王荔川 李正森 李胜任 周坚 何东东 彭德坤
【摘要】覆土顶板虹吸排水系统实现了建筑集排水、防水、蓄水、净水一体化的功能，是发展海绵城市的重要环节。文章基于成都天府国际机场航站区施工项目地下室覆土顶板为例，介绍了覆土顶板虹吸排水系统的施工技术，为虹吸排水技术的推广应用提供了参考。
【关键词】海绵城市;虹吸排水系统;顶板排水
【中图分类号】 TU992.21 【文献标志码】 A
随着人们对居住环境要求的提高，海绵城市建设理念引入建设领域，覆土顶板虹吸排水系统应运而生。该系统实现了无坡度、有序化的排水效果，通过对雨水的收集、过滤，实现雨水的重复利用，对现代建筑在集排水、防水、蓄水、净水一体化方面起到了重要作用。覆土顶板虹吸排水系统是在顶板防水层与覆土之间铺设一层高分子排水异型片、专用排水槽、排水管等，利用虹吸机理，将顶板覆土中的多余水分排除，有效的解决了覆土中的积水问题，同时也实现了雨水重复利用。
1项目概况
成都天府国际机场航站区施工项目的覆土顶板虹吸排水系统做法：钢筋混凝土结构顶板＋防水层（1.5 mm厚非固化橡胶沥青防水涂料＋4 mm厚聚酯胎sBs改性沥青防水卷材）＋虹吸排水系统（PED14高分子防护排水异型片＋虹吸排水槽）＋覆土（种植土/景观铺装）。
2优势分析
传统覆土顶板排水采用被动排水，在降水量大的区域，往往会因为排水不足，易造成覆土层大面积积水，长期积水不仅会造成种植层植物烂根甚至死亡，也会对防水层产生侵蚀，缩短防水层的寿命。虹吸排水系统利用虹吸原理可以实现无坡度、有序、快速排除覆土层内的积水（图1），相较于传统排水方式有很多优点。
2.1无坡度、有组织排水
覆土顶板虹吸排水系统是基于虹吸原理，直接在已施工的防水平面上铺设高分子排水异型片，虹吸力不仅可将异型片内的积水排除，还能将覆土层中多余的积水抽出，通过在排水异型片中有规则的设置排水槽，可将积水有组织地归集到观察井、集水井中，以便二次利用。
2.2减少了隔离层、排水层、滤水层等传统做法，简化施工工序
传统排水做法为建筑顶板＋找坡层＋找平层＋防水层＋隔离层＋细石混凝土保护层＋卵石排水层＋过滤层＋覆土层，而覆土顶板虹吸排水系统中的虹吸排水层便能实现滤水、集水、排水等功能，大大减少了施工工程量，简化了施工工序（图2）。
2.3可兼做防水保护层
高分子防护排水异型片具有较高的韧性、抗冲击性、抗压性，其本身就是柔性保护层，粘贴于防水层上可替代细石混凝土防水保护层。本项目覆土顶板设计做法充分考虑的该特性，取消了防水保护层，取而代之是将高分子防护排水异型片直接粘贴在防水层上。
2.4排水迅速，减少荷载，延长建筑物寿命
虹吸是一种流体力学现象，虹吸系统内高点液体最初是在重力作用下往低处移动，液体移动过程中在系统内形成真空，在真空吸力下，高位液体被加速吸进最高点持续往低处移动。覆土顶板虹吸系统就是利用以上远离，在覆土内的积水充满排水异型片后通过虹吸槽往低处流动的过程中产生的真空，将积水牵引沿着排水路线迅速流动，并最终流向集水井内。相较于传统找坡的重力式排水，在虹吸力引流下积水排出更迅速，缩短了积水在覆土内停留的时间，减少了长期积水对建筑物的侵蚀，延长了建筑物寿命。
2.5隔水、透气
高分子防护排水异型片本身就是不透水材料，将其满粘于顶板上也能充当一层隔水层。另外，在非雨季没有积水的时间段，排水异型片相当于一道架空层，其内部充盈的空氣并通过观察井与大气相连，具有很好的透气效果。
2.6可呼吸的排水系统
虹吸排水系统又被成为"可呼吸的排水系统"，可呼吸性主要体现在2个方面：
一方面是由于其高效的排水性，能迅速将异型片内及覆土内的积水排出，防止了积水长时间对植物根部的浸泡;另一方面是体现在其透气性，外界空气通过观察井、异型片可以直接与覆土下部完成空气交换，也能使植物根部达到自由呼吸的效果。保护覆土植被，达到"固碳减排"。
虹吸排水系统可以实现防水、排水、雨水回收利用三重功能，符合绿色建筑和海绵城市建设要求，是城市重要的"海绵体"，是城市会呼吸的"肺"[1]。
