徐海英

(中铁十二局集团建筑安装有限责任公司，山西太原 030053)

1 工程概况

苏州火车站改造工程为铁路苏州站新客运用房，位于新、老区交界的原站房位置，南临北环路及古护城河风景带，北依蓬勃发展的平江新城商业金融中心区;东西两侧分别是人民路和广济路，是一座集铁路、城市轨道、城市道路交通换乘功能于一体的现代化大型交通枢纽。主体站房二层，其他附属建筑为一层(局部带二层夹层)。主体高度31．25 m，附属建筑高度10．9 m。总建筑面积85 717 m2，其中，地上54 445 m2，地下31 272 m2。建筑耐火等级:主体和地下室为一级，附属建筑二级。本工程高架候车室屋面和北站房屋面雨水采用虹吸雨水系统，雨水量按50年重现期计，并按100年重现期校核降雨历时5 min。超设计重现期雨水通过溢流口排除。

2 虹吸式雨水系统工作原理

虹吸式雨水系统一般由虹吸式雨水斗、各种规格管道、管道配件和固定支架组成。苏州站虹吸雨水斗采用SY56和SY90型雨水斗，菱形屋面上设置了60 cm高的挡板，使雨水在梯形天沟内汇集，当天沟雨水水位淹过雨水斗时，雨水夹带的空气量变得很少，达到汽水分离，形成了满流的状态，并利用雨水斗至排出管之间的有效压力差产生动能，加快排水管内雨水的流速，形成虹吸现象，这就是虹吸式雨水工作原理。

在设计理论上，保证立管顶端形成真空，是虹吸排放的关键，满管流是形成虹吸状态的必需条件，当立管过高时，如果设计不当，立管顶端的压力会低于水的饱和蒸汽压力，这时在立管顶端会出现大量水汽，影响虹吸过程。过分缩小管径又会造成立管流速过高，如果流速不大于10 m/s时，可增粗下部分立管，使流动状态变成满管流。但注意最低点压力区如果管道的环钢度不足，可能会被大气压压瘪。并在立管最低端管设置支墩，管道内基本呈负压状态，对管道刚性、密闭性有要求。所以我们大部分采用HDPE管，局部选择钢塑管，满足刚性要求。HDPE管与钢塑管采用专用管件，HDPE管采用热熔连接，这些也保证了密闭性。

3 虹吸式雨水斗的选型与安装

一般来说，虹吸式雨水斗的选型，是决定整个虹吸系统排水效果的关键。雨水斗应具有反涡流的盖罩，有防止空气进入的空气挡板，并在水位达到一定高度时能形成水封，阻断空气进入。苏州火车站北站房虹吸雨水系统根据设计规范，深化设计图纸并进行施工。采用SY56和SY90型雨水斗，有空气挡板，设有防漩涡肋，可消除满管流的漩涡，防止空气进入，使传统的重力流涡旋消失。苏州站虹吸雨水斗空气挡板采用HDPE注塑，可经受70℃高温不变形，使用寿命长。TY56底盘尺寸270，空气挡板尺寸220 mm，初步最高设计排量10 L/s，天沟开孔尺寸为180 mm，天沟以下所需空隙250 mm，空气挡板高度20 mm，TY90底盘尺寸270，空气挡板尺寸250 mm，初步最高设计排量30 L/s，天沟开孔尺寸为180 mm，天沟以下所需空隙260 mm，空气挡板高度25 mm。管道采用HDPE管，采用热熔连接。HDPE管与雨水斗采用56，90钢塑专用连接件进行连接。TY56，TY90雨水斗安装在天沟内，雨水斗连接方式采用焊接，北站房天沟的宽度约为400 mm，要求天沟内每2 m设1个雨水斗，TY56，TY90雨水斗安装开口为200 mm×270 mm。

4 立管的安装

苏州站北站房屋面为钢结构菱形，屋面的投影面积约为30 000 m2，屋面总高度为31．225 m，虹吸式水斗TY56共115个，TY90共计31个。在屋面天沟内要求开孔小，安装时减少渗漏的隐患。由于站房室内高差比较大，屋面面积大，这就给设计及施工增加了难度，我们按初步设计划分的系统，因立管高度过高，通过严格的数据分析对管径进行了分段，每根HDPE立管都在DN50～DN200管径内根据阻力在变化管径。通过调整管径限制流速，调整有效管长，限制立管的顶部压力，从而使虹吸雨水有更好的效果。

5 立管的固定

每根立管的固定也很重要，降雨初期，雨量较小，雨水还没有淹没雨水斗挡板，雨水斗内不能有效阻止空气进入，此时其流态为非满管流，也为重力流，当雨水量增加淹没雨水斗挡板时，管内压力形成真空，这时整个管道会产生振动。为减少管道振动，安装固定是很重要的。

苏州火车站固定支架采用冷轧钢板，具有更好的抗压、抗拉性能。沿钢结构屋顶及构造柱，利用自动升降平台，按管径的10倍间距安装支架。并在立管及水平管每隔5 m设一个法兰，以防止热胀冷缩导致的管道伸缩。

6 影响虹吸过程的因素

1)梯形天沟容积、高度的影响。

2)立管的高度差的影响，高度差过小时压力差过小，采用虹吸雨水技术没有价值。

3)立管管径的大小、管径的分段、管径的调整。

4)雨水斗的构造和规格。

7 虹吸式雨水系统的优点

虹吸式雨水系统与传统重力流排水系统比较有很多优势，传统重力流排水系统悬吊管要求一定的坡度、大量的雨水立管、管径大。虹吸式屋面雨水系统管道无需坡度，雨水立管少、雨水斗布置灵活、管径小便于建筑处理、节约空间、管道具有自洁作用。所以苏州火车站根据自身建筑物的构造特点，选用了具有多优点虹吸式雨水系统。

［1] GB 50242-2002，建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范［S］．

［2] 黄晓家，赵雨舟，高 敬，等．我国屋面雨水技术应用的研究与发展［J］．给水排水，2007，33(2):83-88．