浅论高铁客站站台雨棚虹吸技术

虹吸式雨水排水系统作为一门国内新型的雨水排放技术，集中了众多雨水排放形式的优点，并逐渐在大型公用建筑、厂房、大型体育场等建筑上广泛应用。铁别是在最近几年的高铁站台雨棚设计中，虹吸雨水系统得到了全面的应用，完全代替了以往的重力式排水系统。以下从虹吸的原理，与传统式重力流系统对比，应用在高铁站台雨棚系统的优越性，施工的工艺、注意事项及发展前景等方面分别对高铁客站站台雨棚虹吸排水专项技术进行浅析。

一、虹吸的原理

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止流动.利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

二、站台雨棚虹吸式排水与重力式排水对比 1、重力流雨棚屋面雨水排放系统综述

传统的重力流雨棚屋面排水系统的原理是基于利用雨棚屋面结构上的坡度，水自然流入雨棚天沟内的雨水斗，然后水以汽水混合物的状态依靠重力作用沿着立管而下。同时由于雨棚屋顶排水本身要求具有一定的坡度，受雨棚屋顶结构的，如有效的排水，需增加雨水斗及相应的排水横、立管，这些大量的横、立管有可能多处跨越接触网，并经过最后汇集，排入城市雨水管网。

传统重力式雨水系统的特点是：（1）管径大，需1～3%坡度；（2）需要大量的雨水斗及横、立管；（3）大范围的地面开挖工作，埋地管很长；（4）建筑适应性和灵活性较差。

2、虹吸式雨棚屋面雨水排放系统综述

虹吸式雨棚屋面雨水排放系统是按虹吸满管压力流原理设计管道内雨水流速、压力，可有效控制和平衡屋面雨水排放系统。一般由虹吸雨水斗、管材（连接管、悬吊管、立管、排水管）、管件、固定系统等组成。

虹吸式雨水排放系统管道内的压力和水的流动状态是不断变化的过程。该排水系统的主要原理是：在最初的一段时间里，该系统与重力式雨水排放系统差不

多，都是利用重力进行排水。随着降雨持续和雨量的增加，当屋面上的水位达到一定高度时，雨水斗会自动隔断空气进入斗内，从而产生虹吸效果，并在管道内呈最大负压，雨棚屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下，以较高的流速被排出。当到达降雨末期，雨水量减小，雨水斗斗前水位降低，逐渐有空气掺入雨水斗，排水管内的虹吸作用被破坏掉，排水系统逐渐从虹吸式状态转变为重力流状态。

虹吸式雨水排放系统均按满流有压状态设计，因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设，这为结构复杂和操作空间比较小的雨棚提供了有效的保证。由于虹吸作用时管道内的水流速很高，所以系统具有很好的清洁作用。

通过上述比较可以看出，与重力流雨棚屋面排水系统相比，虹吸式雨棚屋面雨水排水系统具有以下优点：

（1） 管径小，无需坡度；（2）少量的雨水斗和立管；（3）最小限度的地

面开挖工作，埋地管很少；（4）建筑适应性和灵活性比较好；（5）由于流速大，系统能够保持比较好的自清作用。

（2） 三、虹吸式雨水排放系统应用于高铁客站站台雨棚的优越性 1.虹吸式雨水排放系统应用于高铁站台雨棚的优越性

现在的高铁站台钢结构雨棚与传统的钢筋混凝土雨棚相比，在结构及形式上都存在较大的不同，新型的站台雨棚不光要求能遮风挡雨，在样式上也要求美观大方。高铁雨棚虹吸排水系统主要有以下几点优点：

①.雨水斗布点灵活，更能适应现代高铁雨棚的艺术造型，并且容易满足不规则屋面的雨水排放。

②.单斗大排量，屋面开孔少，减少屋面漏水几率，减轻屋面防水压力。 ③.落水管的数量少和直径小，满足了现代高铁站台雨棚的美观要求。 ④.安全性高，管道走向可以根据现场实际需要设置，可以尽量避免管道横跨接触网，减少影响行车的安全隐患。

⑤.在设计流量下，系统中满管流无空气旋涡，排水高效且噪音小，更能完美体现高铁的先进性。

四、站台雨棚虹吸雨水系统施工工艺及注意事项 1、站台雨棚虹吸雨水系统施工工艺 ①.管道选材

站台雨棚虹吸雨水排水系统所使用的管材为高密度聚乙烯（HDPE）管道，这是一种性能卓越的环保型排水管道，它是以优质聚乙烯树脂为主要原料，添加必要的抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂，经挤塑机挤出加工而成的一种新型塑料管材产品。具有强度高、耐冲击、耐环境应力开裂、耐腐蚀、耐低温、易焊接、施工方便、严格密封无渗漏、成本低、投资省等特点。因现在生产厂家较多，生产工艺不同，管材厚度及韧度多存在不同，所以在选材时应注意以下几点：

a工程采用的每根管材，每个管件，连接件上应有明显的标志，标明产品名称，生产厂家名称和商标，执行标准的编号，规格和品种；标志必须在生产厂制造时印上，不得在施工现场制作。包装上应表明产品批号，名称，规格和品种，生产厂名称和制造日期，批量和执行标准的编号和检验代号。

b工程采用的高密度聚乙烯（HDPE）管材，其材质，规格尺寸和技术要求应符合现行行业标准《建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件》（CJ/T250-2007）的规定。

c管材和管件应在同一批成品中进行抽样检查，其规格、尺寸和外观质量应符合相应产品标准的规定。对长期存放的产品，在使用前应进行外观检查，当发现异常时应进行技术性能检测。不得采用有损坏迹象或缺陷的管材和管件。

d管材应按不同的规格分别堆放； 搬运管材和管件时，应小心轻放，严禁剧烈撞击、与尖锐物品碰撞、抛摔滚拖。不得暴晒、雨淋，也不得与油类、酸、碱、盐、活性极等化学物质接触。在施工现场临时堆放时，应有遮盖物；管件应放入密封塑料袋中，批量或单一包装，并放入厚纸箱内存放。

