[廣州]44萬平標(biāo)志性建筑虹吸雨水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析（圖文解析）

1、一、工程概況,廣州某工程項目總用地面積31,084平方米，總建筑面積約44.8萬平方米，主塔樓層高103層，結(jié)構(gòu)高度432m，工程建成后將成為廣州市的又一個新的標(biāo)志性建筑。廣州項目屋面虹吸雨水排水包括三部分：附樓裙樓、塔樓入口光棚及塔樓消防水池溢流。其中附樓裙樓部分屋面匯水面積大約13500平方米，采用高密度聚乙烯(HDPE)管材，共計超過900米，最大管徑達(dá)到300；在每個虹吸系統(tǒng)中，都有57個虹吸雨水斗，共計64個雨水斗,簡介：虹吸排水系統(tǒng)打破了常規(guī)的重力排水系統(tǒng)，虹吸排水系統(tǒng)的技術(shù)原理是利用建筑物的高度所形成的水頭，依靠專用的雨水斗設(shè)計，實現(xiàn)氣水分離。開始時由于重力作用，使雨水管道內(nèi)產(chǎn)生

2、真空，當(dāng)管中的水呈壓力流狀態(tài)時，形成虹吸現(xiàn)象，不斷進(jìn)行排水，最終雨水管內(nèi)達(dá)到滿流狀態(tài)。在降雨過程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個系統(tǒng)得以快速排放屋頂上的雨水,虹吸式屋面雨水斗部件 (安裝于混凝土屋面頂部和混凝土天溝,不銹鋼法蘭螺絲 鋁合金空氣擋板 不銹鋼螺母 不銹鋼夾圈 不銹鋼底盤,根據(jù)本項目特點特制定以下施工工藝流程,施工前準(zhǔn)備,材料、設(shè)備進(jìn)場,材 料 報 驗,測 量 定 位,埋地管道安裝,配合土建預(yù)留預(yù)埋,柱內(nèi)立管安裝,支、吊、托架的安裝,其他立管安裝,橫管、支管安裝,雨水斗安裝,管道系統(tǒng)試驗,峻 工 驗 收,二、小組概況,1、小組簡介,2、成員簡介,3、小組活動計劃表,三、選題理由,背景

3、：廣州地處珠江三角洲，瀕臨南海，海洋性氣候特征 顯著，就2008年全市平均年降水量就達(dá)到2388毫 米，特別局部地區(qū)的強對流天氣對市民生活帶來了 嚴(yán)重影響。在瀏覽器上輸入“排水不暢 積水”等關(guān)鍵 字，很容易得到例如“排水不暢導(dǎo)致昆明機場候機樓 周邊大面積積水”、“上海暴雨致百余航班延誤 虹橋 機場積水漫膝”等新聞，所以排水質(zhì)量的好壞，直接 影響到大家的日常生活,在正式安裝前，小組成員模擬現(xiàn)場實際環(huán)境，通過制造一測試用水箱，采用單位時間內(nèi)水容積增減的方法，測試該樣板系統(tǒng)的性能質(zhì)量,試驗搭配材料表,水容積增減法測試的實驗裝置,虹吸雨水系統(tǒng)流速測試記錄,流速設(shè)計值是根據(jù)虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程

4、(CECS 183：2005)第3.3.2條第5點中“立管設(shè)計流速不宜小于2.2 m/s，且不宜大于10 m/s”。經(jīng)過以上多次測試后，發(fā)現(xiàn)大部分的測試值都不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),虹吸雨水系統(tǒng)流速測試對比圖,從上圖可以看出，經(jīng)過42次流速測試，只有12次測試達(dá)到設(shè)計要求（2.2 m/s）。因此，我們成立以“提高虹吸雨水系統(tǒng)的初驗排水速度”為課題的QC小組，通過小組成員的齊心協(xié)力，又快又好完成項目的虹吸式雨水排水系統(tǒng)的安裝,四、現(xiàn)狀調(diào)查,小組成員對流速測試的虹吸雨水系統(tǒng)樣板進(jìn)行檢查，記錄并統(tǒng)計造成排水流速偏低的問題，見下表,將數(shù)據(jù)統(tǒng)計表做成餅狀圖，如下,排水流速偏低分析圖,結(jié)論：從餅狀圖可以看出，造成虹

