[鲁班奖]虹吸式雨水系统(不锈钢管)施工工法_secret

xx公司

1前言

随着大跨度、大面积的建筑日趋增多、对建筑空间的要求不断提高，虹吸式 雨水系统安装技术在全球范围内得以迅速应用和不断提高。

xx公司联合设计单位开展科技创新,经过多项工程的实践应用，总结形成了虹吸式雨水系统(不锈钢管)施工工法,其作为密闭的内排水系统,与普通重力流作用相比，效果明显,技术先进,有明显的社会效益和经济效益。xx市xx全民健身活动中心体育场的屋面全部为钢结构屋面,排水量大,采用了虹吸式雨水系统,不锈钢管道, 氩弧焊接技术，属于本工法应用的典范。

2工法特点

2.1雨水斗采用不锈钢材质。雨水斗和天沟采用氩弧焊接的连接方式，能确保雨水斗与天沟连接的密封。

2.2虹吸式雨水斗有结构独特的空气挡板，空气挡板不仅能有效地阻止空气进入尾管，并且对由空气挡板下面流入管尾的雨水具有整流作用。

2.3管道采用不锈钢管道, 具有优异的抗腐蚀性能，安装时无需做防锈处理，系统具有较好的自清作用。

2.4排水实现满管流，从而节省材料、节省空间、减少了各专业之间的交叉作业，使建筑外形美观，节约资金。

2.5管道连接采用氩弧焊接, 操作及观察较方便，容易实现焊接过程的机械化和自动化,并有防止焊材氧化的特点。

3适用范围

适用于大面积、大跨度屋面的排水。

4工作原理

虹吸式雨水系统依靠虹吸式的雨水斗在天沟水深达到一定的深度时实现气水分离，利用建筑物的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经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。从而进入虹吸状态，整个管道呈现满流，实现其迅速、高效的排水功能。该系统一般由虹吸式雨水斗、管材(悬吊管、立管、排出管)、管件、固定件组成。

5施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程图

施工前准备 配合土建、钢结构预留预埋 管道安装（悬吊管、立管安装） 支架制作安装 雨水斗安装 埋地管安装 竣工验收 系统灌水、通水试验 资料整理

图5.1-1虹吸雨水系统工艺流程图

5.2 操作要点 5.2.1 套管安装

钢套管：根据所穿建筑物的厚度及管径尺寸确定套管规格、长度，下料后套管内刷防锈漆一道，用于穿楼板套管应在适当部位焊好铁架。管道安装时把预制好的套管穿好，套管上端应高出净地面20mm,厕浴间高出净地面50MM,下端与楼板面平。预埋上下层套管时，中心线需垂直，凡有管道煤气的房间，所有套管的缝隙均应按设计要求用防火材料严密处理。

图5.2.1-1套管安装图

5.2.2 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：

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。

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支架。其使用寿命不低于虹吸式屋面雨水排放系统的使用寿命。

4管道支吊架应固定在承重结构上，位置正确，埋设牢固。 5管道的支、吊架间距及设置要求要满足规范要求。

6不锈钢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。

5.2.3 雨水斗安装：

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。

2虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。

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。

4接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。

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。

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。

7安装在不锈钢板天沟(檐沟)内的雨水斗，采用氩弧焊与天沟(檐沟)焊接连接。雨水斗与雨水管道连接时，采用不锈钢卡箍连接。

图5.2.3-1雨水斗安装图

5.2.4 不锈钢管道安装：

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。 2 管路的定位准确，特别是弯头、大小头、三通等处的定位。水平管的标高不能任意的变动，以免影响虹吸条件。