2.7绿色环保
虹吸排水系统通过对覆土内积水（雨水）迅速、高效引流、收集，然后在末端设置雨水回收、处理设备，可将收集的雨水二次利用（绿化灌溉、车辆冲洗、消防用水等），在节水方面起到较大的效果。
2.8节省工期、节约成本
虹吸排水相较于传统排水少了找坡、防水保护层、滤水层等工序，工序的减少直接缩短了施工工期，也降低施工成本。
3适用范围
覆土顶板虹吸排水系统适用于海绵城市屋面绿化、车库地下室顶板排水及大型公共建筑室外总坪排水等覆土顶板的雨水排放及回收系统的工程施工。
4工艺原理
覆土顶板虹吸排水系统是在防水层上铺贴高分子防护排水异型片和虹吸专用排水槽，雨水通过土壤往下渗人，雨水在充满高分子防护排水异型片后汇集至虹吸排水槽，沿着排水槽流入观察井、集水井内，在其流动的过程中产生的真空形成虹吸效应，在真空力的作用下进而将覆土内、异型片和排水槽内的水不断吸人观察井，经观察井排入雨水收集系统内，从而形成主动的有序地排水[2]。
5施工流程及操作要点
施工流程见图3。
5.1施工准备
（1）图纸深化。原设计图纸对设计虹吸排水仅做的初步设计，施工前必须根据现场实际情况，结合原设计要求做虹吸排水系统的专项深化，图纸深化工作在施工前1个月完成并通过原设计审批。
（2）施工前组织施工技术人员熟悉施工现场和图纸，明确技术标准和工艺流程，并做好岗前培训工作。
（3）完成方案编审工作，提前落实材料、劳动力，根据工程进度适时组织施工队伍进场。
（4）根据施工安排，提出主要材料计划及进场时间。
（5）样板段施工。在正式施工前14天，在现场找一处约200 m2的场地铺设虹吸排水样板段，以确定有关参数。对比样板段施工与方案的差异，若需对方案做出修正，则在施工前及时完成修正工作。
5.2基层清理
（1）清理基层上的建渣、垃圾等施工障碍物，保证基层的干净整洁。
（2）检查顶板防水检查地下室顶板防水层是否破损、是否存在渗漏风险，条件允许可做一次24 h 的闭水试验，确定无渗漏。
（3）检查基层的平整度，对于表面不平整度超过10 mm 的区域进行处理，凹陷区域采用细石混凝土进行填平，凸起区域采用磨光机打磨平整。
5.3铺设非固化橡胶防水沥青涂料
（1）在铺设防水沥青涂料前基层表面应检查达标，做到平整、干燥、无灰尘油污，转角使用水泥砂浆做成45。斜角（高度50 mm）或半径50 mm的圆角。
（2）专用非固化橡胶防水沥青涂料涂刷范围为虹吸槽下部，宽度每边各超出虹吸槽200 mm为宜。
（3）充分搅拌基层处理剂，在合格基层上均匀涂刷基层处理剂，涂刷时注意控制厚薄均匀，不漏底、不堆积，涂刷总体原则为先高后低，先立面后平面。
（4）待基层处理剂干燥后，将非固化橡胶沥青防水涂料加热直至液体状态（采用手工刮涂，加热温度按照不大于120℃控制）[3]。
（5）将加热后的非固化橡胶沥青防水涂料用专用刮涂板均匀的涂刮于基层上，厚度按照设计图纸要求控制在1.5 mm。
5.4安装虹吸排水槽
（1）按照深化图纸中標注的排水方向定位放线，在现场确定出排水槽的位置。
（2）在涂刷好的专用非固化橡胶防水沥青涂料基层上粘贴专用双面自粘防水卷材，卷材宽度与虹吸排水槽基本一致。
（3）撕除自粘卷材覆膜，在自粘卷材上安装虹吸排水槽。横纵向专用排水槽按设计间距铺设于车库顶板上，通过子母扣合的方式进行连接，并将顶板按区域划分，便于对渗透水进行有组织地汇集及排放。
5.5铺9高分子防护排水异型片
高分子防护排水异型片自黏土工织物卷材由土工织物粘接在异形片的凸台支点上制作而成，具有排水、蓄水、阻根、防水层柔性保护等功能。卷材四周采用专用双面自粘防水卷材粘贴密实，接缝处的粘接宽度为100 mm，确保整体密封防水[3]。
（1）立墙位置，防护排水异形片自粘土工织物卷材沿立墙上翻，上翻边缘处铺宽度约100 mm的专用双面自粘防水卷材密封，用射钉枪将其固定牢固防止松脱，使用压条在上口密封压扣。
