HDPE虹吸式雨水管道安装工艺

1、HDPE虹吸式雨水管道安装工艺一、工作原理虹吸现象我们在日常生活中经常可以看到。如下图所示，我们把一根港满水的塑料管用 手指堵住两端分别放入鱼缸和水杯中，同时放开手指，由于两个液画存在高差hl,此高差 部分水在重力作用下流向水杯，从而使上部塑料管内产生负压，鱼缸内水就会被吸入塑料管, 水就会不断的从鱼缸流向水杯。这就是虹吸现象。当鱼缸与水杯液面高差越大时，塑料管内 水流速度越大，排水越迅速。虹吸式雨水排放系统正是利用这一原理，利用建筑物屋面高度所形成的水头来实现虹吸 排水。降雨来临时，屋而逐渐形成积水，由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗，当屋而雨水 高度达到一定高度，通过控制进入雨水斗的雨水流量

2、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，当雨水通过管道 变径时，在此处产生负压，加速雨水的排放速度。2、工作状态虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般 较小，悬吊管雨水流态是有自由液而的波浪流。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，直至出现水的单相流状态。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（根据不同的雨水斗产品设计而不同），雨水 斗逐渐开始有空气

3、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。在整个降雨过程中，随着降雨量的增加或减小，悬吊管内的压力和水流状态会出现 反复变化的情况。与悬吊管相似，立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流，气水混合 流过渡，最终在虹吸作用形成的时候，出现接近单相流的状态。3、系统组成雨水斗一般来说，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,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

4、。 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，雨水通过格栅盖侧而进入雨水斗，当屋而汇水达到一定高度 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。系统管道管道作为虹吸式屋而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,

5、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。目前虹吸式雨水管道系统一般采用镀锌无缝钢管沟槽管件连接、不锈钢管或HDPE管粘 接。北京某工程虹吸式雨水排放系统就选用镀锌无缝钢管，连接方式为沟槽连接。镀锌无缝 钢管作为传统的管道材料能够满足虹吸式雨水系统的承压要求和防火性能。但普通的沟槽连 接管件不能满足系统抗负压要求，如下列条件：因此必须采用专门设计的抗负压的沟槽管件，在正负压不同状态下，通过不同的密封点 而保证系统的密封性。同时沟槽管件中管头缝隙还可以消除因热胀泠缩而产生的管道位移。 如下图所示：因此必须采用专门设计的抗负压的沟槽管件，在正负压不同状态下，

6、通过不同的密封点 而保证系统的密封性。同时沟槽管件中管头缝隙还可以消除因热胀冷缩而产生的管道位移。 如下图所示：4、系统安装雨水斗安装雨水斗的安装位置应满足以下要求：（1）雨水斗离墙至少1米。（2）雨水斗之间距离一般不能大于20米。天沟雨水斗安装：在屋而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 与面板顶而标高保持一致，同时用混凝上封堵尾管与预留洞之间的空隙。在混凝上封堵完成 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。管道安装镀锌无缝钢管采用卡

7、箍连接，按照设计坐标、标高位置，现场实测尺寸进行划线切割、 下料，预制管道。管道断口需用钢锂挫掉毛刺进行防腐处理，用专用滚槽机压出槽口，将两 段管段对齐用专用卡箍卡紧。按管线坐标位置放线安装固定支吊架将管段水平吊装。严格按 图纸施工，特别是变径位置必须在设计位置的±0. 20m之内.检验与试验在系统管路安装完成后，排水管道按规范要求做濯水试验。系统港水试验合格后，还需 要做排水性能试验。虹吸式排水系统可以采用以下三种实验方法：（1）、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

8、 米，供水量应知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 而的转变量并计算：排水能力（升/秒）：水容积转变量/ 30秒。（2）、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 应知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。（3）、采用降雨时实际观测来计算雨水的排水能力的方法。降雨量依据当地气象部门监 测数据。5、技术要点虹吸式屋而雨水排放系统，系统排水管道均按满流有压状态设计，因为整个系统的正

9、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。水的持续流动性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。一方而对于管壁形成极大的冲击，另

10、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。某工程为超高层建筑，为保证整个系统的安全，虹吸式雨水系统管道材质选用镀锌无缝 钢管，而无缝管成品管件中没有45°三通，为此为满足系统要求，我们自己精细加工出各 种规格的45°

