大连恒隆广场项目位于西岗区五四路、大同街、新华街、民运街围合地块。规划总用地面积63 400m², 建筑东西方向长300m, 南北方向长200m, 单总建筑面积约371 900m², 建筑高度54m, 项目是集餐饮、娱乐、商铺及地下停车场、地下人防功能为一体的商业建筑。屋面设计以双鲤鱼“太极如意”为设计概念, 构思双鱼在水中畅游扭动的优美姿态, 贯穿商店与中庭环状位置, 形成高低错落有致的庞大屋面造型。

　　 屋面汇水总面积44 295m², 参照大连市暴雨设计重现期10年, 5min暴雨强度采用q=4.05L/ (s·100m²) , 溢流系统参照大连市暴雨设计重现期50年, 5min暴雨强度值进行校核, 虹吸式雨水排水系统和溢流系统总排水能力不小于设计重现期50年, 采用水力软件计算和人工复核相结合方式, 虹吸式雨水系统汇水总流量1 793.95L/s, 53根虹吸式雨水管道系统, 133个ppⅢ-76型虹吸式雨水斗和20个ppⅢ-89型虹吸式雨水斗。

　　 屋面排水天沟和雨水集水槽均采用S30408不锈钢压制成型, 吊装屋面后按照图纸设计位置和规格尺寸进行现场拼对焊接。虹吸式雨水斗也采用S30408不锈钢材料, 虹吸式雨水管道及管件采用高密度聚乙烯HPDE材料, 具有耐腐蚀、抗老化、温度变化时伸缩性能小等特点, 设计使用寿命大于50年, 管道及管件连接采用电熔方式;管道紧固件采用厂家专用配套40 mm×40 mm×2 mm的镀锌方钢、12mm悬吊通丝、18mm立管通丝, 滑动管卡扣与固定管卡相搭配二次悬吊方式, 起到消能减压、防震防晃、热胀冷缩等作用。

　　 屋面各个区域内雨水经排水天沟收集到雨水集水槽内, 再经过导流罩、虹吸式雨水斗, 随着雨水的增大, 悬吊管道呈满管流状态, 虹吸式雨水管道产生负压, 导致雨水快速排出室外雨水井中。为避免虹吸式雨水管道堵塞和流速过高对管道冲击破坏, 控制悬吊管设计流速1.5m/s (不宜小于1.0m/s) , 立管设计流速2.5~5.8m/s (不宜小于2.2m/s, 且不宜大于10 m/s) ;管道通过外墙体到室外雨水井阶段, 因雨水流速大于2.5m/s, 采取加大排水管道口径等消能措施。

　　 本项目屋面造型复杂, 由中间平层的屋面, 东、西两区由6个单独“鸟翅”造型屋面组成 (见图1) , 各个造型屋面弧长度110~160 m, 弧面宽度12~40m, 东西方向高低落差10m, 南北方向高低落差3m (见图2) , 而且每个造型屋面与另一个造型屋面之间高低落差2~3m。每个造型屋面由疏齿造型、中庭透光窗、通风沉降箱 (设置空调排风和送风口使用) 和坡度屋面组成, 在每个造型屋面下方由多条跨度30多米钢梁组成桁架支撑。按照结构图纸、安装图集和技术参数要求, 屋面设置750mm×500mm和500mm×500mm排水天沟, 虹吸式雨水斗直接安装在排水天沟的雨水集水槽内 (见图3) 。

　　 现场实际情况是, 如果在这些屋面高低落差较大的天沟内直接布置虹吸式雨水斗, 因无法保证斗前雨水深度和安装同一标高, 从而造成管道系统未形成满管流, 失去虹吸式排水功能。雨水会顺着天沟到达屋面最低端, 加重最低端虹吸式雨水系统的排水能力, 甚至大量的雨水会顺着溢流口溢流, 造成其他位置区域的排水危险和安全隐患。针对此图纸与现场施工冲突的实际情况, 采取以下3个方面进行系统深化设计处理。

　　 (1) 对每个造型屋面雨水进行均匀分区域截流和分区设置虹吸式雨水斗 (见图1中数字序号划分) , 每个区域内雨水汇水量应单独计算。例如东区10号汇水区域 (见图1) , 汇水面积440.37m², 采用《建筑给水排水设计手册》大连降雨强度公式q=1 900 (1+0.66lg P) / (t+8) ^0.8, P=10年, 降雨历时t=5min, 降雨强度q=4.05L/ (s·100m²) , 降雨量Q=qΨF/100, 此东区10号屋面区域内降雨量为17.83L/s。根据虹吸式雨水斗材料选型书和流量测试报告, 选取ppⅢ-76型不锈钢虹吸式雨水斗。其他分区域屋面深化设计以此类推, 但每个区域内雨水斗的大小和具体数量应根据雨水流量大小和屋面结构形状而定。

　　 (2) 为满足不同高度、不同结构形式的屋面同一汇水区域内, 采用独立虹吸式雨水系统排放, 保证每个汇水区域内雨水斗均同时保持虹吸满管压力流态的技术要求, 同一汇水区域内设置雨水集水槽底面同等标高。根据雨水汇水量计算数据和图集09S302虹吸雨式水斗安装技术要求, 实际选取虹吸式雨水斗的直径280 mm, 图集要求雨水集水槽宽度应大于550mm, 深度大于400mm, 现场实际设置雨水集水槽宽度为750 mm, 雨水集水槽宽度与天沟宽度相等。按照一个槽双斗设计, 槽长度为1 200mm, 但现场设置集水槽受到下方钢梁空间限制, 部分屋面汇水区域设置一槽一斗, 槽长度应视现场实际情况而定, 但同一汇水区域内最低不应小于两个斗的设置。

