摘要：目前，屋面雨水排水系統設計可采用兩種系統。一種為國內通常采用的傳統重力式雨水排水系統(以下簡稱重力式排水系統);另一種為近十幾年來國際上迅速發展起來的虹吸雨水排水系統。結合南京南站項目工程實例，充分論述了虹吸雨水排水的優越性，能加快排水速度，減輕結構荷載。虹吸雨水排水系統將成為大屋面排水系統的流行趨勢。
　　關鍵詞：大屋面結構;虹吸雨水排水
　　Abstract: This paper combined with the Nanjing south station project examples, discusses the advantages of the siphonic roof drainage, it can accelerate the drainage speed, reduce the load on the structure. Siphon rainwater drainage system will become big roof drainage system trends.
　　Key words: large roof structure; siphon rainwater drainage
　　中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)
　　一、前言
　　京滬高鐵南京南站站房工程主要由地下二層、地上三層組成，局部設有不同標高的夾層空間，其中地下一層一部分和地下二層為南京地鐵一、三號線的站臺層和站廳層。工程總建筑面積387327平米，其中主站房面積281109平米，無站臺柱雨棚106218平米。
　　南京南站屋面網架造型為周邊低中間高，四周均懸挑于柱外，其中南北向懸挑達30m，形如大鵬展翅，覆蓋了整個南京南站建筑物。
　　南京南站大屋面面積巨大，其中南北向懸挑達30m，南北長度451.2m，東西寬度210.65m,面積達10萬m2，柱間距最大達72m。所需排除雨水量大且屋面雨水的匯集極不均勻，針對大屋面結構形式，以及結合傳統重力式排水系統和虹吸雨水排水系統的特點對比，大屋面采用了虹吸雨水排水系統。
　　二、虹吸雨水排水系統特點：
　　結合傳統重力式排水系統特點分析一下虹吸雨水排水系統的特點。
　　(一)重力排水系統的特點：
　　1、雨水立管數量多，每個系統最多只能帶4個雨水斗。
　　2、雨水管管徑大，二次結構負荷大。
　　3、雨水懸吊管須有坡度因而占據的建筑空間大;
　　4、因為是重力流，重力排水系統建筑使用性、靈活性較差;
　　5、連接立管的埋地管數量多，地下工作量較多;
　　6、整個系統的工程造價較高。
　　(二)虹吸雨水排水系統的特點：
　　虹吸雨水排水系統也稱為負壓法。系統由反渦流結構的雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、雨水出戶管組成。
　　該排水系統主要工作原理是在降雨初期，屋面雨水高度未超過雨水斗高度時，整個排水系統工作狀況與重力排水系統相同。隨著降雨的持續，當屋面雨水高度超過雨水斗高度時，由于采用了反渦流結構的雨水斗，這種結構的雨水斗最大的功能就是在淹沒狀態下只進水不進氣，防止產生旋渦，使得系統中排水管道呈滿流狀態，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的勢能，在雨水連續流經雨水懸吊管轉入雨水立管跌落時形成虹吸作用，并在該處管道內呈最大負壓。屋面雨水在管道內負壓的抽吸作用下以較高的流速被排至室外。