11、;三通，压完槽后进行二次镀锌处理，解决了无缝管成品管件中没有45°三通 的问题。（如图为我们加工的三通用于系统安装中）。气水混合流的影响当系统管道内形成虹吸作用时，由于可供使用的管道管径不一定恰好是计算所得的管径 尺寸，因此管道内部会有很多溶解在水中的小气泡，并不是完全理想化的液体单相流。这些 微小气泡在流动过程中会逐渐释放，然而这种气水混合流而非气水两相流的流态，仍可以被 看作虹吸作用，是允许存在的状态，并不影响虹吸作用的形成，也不影响系统的排水能力。 影响管道内水的流态的另一个重要因素是系统内各部分的负压，负压过大时会导致管内流速 过快，发生气蚀现象，对于金属管道产生极大伤害。同

12、时负压过高，系统内小气泡会在负压 作用一卜破裂使管道系统产生剧烈震动，减少系统使用寿命。因此在虹吸式雨水管道计算时 要求管道内负压不超过（气蚀临界值约为）。但是，溶解在水中的气泡并不意味着管道内的气团。如果排水管道内，中间部分是气团, 沿壁部分是水流，这样就是传统重力雨水排放系统的管内流态。管道内气团的存在，严重影 响虹吸作用时管内满流状态的形成，水流在管内的充满度相当低，大大减小了系统的排水能 力。系统的一体性和密封性为保证虹吸排水的产生和持续作用，就要求从雨水斗到管道系统的整套排放系统必须是 一体的，各部分紧密相连。如果雨水斗有一个完全敞开的入口，空气就会在水流旋转作用的 带动下，从入口出

13、进入整个雨水排放系统，这样就根本无法形成满流的虹吸状态，整个系统 也不再是高效的虹吸式排放系统了，实际上已经作为一个传统的重力式排水系统在工作了。 但是，重力式排放系统为了达到比较好的排放效果，在安装管道时要求悬吊管的最小坡度为 2%。而虹吸式系统的悬吊管安装坡度为零，没有重力势能的作用，整个系统无法有效进行 排水。因此，只有当雨水口的入口处半敞开时，才能有效阻止空气随时进入系统，当斗前水 深满足一定要求时，能够形成水封，完全隔断空气，迅速形成虹吸作用。除了必须保证入口 处有效阻止空气进入，还必须保证系统管道中没有空气进入。所以，另一个要求就是系统的 完全密封性，要保证管道无渗漏。因为在虹吸作

14、用时，管道内的水流是压力流的状态，一方 而管壁承受压力，承插口处同样受压，容易发生渗漏：另一方而，一旦发生渗漏，则管内压 力状态改变，影响正常的虹吸作用。6、效益分析传统重力流雨水排放系统与虹吸式雨水系统相比管道内雨水流态是不一样的。在重力流 系统中，水沿着立管的管壁流下，中间形成空气柱，在悬吊管段水依靠重力非满管水平流动, 一般情况下，管材断面约1/3为水，2/3为空气。如下图：根据建筑给排水设计规范第4. 9. 20规定，重力流屋面雨水排水管系的悬吊管应按 非满流设计，其充满度不宜大于，管内流速不宜小于0.75m/s。且坡度不宜小于,需要 较大的悬吊管管径和坡降。同时为了在同一根雨水管上的

15、各个雨水斗的雨水能够正常排放, 因此限定一根雨水悬吊管的雨水斗的数量不得超过4个,这也致使了雨水悬吊管和雨水立管 数量的增加，同时增加了屋面荷载，也增加了工程的造价。重力流屋面排水系统受其水力特 性的限制，造成排，水立管多，管径偏大，排水能力偏小，关于大面积工业厂房及公共建筑 屋面排水系统那么更显突出。同时，由于悬吊管需要必然的坡度，将阻碍建筑空间的利用。某工程地下建筑面积6万平米，排出室外的地下一层雨水管道跨度长，按重力流大部分 的雨水管道坡度按计算坡降有40公分，选用虹吸式雨水排放系统后，由于雨水管道无坡 度要求，管径又缩小，大大提高了地下室空间的利用。为地下室错综复杂的机电管线排布提 供

16、了便利。由于虹吸式雨水系统管道排水均按满流有压状态设计，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，也即排出同样的雨水流量，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。由于虹吸排水系统中雨水悬吊管内水流在负压抽 吸作用下流动，悬吊管可做到水平无坡度敷设，悬吊管接入雨水斗的数量不受限制，可以减 少雨水立管的数量，便于建筑空间的利用。某工程原设计的重力流雨水系统雨水立管数为22根，采用虹吸式雨水系统后雨水立管 由原来的根减少到12根，同时由重力流雨水系统中系统最大管径DN250减小到虹吸式雨水 系统中系统最大管径DW50。虹吸式雨水斗排水量远远大于普通重力流雨水斗，能够迅速排出屋而雨水，雨水斗前水 深较浅，降低了建筑物物而荷载的要求，能够大大节约工