3 管道在焊接前，对所使用的管材及焊接材料必须进行查核，确认与合格证件相符方可使用。

4 管子对接焊缝与支架、吊架边缘之间的距离不应小于50mm，同一直管段

上两对接焊缝中心面间的距离：DN≥150时不应小于150mm，DN＜150时不应小于管子外径。

5不宜在焊缝及其边缘上开孔，当不可避免时，应对开孔直径1.5倍直径范围内的焊接缝进行无损检验，确认焊缝合格后方可进行开孔。

6管子或管件对接缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10％，且不应大于2mm。

7不等厚对接焊件组对时，薄件端面应位于厚件端面之内，当内壁错边量超过厚度的10％时，应对焊件进行加工。

8 管道焊接工艺参数

焊缝焊接工艺参数 表5.2.4-1

管道直径（mm） φ38-φ57 φ76-φ133 φ159-φ406 焊接层次 焊条直径 1 2 2 2.5 2.5 3.2 焊接电流（A） 70－80 65－75 90－100 焊条角度 随焊接空间位置不断变化 1）管径大于219mm，管壁大于6mm时，每层焊缝的厚度是焊条直径的0.8－1.2倍，每层厚度不宜大于4mm。

2）管子对口的中心线偏差的允许限度：管子直径小于100mm时，管子对口的中心线偏差不得大于1mm；管子直径大于100mm时，管子对口的中心线偏差不得大于2mm。

3）管道对接时错口不大于1mm，错口总长度不超过周长的1/10，并保证同心度。焊道平整圆滑，焊缝的加强高度及焊缝加强宽度保持一致，并符合设计图纸要求。

4）焊缝加强面高度和宽度

焊缝加强面高度、宽度参数表 表5.2.4-1

壁 厚 σ（mm） 焊缝加强高h（mm） V型坡口 焊缝宽度b（mm） 盖过每边坡口约1～2mm 3～4 1±1 5～6 5）管路焊接前清 理焊口，不能留有油漆等杂物。焊条的强度选择要不低于母材强度和化学成分。焊缝用全熔透式，插入部分不能超过管壁厚度，焊道最少要两层。环境低于－17℃，不可进行焊接。焊接点要层式、水纹一致。当完成第一道焊道后，清理焊面焊渣后再焊第二层。

图5.2.4-1雨水管道安装图

5.2.4 埋地管安装

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。

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铸铁管可直接铺设在未经扰动的原土地基上；当不符合要求时，在管沟底部应铺设厚度不小于100mm的砂垫层。

图5.2.5-1雨水管埋地出户安装图

6材料与设备

6.1 材料

6.1.1本工程采用不锈钢管材料。用于同一系统的管材和管件及虹吸式雨水斗的连接短管应采用相同材质，各种管材的验收均符合现行的验收标准。

6.1.2各种角钢、槽钢及各种配件在进场后认真检查，必须符合国家标准，有质量技术要求并有产品合格证。

6.1.3雨水斗应采用经水力测试的虹吸式雨水斗，且带有防涡流装置。

图6.1-1雨水斗外观图

6.2 设备

主要施工设备需用计划表

主要施工设备需用计划表 表6.2-1

序号 仪器设备名称 型号 规格 数量 国别 产地 已使用台时数 用途 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 氩弧焊机 电焊机 Wse350 300A 2 2 2 1 1 4 1 3 2 4 4 4 1 1 成都 广州 广州 广州 上海 上海 成都 德国 上海 广州 上海 上海 广州 东莞 上海 2 2 2 1 1 4 1 3 2 4 4 4 1 1 2 不锈钢管焊接 焊接支架 切割管道 支架制作 支架开孔 磨光 不锈钢开坡口 固定支架安装 雨水斗用 支架用 吊装管道 吊装管道 烘烤焊条 水平测量 水平测量 管道切割机 Y100L-2 双头砂轮机 台钻 角向砂轮机 坡口机 冲击电钻 手枪钻 φ250 φ12 φ100 ，125 DN100～DN200 BOSS φ6.5 1t 2t 500℃ S3 10 手提式磨光机 11 12 13 14 15 手拉葫芦 手拉葫芦 烘箱 水准仪 精密水平尺 0.10/1000 2 7质量控制

