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建筑雨水系统设计中的几个问题

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-07-04 09:23:13 阅读次数:4224 次 [关闭]

建筑雨水系统设计中的几个问题

 

 江苏省建筑设计研究院有限公司  郭 飞  方玉妹

 

前一段时间,中国南方地区普降大雨,主要表现在短时间内雨量集中,降雨强度达到140mmlh给城市居民造成了较大的损失,很多地方出现人员伤亡,居民财产损失更是难以估量。南京地区多个小区被淹,汽车库泡在水中,影响非常大。现在社会越来越发达,市政设施越来越完备,为何一场大暴雨造成这么大的损失。这是因为城市建设如火如荼,大量土地被蚕食,硬地越来越多,透水性地面越来越少,土地的蓄水、保水功能逐步丧失。再加上许多河道被填埋,大自然自身的调节能力也在减弱,这样市政排水就陷入了一种怪圈,下雨时把土壤非常需要的雨水通过管道收集排放至江河,雨停了还要用自来水灌溉、浇洒地面,严重违反自然规律。诚然如此,还有一部分原因是因为在雨水系统的设计中考虑不周全,造成建筑被淹或屋面漏水。

在一些工程回访中,碰见的最多的问题就是雨水系统,而且这些问题造成的影响较大,比如店铺、仓库甚至配电房被淹,而这些问题在设计中如果考虑周全,并不是很难处理,而在建筑己交付后发现问题,处理难度相当大,而且由于各种条件的限制,很难处理好。所以在雨水系统的设计中,一定要详细计算,精心设计,否则轻则造成建筑漏水、淹水,重则危害屋面结构安全。下面几个案例可进一步讨论一下建筑雨水系统设计常碰见的问题。

案例一:某小区商业步行街,地面上的建筑一楼、二楼均为商铺,建筑物之间为商业步行街,步行街宽30m,长约200m,其下为地下室,设计覆土30cm,上面铺地砖,中间高,两边低,商铺边设了两条明沟,宽20cm,深度20cm不到,200m长,两边分排雨水,基本无法找坡,排水点在明沟两端,道路断面见原断面道路图。开发商反映大雨过后,商业街淹水,雨水冲进商铺,造成较大损失,业主向开发商索赔。经过现场察看、查阅图纸及讨论发现问题有三:(1)商业步行街约6000m2,在大雨的情况下,两条宽20cm深20cm且无找坡的明沟,无法及时把雨水排至排水点,而且该明沟距商铺门比较近,商铺门口也没有挡水的坎子,很多业主在雨大时只好用麻包堆在门口。(2)商业步行街两边建筑的侧墙雨水均流入该明沟,而且裙房屋顶及一些退层屋面的雨水通过雨水立管散排至明沟,该部分总面积大约4000m2(侧墙面积已减半)。(3)设计中商铺没有排水,而业主购入商铺入住后,很多业主加个洗涤盆,排水直接排入明沟,再加上路面垃圾,明沟没人清理,现场看明沟底部淤积,过水断面降为20 x 15cm2。所有问题归结为一点就是明沟排水能力不足,无法负担其汇水面积的排水。在现场提出多种方案,试图增加商业步行街排水能力:(1)在商业步行街上加雨水口,雨水横管设于地下室,雨水管两边分设,100m长,坡度为O.005时,坡降达50cm,这样管道必须在梁下敷设,影响地下室层高。有人提出设虹吸排水系统,横管可不设坡度,然而发现雨水口进出口高差无法克服雨水管总水头损失与流出水头之和,故方案实施困难。(2)把地面雨水引入地下室集水坑通过潜污泵提升至室外,因为地下室集水坑容量不够,且无法增加集水坑,而且把地面雨水引入地下室,万一排量不够或停电,把地下车库淹了得不偿失。再考虑到地下室顶板重新开洞,防水处理很难,施工难度大,最终否决了雨水管道在地下室内敷设的方案。(3)经过多轮的商讨,最后得出解决方案:①改变商业步行街道路断面做法,商铺门口设5m宽步行道,让汇水点远离商铺门口(见图),实质是将整个商业步行街中间变为一很大雨水明沟。②商业步行街两端地下室外边线处设跌水并增设4个雨水口迅速将地面雨水排走。③裙房屋顶及一些退层屋面的雨水尽量通过横管排至其它区域,减少该区域汇水面积。一段时间后回访,基本解决问题。

 

 

 现在建筑设计中,地下室面积越做越大,对于给排水专业来说,地下室顶板上面雨水排放比较难处理,设雨水口,横管设于地下室上空影响地下室标高,而且地下室常为人防区域,不允许与人防无关管道穿入。设检查井,按室外做法,区域较大时要求覆土很高,结构专业不同意,一方面地下室顶板荷载大了,另一方面地下室开挖深度较深,不经济。因此在地下室顶板为室外地面且面积较大时,我们通常要求覆土80 – 100cm,在地面建筑周围设暗沟或明沟,一方面排除侧墙及一部分屋面雨水,另一方面排除地面雨水。该沟宽度和深度根据水量计算,一般40 x60cm,沟底坡向出水口,坡度计算确定,一般 为0.005。