　　 集水槽的深度则根据5min降雨量与虹吸式雨水斗的排水流量之差和满足图集09S302虹吸式雨水斗前安装深度要求。例如东区10号屋面区域内5min降雨量为17.83L/s, 虹吸式雨水斗流量测试报告数据折中选取16.33L/s (不选取最高或最低数据) , 槽长度为1 200mm, 5min降雨量, 经 (17.83-16.33) ×5×60=1.2×0.75×h计算, 集水槽的深度应为h=500mm;雨水集水槽尽量设置在同一汇水区域内排水天沟的最低端。如果同一汇水区域内虹吸式雨水斗的标高还是相差100~200mm, 集水槽深度可增加100~200 mm (见图3中槽深度变化) 。采用以上两点方法来消除区域内屋面弧度高底水平落差距离, 使此汇水区域内雨水集水槽和雨水斗处于同一水平高度, 保持虹吸满管压力流流态。

　　 (3) 根据《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》 (CECS 183∶2005) , 屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应少于50年。为避免重现期50年降雨量对屋面的破坏, 还应在每个造型屋面设置雨水溢流口。按照大连设计重现期50年, 降雨历时5min, 得出降雨强度5.18L/ (s·100m²) ;设计重现期10年, 降雨历时5 min, 得出降雨强度4.05L/ (s·100m²) 。例如东区单个造型屋面面积约4 162m², 单个造型屋面溢流量为 (5.18-4.05) ×4 162×1/100=47.03 (L/s) 。

　　 屋顶每单条桁架梁长度基本均在30m以上, 桁架之间还有次桁架、屋面檩条交叉焊接, 部分虹吸式雨水管道安装区域属于中庭地带, 高度50m左右;除了与机电专业交叉施工外, 还有与其他土建单位、屋面幕墙单位、装修单位、钢架施工等其他单位交叉施工, 安装难度大。

　　 对于此施工难度, 采用3种施工方案: (1) 从下往上施工 (见图4a) , 根据桁架施工进度时间, 借用钢架施工单位的安装阶梯与安全防护, 提前安装屋面下端虹吸式雨水管道施工, 再通过桁架内部空间尺寸和桁架标高, 合理安排虹吸式雨水管道的走向布置。 (2) 从上往下施工, 根据屋面幕墙与排水天沟的进度时间, 随着雨水集水槽开孔焊接, 同时安装虹吸式雨水斗和导流罩, 以及与屋面下端管道的焊接。 (3) 处于高空 (中庭高度约50m) 位置的虹吸式系统管道安装作业, 可以安排在精装修单位搭设满堂脚手架时一起施工, 以保证高空作业安全。

　　 为避免雨水集水槽开孔、虹吸式雨水斗、管道安装与屋面下钢梁桁架冲突, 在不锈钢排水天沟内重复开孔、焊接, 避免造成重复返工。可以先用BIM制作钢梁桁架图纸, 再把雨水集水槽设置位置图纸套在钢梁桁架图纸上, 查看雨水集水槽与钢梁桁架施工位置空间是否冲突?如有, 可及时调整槽位设置;再到现场实际测量与反复核对空间尺寸数据, 得到现场可以施工的实际条件, 并将槽的安装定位落实到图纸之上, 保证图纸资料的正确性, 提高施工质量和进度。

　　 在虹吸式雨水系统安装施工过程中, 要重点管理以下6个方面: (1) 虹吸式雨水斗材质与现场不锈钢排水天沟、雨水集水槽的材质一致, 虹吸式雨水斗不锈钢底盘边与雨水集水槽焊接时必须采用满焊。焊接时还需注意雨水斗底盘与HDPE法兰连接处采用冷却处理, 以免焊接高温烫坏HPDE法兰密封垫片 (见图4b) 。 (2) 虹吸式雨水管道对口焊接采用电熔方式连接, 消除管道内壁焊接余瘤, 减小管道水流阻力。 (3) 采用厂家专用管道固定件进行固定安装 (见图4c) , 保证管道热胀冷缩时产生的轴向应力。 (4) 虹吸雨水管道出户要采取消能措施, 减小对室外市政雨水管井冲击发生危险。 (5) 对屋面排水天沟、雨水槽、虹吸式雨水斗及管道进行灌水检验, 保证系统密封完好。 (6) 现实施工中, 建筑垃圾、屋面建筑混凝土找平层或管理不到位时, 杂物进入管道堵塞, 造成拆管重装的问题发生。对于这种情况, 应在施工中及时对虹吸式雨水系统进行成品保护。建议使用10mm×10 mm×0.6 mm钢丝网和40 mm×40mm角铁在虹吸式雨水斗导流罩上方制作临时保护罩, 或临时封闭此区域虹吸式雨水斗, 采用增加临时排水管道来代替虹吸式雨水系统管道排放雨水, 待到屋面清扫干净后, 才正式开放使用。

　　 在项目虹吸式雨水系统设计与施工中, 会遇到各种各样的施工问题和技术难题。只有通过查找可靠的技术参数, 认真研究项目建筑图纸, 在计算机软件测算的数据结果上再仔细进行技术数据复核, 根据已有的技术条件, 实时有效解决理论技术与实际现场施工中存在的技术难题, 使虹吸式雨水系统在项目建设实际应用技术中更加成熟、安全、可靠。