②.施工工艺 a工艺流程

施工准备——预埋预留——支架、固定系统制作安装——雨水斗安装——排水支、干管安装——灌水通水试验——系统接驳——检查、交工验收

b虹吸式雨水斗安装

虹吸式雨水斗是站台雨棚屋面雨水排水系统的始端，也是整个系统的核心，主要用途是汇集雨水并将雨水导入系统。

（1）雨水斗的进口应水平安装。

（2）雨水斗应按产品说明书的要求和顺序进行安装。

（3）雨水斗安装时，应在站台雨棚屋面防水施工完成、确认雨水管道畅通、清除流入短管内的杂物等后，再安装整流器、导流罩等部件。

（4）雨水斗安装后，其边缘与屋面相连处应严密不漏。 c紧固系统

紧固系统指固定管道的支架系统。其具有以下优势：（1）管道振动的吸收；（2）吸收热胀冷缩导致的管道位移；（3）避免管道因为悬挂受力而变形。通过安装紧固系统，虹吸管道无需直接与屋面相连，大大减少了与屋面接触点的数量。

紧固系统施工要求

（1）管道支吊架应固定在承重结构上，位置应准确埋设应牢固，支架应采用不锈钢支架。

（2）高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管宜采用方形刚导管进行固定。方形刚导管应沿高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管悬挂在雨棚承重结构上，高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管则宜采用管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。

（3）高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管的锚固管卡宜安装在管道的底端和末端，以及Y型支管的每個方向上，2个锚固管卡之间的距离不应大于5m。当雨水斗与立管之间的悬吊管长度超过1m时，应安装带有锚固管卡的固定件。当高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管的管径大于200mm时，在每个固定点上应使用2个锚固管卡。

（4）高密度聚乙烯（HDPE）管立管的锚固管卡间距不应大于5m，导向管卡间距不应大于15倍管径。

（5）当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离不小于750mm时，在方形钢或悬吊管上应增加2个侧向管卡。

（6）在雨水斗立管的底部弯管处应设支墩或采取牢固的固定措施。

d管道系统

（1）高密度聚乙烯（HDPE）管应采用热熔对焊连接或电熔连接。 （2）高密度聚乙烯（HDPE）管应采用管道切割机切割，切口应垂直于管中心。

（3）高密度聚乙烯（HDPE）预制管段不易超过10m，预制管段之间的连接应采用电熔、热熔对焊或法兰连接。

（4）在悬吊管的高密度聚乙烯（HDPE）水平管上宜采用电熔连接，且与固定件配合安装。

（5）埋地雨水管的埋设深度应考虑轻微冰冻和外部荷载的影响，埋地雨水管在穿入检查井时，与井壁接触的管端部位应涂刷两道黏结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水。

（6）管材的连接端面应与管道轴线垂直。应采用洁净棉絮擦净连接面上的污物，并保持连接面不受潮。在管表面上应标出管的插入深度，且用专用工具刮除插入的表皮。插入后，松紧度应符合电热熔连接的要求。

（7）在熔合及冷却过程中，不得移动、转动接头的部位及两侧的管道，不得在连接部位和管道上施加任何压力。

2、注意事项

（1）严禁采用不符合标准要求的产品。

（2）设计过程中应尽量减少出现横跨接触网的横管。施工中，在接触网上方不得有接头处存在，以免有水渗漏到接触网上，造成接触网损坏，影响行车。

（3）雨棚屋面排水天沟底面必须水平，确保虹吸功效。

（4）在管道系统敷设和安装过程中，管道不得作为拉攀，吊装，支架等使用，管道的开口部位应及时封堵。

（5）高密度聚乙烯（HDPE）管在运输、装卸、搬运和堆放管材和管件时，应小心轻放，避免油污和化学品污染严禁剧烈撞击和抛、摔、拖等，严禁与尖锐物品碰触，。

（6）装卸时吊索应采用较宽的柔韧皮带，吊带或绳，不得采用钢丝绳或铁链直接接触吊装管材。管材宜采用两个吊点起吊，严禁用绳子贯穿其两端装卸管材。

虹吸式雨水排放系统的发展前景

在未来，随着高速铁路的不断发展，高铁站台雨棚的样式也将出现更多的要求，站台雨棚虹吸雨水排水系统本着布点灵活、管径小、安装简单方便、安全性高等优点，将会得到更大的青睐，在更多的高铁站台雨棚上得到广泛的推广和应用。

参考文献

[1] GB50015-2003，建筑给水排水设计规范

[2] GB50242-2002，建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范

[3] 《建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件》（CJ/T250-2007）