　　由于該系統排水管道均按滿流有壓狀態設計，因此虹吸雨水排水系統中雨水懸吊管可做到無坡度敷設，而當產生出虹吸作用時管道內水流流速很高，一般可達5-10m/s，因此系統具有較好的自清作用。但設計時為了控制噪音，不宜采用過高的流速。虹吸雨水排水系統中排水管泄流量要遠大于重力排水系統中同一管徑排水管的泄流量，也即排除同樣的雨水流量，采用虹吸雨水排水系統的排水管管徑要小于采用重力排水系統的排水管管徑。虹吸雨水排水系統懸吊管可安裝雨水斗數量不限，其實質是一種虹吸式雨水排水系統。
　　三、適用范圍
　　虹吸雨水排水系統主要應用于各種屋面雨水排水系統中，它具有管徑小，流速高，排水速度快，管路系統安裝無需坡度，安裝方便，并具有管網自清作用。在現代建筑中，科學技術的發展、新型材料的應用，人們對建筑的實用性、美觀性的要求越來越高，因此，虹吸雨水排水系統具有廣泛的發展前景和空間，特別是在廠房、機場、體育館、展覽館等建筑中適用性將日益體現。
　　四、工藝原理
　　工藝原理我們以下面的小試驗作以說明。如下圖：這是一套設計的虹吸雨水排水和無壓流相互交替轉換的試驗。試驗過程：將地面上的水箱充滿水，打開循環水泵，同時打開上、下水管路上閥門，讓水處于正常循環過程中，然后調節進水閥門，使雨水斗從非淹沒狀態向淹沒狀態轉換。在淹沒的一瞬間水流速加快，排水管中氣泡排光，處于滿流狀態。適當關小閥門，上部水箱的水位低于雨水斗上沿時，系統進氣虹吸破壞，管路系統轉換為重力流狀態。
　　從這個試驗，我們可以更深刻地了解到虹吸排水形成的條件，虹吸式雨水斗的特殊作用，虹吸式排水系統并非始終處于虹吸雨水狀態，而是隨降雨量的大小在虹吸雨水和重力流之間不斷轉換的過程，另外可以看出虹吸形成后排水速度明顯加快許多。
　　五、工藝流程及操作要點
　　(一)HDPE管道對焊操作工藝：
　　熱熔對焊的操作在地面進行，一般在預制階段使用。虹吸雨水系統管道的安裝使用熱熔對焊機，由行走架、操作臺、電熱板、電動銑刀、夾具組成。使用220伏.50赫茲單相交流電源。電熱板常用焊接溫度為210℃±10℃，適合的操作氣溫為-10℃~40℃。
　　1、焊接準備
　　用干凈的布清除兩管端污物。
　　根據不同的管徑選用相應的夾具及托架，將要焊接的管材置于夾具及托架上，使兩端伸出的長度相當，在滿足銑削和加熱的要求下應盡可能短，通常為25~30mm。若必要，管材
　　機架以外的部分用支撐物托起，使管材軸線與夾具中心線處于同一高度，然后用夾具固定好。
　　置入銑刀，先打開銑刀電源開關，然后緩慢合攏兩管材焊接端，并加以適當的壓力，直到兩端均有連續的切屑出現后，撤掉壓力，略等片刻，再退開活動架，關掉銑刀電源。
　　取出銑刀，合攏兩管端，檢查兩端銑削情況。
　　(1)管端為垂直的90度。
　　(2)錯位不超過1mm，
　　(3)閉合管端的最大間隙不超過0.3mm。
　　2、熱熔
　　檢查電熱板溫度是否達到設定值，綠燈亮表示溫度適合焊接。
　　(1)、將電熱板置入兩管端之間，轉動加壓手柄并觀察壓力表指針，達到規定的壓力P，加熱壓力保持到直至要熔接的配件整個周圍形成一圈熔化邊料，作用是迅速平整管材端面上的不平度并有效地促進塑化，直到兩邊最小卷邊達到規定高度h1。
　　(2)、將壓力減小到規定值，一般大約為加熱壓力P的10%(使管端面與電熱板之間剛好保持緊密接觸)，繼續加熱至規定的時間t1。此時，卷邊高度一般達到壁厚的一半。
　　
3、切換
　　加熱完成后，退開夾具，迅速取出電熱板，然后合攏兩管端，其切換時間應盡可能短，不得超過5秒。