5、吸雨水系統(tǒng)排水流速偏低的主要問題是“一次安裝不合格”，其累計頻率達(dá)到70，屬于我們要針對解決的主要問題,五、設(shè)定目標(biāo),1、目標(biāo)： 提高虹吸雨水系統(tǒng)的初驗排水速度v，使其符合CECS 183：2005技術(shù)規(guī)程要求的,2.2m/s v 10 m/s,2、目標(biāo)確認(rèn)的依據(jù),1）虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程(CECS 183：2005)是質(zhì)量驗收的依據(jù)，我們一定要達(dá)到技術(shù)規(guī)程的條件，才能驗收合格。 （2）為了更好的完成本項目的虹吸雨水排水系統(tǒng)工程安裝，我們特意組織小組成員和相關(guān)施工人員參觀了廣州白云機場航站樓。該航站樓使用虹吸雨水排水系統(tǒng)，并獲得成功，這種類似的經(jīng)驗值得我們借鑒,3）在我們的初次流速測

6、試時，A4、B1等12組數(shù)據(jù)都達(dá)到了目標(biāo)的要求，本QC小組成員一致認(rèn)為通過改良安裝技術(shù)，我們是可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的,通過以上的分析，虹吸雨水排水系統(tǒng)的 初驗排水速度v：2.2m/s v 10 m/s，我們是有能力達(dá)到的,六、原因分析,本QC小組全體成員通過對現(xiàn)場各項可能影響虹吸系統(tǒng)一次安裝不合格的因素仔細(xì)地進(jìn)行了調(diào)查、分析，查閱了大量的有關(guān)的技術(shù)資料，然后集思廣益，最終繪制出如下的因果分析圖,虹吸系統(tǒng)一次安裝不合格的因果分析圖,七、要因確認(rèn),通過因果分析圖，可以看出造成虹吸系統(tǒng)一次安裝不合格的末端因素有11項，小組成員制定要因確認(rèn)計劃表對末端因素逐一分析論證，并通過現(xiàn)場驗證及調(diào)查分析確定影響一次安裝

7、不合格的主要因素,要因確認(rèn)計劃表,要因確認(rèn)一：技術(shù)交底無針對性,確認(rèn)方法：檢查技術(shù)交底內(nèi)容 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：對班組100進(jìn)行有針對性的技術(shù)交底 確認(rèn)情況：技術(shù)交底是由技術(shù)負(fù)責(zé)人通過書面形式向施工班組進(jìn)行交 底，并接收人進(jìn)行簽名接收。小組成員檢查了保管于資料 室的技術(shù)交底記錄，項目部已在班組進(jìn)場時對其全部工人 進(jìn)行技術(shù)交底，詳細(xì)說明了虹吸雨水系統(tǒng)安裝過程中的操 作要求，例如管道安裝要根據(jù)圖紙結(jié)合現(xiàn)場實際情況和深 化要求具體布置走向；當(dāng)管道安裝工作有間斷應(yīng)及時封閉 敞開的管口；管道安裝時應(yīng)及時固定和調(diào)整支、吊架等。 各工人清楚明白后簽名確認(rèn)。因此不存在技術(shù)交底不詳細(xì)情況,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)二：施

8、工人員技術(shù)不熟練,確認(rèn)方法：技能考核 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：作業(yè)人員100通過考核 確認(rèn)情況：為有效保證施工質(zhì)量，我們對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行了技術(shù)考核,工人參與現(xiàn)場培訓(xùn)學(xué)習(xí),其結(jié)果如下,由表中考核結(jié)果可以看出，安裝工人安裝操作和機具操作合格率達(dá)到100%（優(yōu)、良屬于合格以上），安裝技能達(dá)到了要求,技能考核表,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)三：熱熔對焊操作失誤,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：熱熔對焊連接操作100正確 確認(rèn)情況：熱熔連接是一個物理過程；管材、管件加熱到一定時間后，將材料原來緊密排列 的分子鏈融化，然后在穩(wěn)定的壓力作用下將管材、管件連接并固定，在熔合區(qū)建 立接縫壓力。由于接縫壓力的作用，熔化的分子鍵隨