案例二:某体育中心,体育馆和游泳馆通过一个一层平台相连接,平台下为工作用房,

平台上为体育馆和游泳馆的主要出入口,平台约15m宽,原设计靠外墙布置10个雨水斗,将平台雨水排至室外。竣工验收阶段发现问题,下大雨时,雨水积在平台上,向体育馆和游泳馆大门倒灌,地板受损。设计人员、施工管理人员现场察看,有人提出雨水斗是否少设或雨水立管不够,设计人员拿出计算数据,证明10个雨水斗排量足够。经过商讨,发现症结所在:该平台设计标高只比室内低5厘米,雨水斗均布在平台靠外墙侧,从体育馆和游泳馆大门到雨水斗位置为15m,设计按照室外广场找坡,按0.005坡度设计,实际施工中找坡只有0.003。因此大暴雨时,雨水滞留屋面,无法迅速汇集至雨水斗处+造成泛水。找到问题后,大家明确应按照屋面找坡,2%,找坡高度达30cm,而体育馆和游泳馆二层外墙均为玻璃幕墙,其下窗槛墙不过20cm,且大厅地板已铺好,室内标高已定。现场讨论决定对平台找坡进行改造,找坡高度以窗槛墙高度为准,靠近雨水斗处5m找坡1%,靠近门口处10m找坡2%,找坡总高度为25cm,出入口处玻璃门重做,抬高20cm,加门槛,室内设踏步,最终解决问题。

通常我们在建筑设计中,大家总认为雨水系统由给排水专业考虑就行了,其实这是一个误区,作为建筑专业,在方案中决定总体地面标高以及单体建筑标高时就要充分考虑雨水的排放,不能最后无法处理了再交给给排水专业。

曾碰见这样一个工程,建筑专业定的单体建筑室内地面比室外地面低,而各个出入口又不愿意做门槛,把难题交给给排水专业,要求给排水设计在门口设一条25cm宽的箅子,认为这样就能解决问题实施完成后发现,大暴雨时大量的雨水冲过箅子,进入室内,造成室内淹水。在雨水系统设计中,也不能简单得把汇水面积一算,得出雨水斗数量,均匀布置,还必须和建筑专业协调汇水方向等问题。有的建筑专业,认为外墙上设溢流口会影响立面,要求给排水专业提高重现期或干脆不设溢流口,这样非常不经济或不安全。所以我们在雨水系统的选型、设计、计算均要和建筑专业充分协调。

案例三:前一段时间梅雨季节,南京下了很多大暴雨,对南京奥体中心进行工程回访,据奥体中心管理人员介绍,屋面虹吸排水系统以及田径场软式透水管排水系统均无问题,田径场负压排水没有启用,但是接纳虹吸雨水排水系统排出管的检查井在大雨时均出现漫水现象,把井盖顶开,造成短时间路面积水,并产生安全隐患。经查阅当时的设计资料,首先虹吸雨水排水系统排出管末端管径已放大,保证出口流速不大于1.8m/s,其次出口井均采用混凝土井,防止冲刷。再核算了一下虹吸雨水排水系统设计流量,以50年重现期计算,按照系统负担的汇水面积,每个系统排量达到230L/s,而室外窖井串联连接,室外雨水管采用的为埋地硬聚氯乙烯排水管(n = 0.01),500管径坡度为0.002时计算流量为148.5L/s,630管径坡度为0.002时计算流量为269.3L/s(满流计算)。主要原因为:①屋面雨水排水系统设计重现期为10年,如果无溢流系统重现期放大至50年,而室外场地设计重现期为2-5年;②排出管进入检查井消能时产生湍流,影响检查井出水管排水能力;③室外雨水管管径计算时,考虑汇流时间及管道流行时间,而对于单个节点如此之大且集中的流量,原设计室外雨水管段必然很难负担。再加上大雨期间,整个市政管道内充水,降低了管道的排水能力,因此造成窖井翻水。

实际情况在大雨中掀开虹吸雨水排水系统出口井井盖,发现随着雨量增大,虹吸雨水排水系统出水管脉冲流现象明显,到变为满管流时,窖井内水位不断升高,直至漫出。因此,虹吸雨水排水系统出口井在大雨时可能会漫水,①如果设在路上或绿地中,大雨时短时间漫水影响不大,如果该井的漫水影响到使用,可以通过加大室外雨水管管径或引至远处;②虹吸雨水排水系统出口井前后雨水检查井不宜接入可能会翻至室内的排水管,如明沟排水等。

雨水系统只是我们专业众多系统中的一个,有人认为其比较简单,容易忽视,然而该系统如果出现问题,影响却非常大,因此一定要慎重对待。




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