管徑	56	63	75	90	110	125	160	200	250	315
P（公斤）	8	9	10	15	22	28	45	57	90	140
h1（毫米）	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1.0	1.0	1.0	1.5	1.5
t1（秒）	45	45	45	45	45	50	60	70	80	100

　　4、對接
　　通過加壓手柄向合攏的管端緩慢加壓，在規定的時間t2將壓力上升到規定值P(與加熱壓力相同)，鎖緊止動閘，保持壓力。

管徑	56	63	75	90	110	125	160	200	250	315
t2（秒）	5	5	5	5	5	5	6	6	7	8

　　5、冷卻
　　將壓力至少保持規定的冷卻時間t3后，松開止動閘，打開夾具，取出焊接好的管子。

管徑	56	63	75	90	110	125	160	200	250
t3（分鐘）	6	6	6	6	6	7	9	9	12

　　對于管徑不大于75mm的管子，對接時可以不通過操作臺，直接用手對接在一起。
　　熱熔對焊后管道的總長度會變短，預制時測量尺寸要注意。
　　6、檢查焊縫質量。
　　一般要求檢查焊縫高度，錯邊，接口寬度及對中情況。不合格的要鋸開重焊。
　　(二)電熔管箍連接工藝
　　1、各預制的管段分別安裝后，用電焊管箍連接件連接在一起。
　　2、先把接口兩端充分固定，以防止焊接過程中接頭擾動，影響焊接質量。將兩根管子的端頭分別插進電焊管箍連接件的兩端，兩根管子各插進一半。
　　3、電焊管箍連接件內壁中間的限位環可以根據需要取下來，但取下后要在管子要求的插入長度處做標記。
　　4、電焊管箍連接件的內壁和管端必須清潔、干燥。
　　5、使用匹配的專業便攜式電焊包按提示操作，焊接時間約5分鐘。
　　(1)將電焊包接通電源，電源指示燈會亮起。
　　(2) 將兩根輸出線接在電焊管箍連接件的插頭上，按下開關，電子鐘開始倒記時，如果燈不亮，表示輸出端接觸不良，可能電焊管箍連接件的插頭故障，可以將插頭外面的塑料去掉，直接連接。
　　(3) 焊接完成后電焊包的指示燈會亮并自動斷電。也可以通過電焊管箍連接件上的彈出式探針或熱色指示器來判斷熔接執行情況，探針彈出(DN200~315)或白色的小圓貼變黑(DN56~160)表示焊接完成。
　　(4) 冷卻。冷卻過程中要保持接口兩端的固定，冷卻時間比熱熔對焊略長。
　　6、由于焊接溫度較高，焊接完成后約15分鐘內應有人看守，以防火災。
　　7、電焊管箍應盡量安排在系統安裝完成后焊接，因為管道的校正或局部的返工可能需要將管道重新斷開。
　　(三)虹吸雨水排水系統操作要點
　　1、虹吸式屋面雨水排水系統適用于大屋面的工業廠房和公共建筑的雨水排出。按虹吸壓力流進行水力計算。
　　2、平屋面排水宜采用DN50或DN60雨水斗;設有天溝、檐溝屋面排水宜采用DN50～DN150的雨水斗。
　　3、虹吸式雨水斗應布置在屋面或天溝的最低點，虹吸式雨水斗的布置對雨水立管作對稱布置。
　　4、當虹吸雨水排水系統接多個虹吸式雨水斗時，雨水斗排水連接管應接在懸吊管上，不得直接接在雨水立管的頂部。
　　5、系統驗收，雨水斗安裝位置應符合設計要求。雨水斗邊緣與屋面之間連接處應嚴密不漏。
　　6、管道安裝應符合現行國家標準《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》GB50242-2002的有關規定。
　　7、雨水主立管及水平干管均應作通水試驗，排水應暢通，無堵塞。
　　六、質量控制
　　(一) 使用前請確認所接電源為220伏、單相。
　　(二) 電熱板不能放在鐵板、石塊、沙土上，以免劃傷盤面涂覆的聚四氟乙烯(PTFE)耐高溫防粘層。
　　(三) 不要在有大風的地方進行焊接。
　　(四) 不要用冷卻水或者其它冷卻方法來加快冷卻處理時間，因為這會損害連接的質量。
　　(五) 嚴禁帶水焊接。管道內或接觸面上有水不僅會影響焊接質量，還有可能造成短路引起火災。在有霜、霧、雨雪的天氣不宜焊接。
　　(六) 虹吸排水系統一般采用專用管架，水平管是固定在一導軌上，用專用管卡固定。
　　(七)排水立管中心與墻面的距離應符合下表要求。

管徑（mm）	50	75	100	125	150	200	300
距離（mm）	60	80	90	100	120	130	150

　　(八)壓力流管必須進行打壓試驗，因為虹吸雨水排水系統要求立管應嚴密，防止破壞虹吸現象，影響排水性能。