9、材料冷卻、溫度下降并重新 連接，使管材、管桿閉合成為一個整體。 小組成員按要求檢查焊縫高度、錯邊、接口寬度及對中情況，結(jié)果如下表,熱熔對焊連接檢查情況表,由上表看出，工作人員的熱熔對焊操作能力有待改進(jìn),結(jié)論,要因確認(rèn)四：雨水斗安裝不平,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：雨水斗的進(jìn)水口安裝應(yīng)100水平 確認(rèn)情況：雨水斗如果安裝不平，會影響排水去水的效果。小組成員使用平水 尺對已安裝的雨水斗進(jìn)水口進(jìn)行檢查,雨水斗水平檢查表,全部符合安裝水平，達(dá)到100的要求,結(jié)論：非主要原因,雨水斗在混凝土層內(nèi)示意圖,確認(rèn)情況：在天面安裝的雨水斗在天面防水層 施工前安裝和固定。避免防水層施 工時，雨水斗被移位,要因確

10、認(rèn)五：雨水斗在混凝土層內(nèi)未固定,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：雨水斗應(yīng)在澆筑前100固定好,小組成員認(rèn)真負(fù)責(zé)地監(jiān)督雨水斗的安裝情況，并按工期計劃要求將工作面移交給土建前，全部100固定好已安裝的雨水斗,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)六：水平管安裝倒坡,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：CECS183:2005要求懸吊管安裝不得倒坡 確認(rèn)情況：根據(jù)虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程（CECS183:2005）第 3.2.1條要求：“懸吊管可無坡度敷設(shè)，但不得倒坡。” 因為倒坡不但影響懸吊管內(nèi)的雨水排空，還會影響虹吸過程的排水速度，降低虹吸效果。因此，小組成員對安裝的管道進(jìn)行水平檢查，結(jié)果如下,管道坡度檢查表

11、,由上表可以看出，我們安裝的管道，有60出現(xiàn)倒坡，影響排水,結(jié)論,要因確認(rèn)七：熱熔設(shè)備電壓不足,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：熱熔設(shè)備使用電壓符合220V要求 確認(rèn)情況：符合熱熔設(shè)備要求的電壓能保證熱熔設(shè)備產(chǎn)生足夠的熱量。我們的 組員在熱熔設(shè)備工作的時候，使用萬能表對該電路進(jìn)行電壓測量， 并記錄結(jié)果見下表,熱熔設(shè)備電壓檢查表,熱熔對焊機,從上表可以看出，現(xiàn)場的電壓上下波動約1，屬于穩(wěn)定狀態(tài),結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)八：切割角度不垂直,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：切割后管材斷面垂直于管中心線 確認(rèn)情況：管材切割后不垂直，接下來熱熔的時候就難以做到管段與管段或 管段與管件之間的吻合連接，從而影

12、響其連接的嚴(yán)密性,管道切割機,切割口應(yīng)垂直管中心線,小組成員通過平時巡查，隨機抽取切割后的管材使用直角三角尺進(jìn)行測量，所有的結(jié)果均顯示切割口垂直于管中心線,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)九：切割口表面不潔,確認(rèn)情況：如果施工現(xiàn)場粉塵過多，粉塵會粘附在HDPE管切 割面表面，影響熱熔質(zhì)量。小組成員不定時檢查 施工現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)，每天工作前工人都對要施工的 區(qū)域進(jìn)行灑水打掃，在天氣干燥的日子，還定時 灑水降低粉塵。 同時，要求工人在切割管段的時候，不能用手接觸切割 口，一來是由于切割口鋒利，容易造成鋸傷，二來手上的灰 塵會沾染在管段上，污染管段,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：切割口表面必須保持清潔,小組成

13、員在巡查過程中，熱熔前的切割口均是干凈的,不應(yīng)用手觸碰切割口,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)十：工作場地大風(fēng),確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：在大風(fēng)吹的地方進(jìn)行熱熔要做好防風(fēng)措施 確認(rèn)情況：在大風(fēng)的場所進(jìn)行熱熔，會使加熱板的溫度不均勻，從而造成 管口的受熱不均勻，最終影響熱熔的質(zhì)量。 小組成員在檢查的時候，發(fā)現(xiàn)熱熔施工的場所是在裙樓一至五層，而幕墻單位已經(jīng)把我們需要施工的地方都安裝好了玻璃。工人在熱熔施工時，把窗戶關(guān)好，就不會出現(xiàn)大風(fēng)的情況，相當(dāng)于造好了防風(fēng)措施,結(jié)論：非主要原因,要因確認(rèn)十一：雨水斗損壞,確認(rèn)方法：現(xiàn)場檢查 確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：雨水斗應(yīng)100做好成品保護 確認(rèn)情況：特殊設(shè)計的雨水斗是實現(xiàn)虹吸

