覆土頂板虹吸排水系統施工技術

王荔川 李正森 李勝任 周堅 何東東 彭德坤

【摘要】覆土頂板虹吸排水系統實現了建筑集排水、防水、蓄水、凈水一體化的功能，是發展海綿城市的重要環節。文章基于成都天府國際機場航站區施工項目地下室覆土頂板為例，介紹了覆土頂板虹吸排水系統的施工技術，為虹吸排水技術的推廣應用提供了參考。

【關鍵詞】海綿城市;虹吸排水系統;頂板排水

【中圖分類號】 TU992.21????????? 【文獻標志碼】 A

隨著人們對居住環境要求的提高，海綿城市建設理念引入建設領域，覆土頂板虹吸排水系統應運而生。該系統實現了無坡度、有序化的排水效果，通過對雨水的收集、過濾，實現雨水的重復利用，對現代建筑在集排水、防水、蓄水、凈水一體化方面起到了重要作用。覆土頂板虹吸排水系統是在頂板防水層與覆土之間鋪設一層高分子排水異型片、專用排水槽、排水管等，利用虹吸機理，將頂板覆土中的多余水分排除，有效的解決了覆土中的積水問題，同時也實現了雨水重復利用。

1項目概況

成都天府國際機場航站區施工項目的覆土頂板虹吸排水系統做法：鋼筋混凝土結構頂板＋防水層（1.5 mm厚非固化橡膠瀝青防水涂料＋4 mm厚聚酯胎sBs改性瀝青防水卷材）＋虹吸排水系統（PED14高分子防護排水異型片＋虹吸排水槽）＋覆土（種植土/景觀鋪裝）。

2優勢分析

傳統覆土頂板排水采用被動排水，在降水量大的區域，往往會因為排水不足，易造成覆土層大面積積水，長期積水不僅會造成種植層植物爛根甚至死亡，也會對防水層產生侵蝕，縮短防水層的壽命。虹吸排水系統利用虹吸原理可以實現無坡度、有序、快速排除覆土層內的積水（圖1），相較于傳統排水方式有很多優點。

2.1無坡度、有組織排水

覆土頂板虹吸排水系統是基于虹吸原理，直接在已施工的防水平面上鋪設高分子排水異型片，虹吸力不僅可將異型片內的積水排除，還能將覆土層中多余的積水抽出，通過在排水異型片中有規則的設置排水槽，可將積水有組織地歸集到觀察井、集水井中，以便二次利用。

2.2減少了隔離層、排水層、濾水層等傳統做法，簡化施工工序

傳統排水做法為建筑頂板＋找坡層＋找平層＋防水層＋隔離層＋細石混凝土保護層＋卵石排水層＋過濾層＋覆土層，而覆土頂板虹吸排水系統中的虹吸排水層便能實現濾水、集水、排水等功能，大大減少了施工工程量，簡化了施工工序（圖2）。

2.3可兼做防水保護層

高分子防護排水異型片具有較高的韌性、抗沖擊性、抗壓性，其本身就是柔性保護層，粘貼于防水層上可替代細石混凝土防水保護層。本項目覆土頂板設計做法充分考慮的該特性，取消了防水保護層，取而代之是將高分子防護排水異型片直接粘貼在防水層上。

2.4排水迅速，減少荷載，延長建筑物壽命

虹吸是一種流體力學現象，虹吸系統內高點液體最初是在重力作用下往低處移動，液體移動過程中在系統內形成真空，在真空吸力下，高位液體被加速吸進最高點持續往低處移動。覆土頂板虹吸系統就是利用以上遠離，在覆土內的積水充滿排水異型片后通過虹吸槽往低處流動的過程中產生的真空，將積水牽引沿著排水路線迅速流動，并最終流向集水井內。相較于傳統找坡的重力式排水，在虹吸力引流下積水排出更迅速，縮短了積水在覆土內停留的時間，減少了長期積水對建筑物的侵蝕，延長了建筑物壽命。

2.5隔水、透氣

高分子防護排水異型片本身就是不透水材料，將其滿粘于頂板上也能充當一層隔水層。另外，在非雨季沒有積水的時間段，排水異型片相當于一道架空層，其內部充盈的空氣并通過觀察井與大氣相連，具有很好的透氣效果。

2.6可呼吸的排水系統

虹吸排水系統又被成為"可呼吸的排水系統"，可呼吸性主要體現在2個方面：

一方面是由于其高效的排水性，能迅速將異型片內及覆土內的積水排出，防止了積水長時間對植物根部的浸泡;另一方面是體現在其透氣性，外界空氣通過觀察井、異型片可以直接與覆土下部完成空氣交換，也能使植物根部達到自由呼吸的效果。保護覆土植被，達到"固碳減排"。