7.1管道安装控制：

7.1.1管道的材质、规格、管径应符合设计要求。各类管材应符合相关产品标准。 不锈钢雨水管道安装的允许偏差和检验方法按照下表执行。（见下页） 7.12虹吸雨水系统施工严格按照《吸式屋面雨水排水系统技术规程》ECS183-2005执行。

管道安装的允许偏差和检验方法 表7.1-1

项次 1 2 项 目 坐 标 标 高 塑料管 横管纵横方向弯曲 每1米 全长（25m以上） 每1米 钢管 全长 ≧25m 立管垂直度 塑料管 钢管 管径≦100mm 管径﹥100mm 管径≦100mm 管径﹥100mm 每1米 全长（5m以上） 每1米 全长（5m以上） 允许偏差（mm） 15 ±15 1 ≯38 1 1.5 ≯25 ≯308 3 ≯15 3 ≯10 用吊线和尺量检查 用水准仪（水平尺）、直尺、拉线和尺量检查 检验方法 3 4

7.1.2管道施工应满足相应材料施工工艺及规范要求。 7.2雨水斗安装控制

7.2.1雨水斗安装位置应符合设计要求。雨水斗边缘与屋面之问连接处应严密不漏。

7.3固定件安装控制

7.3.1雨水管的固定件应固定牢固，固定支架应设置在承重结构上。 7.4系统密封性要求：

7.4.1雨水斗安装后、管道灌水试验必须合格。

7.4.2主立管、水平管及干管均应做通水试验，排水应畅通，无堵塞。

8安全措施

8.1 认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定，条例， 结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人民的职责，抓好工程的安全生产。

8.2 施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标示。

8.3虹吸雨水的安装，大部分是登高作业；距地面超过 4 米时，必须用龙门架搭设操作平台，平台必须坚固耐用，经安全员验收合格后方可使用。另外平台作业人员必须戴安全带、安全帽等保护用品。

8.4 氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。

8.5 施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。

8.6 电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电气线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。

8.7 施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。 8.8 室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。

8.9 建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。

9环保措施

9.1 成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度， 做好交通环境疏导,充分满足便民要求,认真接受城市交通管理,随时接受相关单位的监督检查。

9.2 将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内,合理布置、规范围挡，做到标牌清除、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

9.3 对所有机具进行噪声检测，将杂声排放控制在国家标准允许范围之内。减少夜间施工，防止扰民。

10效益分析

10.1 本工法的雨水立管大量减少、雨水斗数量少。埋地管和雨水检查井少，土方开挖工程量减少。

10.2 虹吸雨水斗是一项新技术，专利产品，该系列雨水斗是经过国家计量院认证的产品，单斗最大流量为6～120L／s，适用于各类工程屋面。雨水斗斗体采用304不锈钢板冲压成型，反涡流装置及导流罩采用硅铝合金精密铸造，其紧固螺栓均采用不锈钢制作，出水短管管材材质选用不锈钢，其寿命可达50年以上。

11应用实例

11.1xx市中心医院医技楼建筑面积12000 ㎡，2007年6月开工，2008年6月竣工：其中裙楼雨水系统为虹吸雨水系统,共设8趟虹吸式雨水系统，25个虹吸雨水斗。获内蒙古自治区草原杯工程。

11.2x办公及商务中心建筑面积78000㎡ ，2008年5月开工，2010年5月竣工：其中宴会楼屋顶排水系统采用虹吸雨水系统,共设19趟虹吸式雨水系统，

35个虹吸雨水斗,获国家优质工程。

11.3xx活动中心-体育场，建筑面积100451㎡，2008年9月开工，2011年6月竣工：所有雨水系统均采用虹吸雨水系统，其中体育场屋面共设12趟虹吸式雨水系统，44个虹吸雨水斗、商业及飘带共设8趟虹吸式雨水系统，24个虹吸 雨水斗，每个雨水斗处设置溢流口，经过一个雨季的使用，虹吸效果达到设计要求,满足使用功能,工程准备申报“鲁班奖”。