14、作用的重要保障，因此對于雨水斗的保 護，使其結(jié)構(gòu)完好、不被破壞是一個關(guān)鍵。 但是，小組成員在現(xiàn)場檢查過程中發(fā)現(xiàn)，土建施工人員私自打開封閉好的雨水斗進(jìn)水口進(jìn)行臨時排水。對于打開的雨水斗，已經(jīng)被野蠻施工給破壞了，不能使用。而且由于封閉的進(jìn)水口被打開，施工產(chǎn)生的垃圾全部進(jìn)入管道，造成管路堵塞，后果十分嚴(yán)重,被破壞的雨水斗,堵塞的管道,清理出來的水泥條,結(jié)論,八、制定對策,針對以上三項主要原因，經(jīng)小組成員的集體研究，對每個要因制定了相應(yīng)對策,對 策 表,九、對策實施,步驟一：適當(dāng)?shù)臒崛蹨囟?步驟二：合適的接管壓力 步驟三：合理的冷卻時間,對策實施一：解決“熱熔對焊操作失誤”問題 負(fù)責(zé)人： 實施時段：2

15、009.4.202009.8.5,熱熔對焊加熱要求表1,將壓力減小到規(guī)定值，一般大約為加熱壓力P的10%（使管端面與電熱板之間剛好保持緊密接觸），繼續(xù)加熱至規(guī)定的時間t1。此時，卷邊高度一般達(dá)到壁厚的一半,步驟一：適當(dāng)?shù)臒崛蹨囟?將電熱板置入兩管端之間，轉(zhuǎn)動加壓手柄并觀察壓力表指針，達(dá)到規(guī)定的壓力P，加熱壓力保持到直至要熔接的配件整個周圍形成一圈熔化邊料，作用是迅速平整管材端面上的不平度并有效地促進(jìn)塑化，直到兩邊最小卷邊達(dá)到規(guī)定高度h1,步驟二：合適的接管壓力,加熱完成后，退開夾具，迅速取出電熱板，然后合攏兩管端，其切換時間應(yīng)盡可能短，不得超過5秒,通過加壓手柄向合攏的管端緩慢加壓，在規(guī)定的時

16、間t2將壓力上升到規(guī)定值P（與加熱壓力相同），鎖緊止動閘，保持壓力,熱熔對焊加熱要求表2,步驟三：合理的冷卻時間,將壓力至少保持規(guī)定的冷卻時間t3后，松開止動閘，打開夾具，取出焊接好的管子,熱熔對焊加熱要求表3,不能用冷卻水或者其它冷卻方法來加快冷卻處理時間，因為這會損害連接的質(zhì)量,不應(yīng)用水冷卻,實施效果：小組成員通過對施工人員的熱熔對焊操作進(jìn)行再培訓(xùn)后，我們再加強檢查施工作業(yè)期間的操作情況，結(jié)果如下表,熱熔對焊連接檢查情況表,2009年7月,由上表可以看出，施工人員的熱熔對焊操作已經(jīng)完全掌握，達(dá)到100合格水平，符合目標(biāo)要求，因此對策有效,對策實施二：解決“水平管安裝倒坡”問題 負(fù)責(zé)人： 實

17、施時段：2009.4.152009.7.31,步驟一：支架定位 步驟二：支架安裝 步驟三：管道、管件安裝,措施：我們查閱資料，發(fā)現(xiàn)HDPE管道使用二次懸吊系統(tǒng)，有如下優(yōu)點：二次懸吊系統(tǒng)使管道在高速水流和溫差而產(chǎn)生的變形應(yīng)力的沖擊下有良好的防晃、抗振及吸收應(yīng)力等措施，甚至是懸掛管道承受的重力，都由連接件傳至方形鋼導(dǎo)管，避免引起系統(tǒng)的變化，減少對于建筑結(jié)構(gòu)的影響，同時，還可以避免管道因為懸掛受力而變形。還可以起到固定管道，轉(zhuǎn)移管道受力的作用，還有助于增加屋面到水平管的間距，而不影響管道的水平受力。 因此，小組成員提出本項目的水平虹吸雨水管采用3030鍍鋅方鋼做二次懸吊系統(tǒng)，作為虹吸式雨水排放系統(tǒng)的