虹吸排水系統可以實現防水、排水、雨水回收利用三重功能，符合綠色建筑和海綿城市建設要求，是城市重要的"海綿體"，是城市會呼吸的"肺"[1]。

2.7綠色環保

虹吸排水系統通過對覆土內積水（雨水）迅速、高效引流、收集，然后在末端設置雨水回收、處理設備，可將收集的雨水二次利用（綠化灌溉、車輛沖洗、消防用水等），在節水方面起到較大的效果。

2.8節省工期、節約成本

虹吸排水相較于傳統排水少了找坡、防水保護層、濾水層等工序，工序的減少直接縮短了施工工期，也降低施工成本。

3適用范圍

覆土頂板虹吸排水系統適用于海綿城市屋面綠化、車庫地下室頂板排水及大型公共建筑室外總坪排水等覆土頂板的雨水排放及回收系統的工程施工。

4工藝原理

覆土頂板虹吸排水系統是在防水層上鋪貼高分子防護排水異型片和虹吸專用排水槽，雨水通過土壤往下滲人，雨水在充滿高分子防護排水異型片后匯集至虹吸排水槽，沿著排水槽流入觀察井、集水井內，在其流動的過程中產生的真空形成虹吸效應，在真空力的作用下進而將覆土內、異型片和排水槽內的水不斷吸人觀察井，經觀察井排入雨水收集系統內，從而形成主動的有序地排水[2]。

5施工流程及操作要點

施工流程見圖3。

5.1施工準備

（1）圖紙深化。原設計圖紙對設計虹吸排水僅做的初步設計，施工前必須根據現場實際情況，結合原設計要求做虹吸排水系統的專項深化，圖紙深化工作在施工前1個月完成并通過原設計審批。

（2）施工前組織施工技術人員熟悉施工現場和圖紙，明確技術標準和工藝流程，并做好崗前培訓工作。

（3）完成方案編審工作，提前落實材料、勞動力，根據工程進度適時組織施工隊伍進場。

（4）根據施工安排，提出主要材料計劃及進場時間。

（5）樣板段施工。在正式施工前14天，在現場找一處約200 m2的場地鋪設虹吸排水樣板段，以確定有關參數。對比樣板段施工與方案的差異，若需對方案做出修正，則在施工前及時完成修正工作。

5.2基層清理

（1）清理基層上的建渣、垃圾等施工障礙物，保證基層的干凈整潔。

（2）檢查頂板防水檢查地下室頂板防水層是否破損、是否存在滲漏風險，條件允許可做一次24 h 的閉水試驗，確定無滲漏。

（3）檢查基層的平整度，對于表面不平整度超過10 mm 的區域進行處理，凹陷區域采用細石混凝土進行填平，凸起區域采用磨光機打磨平整。

5.3鋪設非固化橡膠防水瀝青涂料

（1）在鋪設防水瀝青涂料前基層表面應檢查達標，做到平整、干燥、無灰塵油污，轉角使用水泥砂漿做成45。斜角（高度50 mm）或半徑50 mm的圓角。

（2）專用非固化橡膠防水瀝青涂料涂刷范圍為虹吸槽下部，寬度每邊各超出虹吸槽200 mm為宜。

（3）充分攪拌基層處理劑，在合格基層上均勻涂刷基層處理劑，涂刷時注意控制厚薄均勻，不漏底、不堆積，涂刷總體原則為先高后低，先立面后平面。

（4）待基層處理劑干燥后，將非固化橡膠瀝青防水涂料加熱直至液體狀態（采用手工刮涂，加熱溫度按照不大于120℃控制）[3]。

（5）將加熱后的非固化橡膠瀝青防水涂料用專用刮涂板均勻的涂刮于基層上，厚度按照設計圖紙要求控制在1.5 mm。

5.4安裝虹吸排水槽

（1）按照深化圖紙中標注的排水方向定位放線，在現場確定出排水槽的位置。

（2）在涂刷好的專用非固化橡膠防水瀝青涂料基層上粘貼專用雙面自粘防水卷材，卷材寬度與虹吸排水槽基本一致。

（3）撕除自粘卷材覆膜，在自粘卷材上安裝虹吸排水槽。橫縱向專用排水槽按設計間距鋪設于車庫頂板上，通過子母扣合的方式進行連接，并將頂板按區域劃分，便于對滲透水進行有組織地匯集及排放。

5.5鋪9高分子防護排水異型片

高分子防護排水異型片自黏土工織物卷材由土工織物粘接在異形片的凸臺支點上制作而成，具有排水、蓄水、阻根、防水層柔性保護等功能。卷材四周采用專用雙面自粘防水卷材粘貼密實，接縫處的粘接寬度為100 mm，確保整體密封防水[3]。

