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金属管虹吸排水系统工程案例赏析

    目前,国内大面积、大跨度、异型结构屋面日益增多,屋面排水几乎都采用虹吸排水方式,但在具体施工时需根据工程实际特点、环境条件等因素,综合考虑决定虹吸排水系统所采用的管材类型。CJJ 127-2009《建筑排水金属管道工程技术规程》第4.1.3条明确规定,适用于虹吸排水系统的金属管道为不锈钢管和碳素涂塑钢管[tl。目前国内虹吸排水工程采用的管材类型和其占有的市场份额,见表1。

    东莞玉兰大剧院位于东莞市中心广场中轴线西侧,北临鸿福路,东临广阔的景观广场,南经人工音乐湖与青少年活动中心、科学技术博物馆相衔接。该项目占地36 010 m2,获2004年中国建筑鲁班奖。
    大剧院主体建筑是由半个倒圆锥体和一个圆锥体两部分巧妙组合而成。经综合考虑,本项目屋面排水系统采用不锈钢管虹吸排水系统,在具体设计和施工过程充分论证了金属管虹吸排水工程的特点,是典型的金属管虹吸排水工程案例。不锈钢管虹吸排水系统的量化指标,见表2。

不锈钢管耐腐蚀性一般,埋地管需作防腐处理,摩擦阻力系数较大,施工较难,工期长,运输及搬运费高,使用年限2030年,材料本身造价较HDPE高。
    东莞大剧院的屋面在呈螺旋状下降的阶梯部分设置6条不锈钢天沟,标高从16 m到33 m不等。该工程设计有虹吸雨水系统6个,其中雨水斗24个( PP III -89型雨水斗20个、PP III一108型雨水斗4个,图1)。为保证美观,处于建筑内部的虹吸系统部分采用了不锈钢管;考虑到工程的经济性和腐蚀问题,室外埋地部分的虹吸系统,采用了HDPE管。雨水斗与天沟、不锈钢管连接管及不锈钢管道间的连接,均采用氢弧焊连接(图2);不锈钢管与HDPE管间用钢塑转换接头法兰连接。

设计要点
    1)设计初始,应调整设计软件,在管材选择上设计为不锈钢管,并按照实际工程需要,选择各规格不锈钢管壁厚,确保理论计算符合实际,以使得系统在最切合实际工况的条件下运行,保证系统安全。
    2)埋地管采用了HDPE管,设计时这部分需要按埋设HDPE管进行绘制。
    3)不同的工程项目需要根据具体的工程结构进行悬吊方案的设计,不锈钢管直接悬吊在屋面结构上,固定点间距参照CECS 183:2005《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》确定[}z}0
    4)雨水斗设计时不需要设计法兰盘,因为雨水斗出水尾管也为不锈钢材质,可直接采用氢弧焊的方式与不锈钢管连接。
    5)屋面管道安装需要结合异型屋面结构特点进行科学合理布置,确保系统在最佳水力工况下运行,能够快速安全地排除屋面积水。

涂塑钢管虹吸排水工程
    在深圳市深南大道南麓,矗立着一幢近百米高的康佳研发大厦。该大厦地下3层,地上24层,总建筑面积10万余m2。大厦屋面采用了虹吸排水系统,考虑到本工程的特殊性,特别是系统的安全性,本工程采用了涂塑钢管。这是目前华南地区为数不多的高层建筑金属管虹吸排水工程。

涂塑钢管简介
    钢管涂塑工艺是目前国内最先进的防腐技术。涂塑钢管及其系列产品,均根据使用介质及工作条件,用不同配方的高分子防腐粉末涂料,通过特殊的设备均匀地涂覆于金属表面。防腐涂料经固化和塑化后,在金属表面形成一层均匀、致密、光滑的塑料涂层,使得钢管成为一种新型的钢塑复合管。它集钢材优越的机械性能与高分子材料卓越的耐化学腐蚀性能于一体,极大地延长了钢管的使用寿命,具有独特的防腐耐酸碱性、抗磨损、无结垢、助润滑、耐负压等优越性,可替代衬塑管、镀锌管、不锈钢管、铜管等。涂塑钢管虹吸排水系统的量化指标,见表3。

    康佳研发大厦屋面共配备了11个PP III -108型虹吸式雨水斗,3个虹吸排水系统,屋面汇水面积约4 000 m2,雨水斗与涂塑钢管之间采用法兰连接(图3),涂塑钢管之间采用卡箍连接,涂塑钢管采用“门”字型吊架支撑固定,所有配件均与管材同材质且配套使用。立管在管道井内布置,排出管接室外第一检查井,涂塑钢管埋地管需要进行特殊防腐蚀处理(图4)。

设计要点
    1)设计初始,应调整设计软件,在管材选择上选择涂塑钢管,并按照实际工程需要,选择各规格涂塑钢管壁厚,确保理论计算符合实际,以使得系统在最切合实际工况的条件下运行,保证系统安全。
    2)目前涂塑钢管主要应用在给水领域,很多配件都是适用于给水的,所以将其应用在排水系统中时,需要进行技术处理,使得系统更有利于排水。比如:涂塑钢管只有正三通这个配件,不像HDPE管虹吸排水系统有450斜三通,但将正三通加上450弯头并经方向处理,可以达到更好的排水效果,系统运行工况更佳。