（2）立墙、顶板等伸出管道处，在管道上铺设宽100 mm 的专用双面自粘防水卷材，然后粘接高分子防护排水异形片，其上涂胶水粘贴与管道实际尺寸相同的土工织物，防止土壤进入。
（3）平面凸起的平台或台阶处：在平台平面铺设高分子防护排水异形片自粘土工织物卷材时，按平粘接结方式进行。
（4）高分子防护排水异型片自粘土工布卷材长边与短边采用专用胶水平缝粘接固定，形成整体的防水保护。
5.6安装透气观察管
（1）安装透气孔：根据设计图纸及现场在虹吸排水槽的实际排布情况，合理确定透气孔位置，在土工布和排水槽上开口，把透气孔安装到位，用螺丝固定，透气管底部周边刷上胶用土工布包裹到位。
（2）根据图纸设计铺设完塑料虹吸排水槽并在设计的位置设置塑料虹吸排水槽透气管。
（3）铺设的聚酯土工布过滤层覆盖虹吸排水槽，土工布采用专用胶水与高分子防护排水异型片上面的聚酯土工布搭接粘合形成整体的密封过滤层。
5.7安装观察井和顶水井
根据设计图纸在指定位置安装雨水过滤观察井，并将其与安装于种植顶板的虹吸式排水槽出水口相连，然后再将雨水过滤观察井与集水井相连接，可使土壤渗出水经观察井沉淀后流入集水井。集水井大小应根据当地年平均降雨量、汇水面积综合因素通过计算确定。
5.8安装虹吸排水管
在顶板部位全部铺设完成后，根据深化设计图纸以及现场的实际情况，确定出水口的具体位置。排水管道正式安装前需要将其临时固定安装位置，然后经过预装拼装，对管道的位置、高程、排水坡度等做详细调整，经过调整、校正后的管道方可使用胶粘剂做最终的固定。临时固定的支撑/吊杆需要等粘接剂固化形成强度后方可拆除。
在顶板出口位置处将虹吸管连接专用排水槽，并用专用胶密闭，虹吸管另一侧连接沉淀观察井。根据设计要求雨水过滤沉淀井出水口位置的排水管与雨水调蓄池或雨水排水管网相连接。
5.9设板覆土（土方回填）
虹吸排水系统铺设完成后应及时进行回填土施工，为了预防土方运输车辆对已完成的虹吸排水系统造成损坏，覆土顶板土方回填方向应由四周向中心回填，局部区域也可从一侧向另一侧滚动回填。第一层回填土厚度应大于等于500 mm，对于松散的土方可稍微加厚填筑厚度，确保夯实后的回填土上能行驶车辆。
（1）第一层回填500 mm厚细土，主要施工机械有自卸车、推土机、压路机，自卸车将回填土运到指定的填筑区域堆放，然后推土机把堆放的土推送摊铺开，最后用压路机将松散的土碾压密实。
（2）第二层回填作业是在已完成的第一层土方基础上施工，同样使用自卸车、推土机、压路机配合按照第一层土的施工方式完成第二层土的运输、摊铺、碾压。
（3）虹吸透气观察管、集水井等特殊的部位应使用人工回填、人工夯实，注意成品保护。
（4）顶板覆土完成后，经检查合格后进行景观绿化施工。
6结束语
覆土顶板虹吸排水作为新型的排水技术，具有排水快、排水效率高的特点，仅从使用功能方面就远远领先于传统排水，是目前较为推行的一种排水做法。该系统的可呼吸性、节能节材、绿色环保、对雨水有组织回收利用等特性在"海绵城市"中扮演着重要角色具，有着广阔的发展空间及应用前景。此外，虹吸排水系统替代了传统排水系统的防水保护层、顶板滤水排水层等，不仅降低了工程造价也加快了施工进度。本文就理论与实践结合描述了覆土顶板虹吸排水系统的优势、适用范围、工艺原理、流程及操作要点，为虹吸排水系统在工程中的应用提供参考。
参考文献
[1]陈辉.群力湿地公园对周边城市环境影响分析与优化策略研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2015.
[2]叶吉.住宅小区种植屋面的雨水管理系统[J].中国建筑防水， 2016（23）：9-13.
[3]陈益生，付群.北京某国家级科研实验基地屋面防水翻新设计与施工[J].中国建筑防水， 2020（7）：34-36.
[4]董凯，许剑.大型种植屋面的虹吸式排水施工技术[J].建筑施工， 2019， 41（7）：1317-1319.
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