（1）立墻位置，防護排水異形片自粘土工織物卷材沿立墻上翻，上翻邊緣處鋪寬度約100 mm的專用雙面自粘防水卷材密封，用射釘槍將其固定牢固防止松脫，使用壓條在上口密封壓扣。

（2）立墻、頂板等伸出管道處，在管道上鋪設寬100 mm 的專用雙面自粘防水卷材，然后粘接高分子防護排水異形片，其上涂膠水粘貼與管道實際尺寸相同的土工織物，防止土壤進入。

（3）平面凸起的平臺或臺階處：在平臺平面鋪設高分子防護排水異形片自粘土工織物卷材時，按平粘接結方式進行。

（4）高分子防護排水異型片自粘土工布卷材長邊與短邊采用專用膠水平縫粘接固定，形成整體的防水保護。

5.6安裝透氣觀察管

（1）安裝透氣孔：根據設計圖紙及現場在虹吸排水槽的實際排布情況，合理確定透氣孔位置，在土工布和排水槽上開口，把透氣孔安裝到位，用螺絲固定，透氣管底部周邊刷上膠用土工布包裹到位。

（2）根據圖紙設計鋪設完塑料虹吸排水槽并在設計的位置設置塑料虹吸排水槽透氣管。

（3）鋪設的聚酯土工布過濾層覆蓋虹吸排水槽，土工布采用專用膠水與高分子防護排水異型片上面的聚酯土工布搭接粘合形成整體的密封過濾層。

5.7安裝觀察井和頂水井

根據設計圖紙在指定位置安裝雨水過濾觀察井，并將其與安裝于種植頂板的虹吸式排水槽出水口相連，然后再將雨水過濾觀察井與集水井相連接，可使土壤滲出水經觀察井沉淀后流入集水井。集水井大小應根據當地年平均降雨量、匯水面積綜合因素通過計算確定。

5.8安裝虹吸排水管

在頂板部位全部鋪設完成后，根據深化設計圖紙以及現場的實際情況，確定出水口的具體位置。排水管道正式安裝前需要將其臨時固定安裝位置，然后經過預裝拼裝，對管道的位置、高程、排水坡度等做詳細調整，經過調整、校正后的管道方可使用膠粘劑做最終的固定。臨時固定的支撐/吊桿需要等粘接劑固化形成強度后方可拆除。

在頂板出口位置處將虹吸管連接專用排水槽，并用專用膠密閉，虹吸管另一側連接沉淀觀察井。根據設計要求雨水過濾沉淀井出水口位置的排水管與雨水調蓄池或雨水排水管網相連接。

5.9設板覆土（土方回填）

虹吸排水系統鋪設完成后應及時進行回填土施工，為了預防土方運輸車輛對已完成的虹吸排水系統造成損壞，覆土頂板土方回填方向應由四周向中心回填，局部區域也可從一側向另一側滾動回填。第一層回填土厚度應大于等于500 mm，對于松散的土方可稍微加厚填筑厚度，確保夯實后的回填土上能行駛車輛。

（1）第一層回填500 mm厚細土，主要施工機械有自卸車、推土機、壓路機，自卸車將回填土運到指定的填筑區域堆放，然后推土機把堆放的土推送攤鋪開，最后用壓路機將松散的土碾壓密實。

（2）第二層回填作業是在已完成的第一層土方基礎上施工，同樣使用自卸車、推土機、壓路機配合按照第一層土的施工方式完成第二層土的運輸、攤鋪、碾壓。

（3）虹吸透氣觀察管、集水井等特殊的部位應使用人工回填、人工夯實，注意成品保護。

（4）頂板覆土完成后，經檢查合格后進行景觀綠化施工。

6結束語

覆土頂板虹吸排水作為新型的排水技術，具有排水快、排水效率高的特點，僅從使用功能方面就遠遠領先于傳統排水，是目前較為推行的一種排水做法。該系統的可呼吸性、節能節材、綠色環保、對雨水有組織回收利用等特性在"海綿城市"中扮演著重要角色具，有著廣闊的發展空間及應用前景。此外，虹吸排水系統替代了傳統排水系統的防水保護層、頂板濾水排水層等，不僅降低了工程造價也加快了施工進度。本文就理論與實踐結合描述了覆土頂板虹吸排水系統的優勢、適用范圍、工藝原理、流程及操作要點，為虹吸排水系統在工程中的應用提供參考。

參考文獻

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[2]葉吉.住宅小區種植屋面的雨水管理系統[J].中國建筑防水， 2016（23）：9-13.

[3]陳益生，付群.北京某國家級科研實驗基地屋面防水翻新設計與施工[J].中國建筑防水， 2020（7）：34-36.

[4]董凱，許劍.大型種植屋面的虹吸式排水施工技術[J].建筑施工， 2019， 41（7）：1317-1319.