安装时间应放在“最后”，即必须在天面全部土建施工完成、清洁后，与雨水斗的空气挡板同步施工，以完成整个虹吸系统的施工。因为尾管过早的连接，会使虹吸系统的管线过早投入运行，而天面的水泥沙浆等会随雨水流入并在水平管与立管管壁凝固结块，而使虹吸系统失去其功能，一旦造成这种情况，处理起来代价很高。

重力流排水系统是传统的屋面排水方式，具有设计施工简易，运行安全可靠的特点，其缺点是管道设置相对较多，占据空间位置较多，虹吸屋面雨水排水是近几年推广应用的一项新技术，它的优势是管道系统相对较少，节省管材和建筑空间，由于虹吸作用产生“满管流”，使系统排水量能够满足最大的雨水量。

综上所述，我们认为；对于大型公共建筑屋面雨水排水采用虹吸排水技术是较好的选择。

参考文献

[1] 黄晓家，赵雨舟，高敬，马宁.我国屋面雨水排水技术应用的研究与发展[J].给水排水，2007，33（2）.