18、輔助部分。虹吸式雨水排放的懸吊系統(tǒng)包括與管道平行的方形鋼管，管道與方形鋼管間的連接管卡，用于固定鋼導(dǎo)管的騎卡及鍍鋅小插銷,二次懸吊系統(tǒng)分解圖,正面圖,步驟一,安裝管道系統(tǒng)前，根據(jù)設(shè)計位置對支架的位置進(jìn)行定位，并做好標(biāo)記,小組成員還參考建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50242-2002），對HDPE管的支架最大間距作出要求，如下表,HDPE管管道支架最大間距,注：此表符合GB50242-2002 表3.3.9的要求,如果懸吊螺桿長度超過50cm，則每隔10m做防晃支架,步驟二,根據(jù)已標(biāo)記的位置，安裝支架,1）對懸吊水平管道的方形導(dǎo)管系統(tǒng)，按設(shè)計數(shù)量和位置先把安裝片焊接在鋼結(jié)構(gòu)上，若

19、為混凝土結(jié)構(gòu)，則用膨脹螺栓把安裝片固定在混凝土上，用螺桿、騎形卡、管卡緊固裝置固定30mm30mm2mm的鍍鋅方鋼管，調(diào)整水平度至符合設(shè)計要求，以便安裝水平管道； （2）對立管的固定裝置，同樣按設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定將安裝片固定在柱子或墻壁上，以便安裝立管管卡,根據(jù)支架位置，安裝管道、管件。 管線的安裝關(guān)鍵是定位準(zhǔn)確，特別是彎頭、大小頭、三通等處的定位。要注意系統(tǒng)圖中的所有管道長度的度量均以管道中心為準(zhǔn)，所有彎頭、三通、變徑接頭均以連結(jié)管中心交點為準(zhǔn)。要特別注意水平管的標(biāo)高不能任意變動，以免破壞虹吸條件,步驟三,實施效果：采用二次懸吊系統(tǒng)后，我們對倒坡管段重新進(jìn)行坡度檢查，結(jié)果如下表,管道坡度檢查

20、表,2009年6月,由上表可知，管道安裝均沒有倒坡現(xiàn)象發(fā)生，達(dá)到目標(biāo)要求，因此對策有效,對策實施三：解決“雨水斗損壞”問題 負(fù)責(zé)人： 實施時段：2009.4.202009.8.5,措施一：在天面其他工程未完成前，暫不安裝鋁合金空氣擋板。 措施二：在已安裝好的雨水斗上用木板或塑料板加工保護罩， 固定在雨水斗上并將雨水斗密封使之不滲水，并在上 部加醒目標(biāo)示以防他人損害雨水斗底盤,保護示意圖,措施三：對已安裝完成的管路上部進(jìn)行封堵，防止異物 進(jìn)入，堵塞管路。 措施四：對處于易遭碰撞的部位，以木板等加以保護。 措施五：加強日常巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理,實施效果：完善成品保護措施后，小組成員在往后的巡查中，都沒有發(fā)現(xiàn)雨水斗被損壞的現(xiàn)象，做到了“零”破損的目標(biāo)要求，因此對策有效,保護現(xiàn)場圖,十、效果檢查,1、目標(biāo)實現(xiàn)情況 19日，在通水試驗和灌水試驗的基礎(chǔ)上，小組成員對已安裝的系統(tǒng)進(jìn)行流速測試，結(jié)果如下,活動后的流速測試,活動后的流速測試對比圖,效果檢查二：質(zhì)量驗收合格 經(jīng)過我們的努力，在公司領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計等多方面的配合下，本工程裙樓虹吸雨水系統(tǒng)在順利施工完成，并進(jìn)行隱蔽驗收,安裝驗收、隱蔽驗收資料,效果檢查三：經(jīng)濟效益,1、收入 由于規(guī)范了熱熔對焊的操作方法，減少了返工、節(jié)約了管材： a、節(jié)約了管材：30米145元/米(均