寒冷地区的雨水管防冻
关键词：寒冷地区；雨水管；防冻设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
雨水管网作为现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对城市经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业，是城市排渍、排涝、防洪的骨干工程，是衡量现代化城市水平的重要标志，更是城市经济健康发展的强大保障和后盾。而对于我国北方寒冷和严寒地区，一年中低温冰冻天气占大多数，因此，雨水管的防冻设计较南方地区严格的多。本文中寒冷和严寒地区的定义范围参考《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010。
1.寒冷及严寒地区雨水管采取防冻设计的原因
在北方寒冷及严寒地区，会存在这样的情况。降雪后，白天室外温度高时，屋面冰雪开始融化，雪水沿雨水立管排放，但是融化是一个缓慢的过程，到傍晚温度降低时，屋面雪水还没有排净，管道内雪水开始冻结，这样到了夜间，雪水完全结冰，这时，管道内是半结冰状态，管道还不会冻裂。次日，太阳升起，温度升高，屋面冰雪又开始慢慢融化，雪水流入雨水管，但是管道内前一天的冰却没来及融化，又到了晚上，温度降低，更多的雪水冻在了管道里。如此往复几日后，管道里就是满冰的状态了。产生这种情况后，就像黄河的凌汛一样危害巨大，轻则使雨雪水不能正常排放，严重则会使雨水管管件损坏，造成经济损失。因此，北方寒冷及严寒地区雨水管的防冻问题成为设计的重点。首先应从管道的设计、选材、敷设入手,优化管道的系统设计,减少需要保温的管道数量；选择自保温性能良好的管材；尽量将给排水管道敷设在温度高于0℃的位置、有条件的尽量埋地敷设。
2.寒冷及严寒地区不采暖管道保温层材料的选择
通常管道防冻保温结构包括:保温层(绝热层)、防潮层、保护层。保温层材料的选择是决定保温结构的基础,保温结构的拟定也需要有适合的保温材料来保障。选择保温材料,应首先满足保温对象的介质运行工况要求和环境要求,同时也需要考虑保温材料本身特点和使用环境配
套及卫生环保等要求。一般来说,对于寒冷地区雨水管防冻保温 ,所需要的保温层很厚，要求很严格。因此在设置常规保温时要尽量采用不燃类A级材料,并要求材料的气密性、水密性都要好,且要求防水、防潮、使用寿命长,在保温计算时还应该考虑这些因素对保温层的保温效果的不利影响。
3.寒冷及严寒地区地区建筑物雨水管的防冻设计
3.1雨污分流设置时室外雨水管的防冻措施
室外雨水系统是雨污分流设置的时候，在寒冷地区设计中应选用保温井做法，以减少不必要的热损失，以防止冰冻现象发生。
室内雨水系统，靠建筑物外墙的雨水管，温度较低，最好布置于和采暖管道合用的管道井内，不宜布置于建筑物不采暖的部位。如果建筑物内不采暖，可考虑设置辅助电伴热系统。一般在天沟内和雨水立管内敷设电伴热带，这样可以保持天沟的通畅，及时将屋面融雪排走，有效防止结冰棱现象，在严冬也不影响建筑物功能，避免因屋面积雪过厚，而产生屋面变形、渗水甚至裂缝等，减少因长期在潮湿环境中对建筑物结构和支撑的腐蚀，防止建筑物形成冰挂，避免对人员造成伤害。
3.2雨污合流设置时室内室外雨水管的防冻设计
室外污水系统和雨水系统合流时，冻塞管道的原因一般有两个，一是埋深过浅，保温措施不够；另一个是管道坡度过小，排水流速较慢，污水的热量散失很快，在未进入检查井之前已经冻结。解决冻塞现象的根本办法是加大管道的埋设深度，将埋深降至冰冻线以下，这样也符合规范对管道埋深的要求，可确保管道常年不冻。
4.寒冷及严寒地区市政雨水管网的防冻设计
我国大部分城市的市政管网属于雨污合流。因此寒冷地区市政雨水管网的防冻设计需要从以下几个方面综合考虑：
4.1加深雨水管埋设深度
寒冷地区雨水管管道原则上应埋地敷设，管道埋设深度应在冰冻线以下，管线埋深一般在2.0～2.5m以下；需要浅埋时，应进行热力计算。同时应注意冻土深度的规范要求，在回填时，应严格注意回填土的密实度，以防孔隙度过大导致冻土深度加大，以致雨水管线位于实际冰冻线以上。并应保证管顶最小覆土厚度。对于敷设在冻土层以上的雨水管道应采取与采
暖管道合道的伴热保温措施，或者加伴热电缆，原理跟“电热毯”类似，虽然增加了成本，但效果立竿见影。
4.2加大雨水管出户管的设计坡度
在雨水排放过程中，势必会夹带有泥砂进入雨水排放系统，在雨水出户处淤积少量泥砂，在寒冷及严寒地区，这部分淤积泥砂在冬季则会阻碍雪水的顺利排放。所以，在雨水出水管按重力流的设计计算中，以不违反规范为前提，适当加大雨水出户水管的坡度，加大雪水在水平悬吊管中的流速，减少停留时间，应当可以适当减免冰冻现象的发生。
4.3 雨水管道布设
街区内部的地形、道路布置和建筑物的布置是确定街区内部雨水地面径流分配的主要因素，道路通常是街区内地面径流的集中地，所以道路边沟最好低于相邻街区的地面标高。应尽量利用道路两侧边沟排除地面径流。雨水口的作用是收集地面径流。寒冷及严寒地区雨水管应尽量多的设置在道路交叉口及地形低洼处，使降落在地面上的雪水，在经过地面植物和洼地的截留、地面蒸发、土壤下渗以后，剩余雨水在重力作用下形成地面径流，尽快进入附近的雨水管渠，缩短暴露在寒冷空气下的时间，以免冰冻。
4.4 合流制管道设计
合流制管渠系统是将生活污水、工业废水和雨水汇集到同一管渠内排除的管渠系统。合流制排水系统管线单一，总长度减少，管道造价低。排水区域内的水体水源丰富，水量充沛，其流量和流速都足够大，一定量的混合污水排入后对水体造成的污染危害程度在允许的范围以内。而我国各地的生活污水年平均温度差别不大，均约10～20℃之间。这样，雪水在排放过程中，生活污水带来大量热能，不会出现因雪水出户后温度降低而导致冰冻现象的发生。
水管防冻 4.5雨水管集水点的保温
在市政管网设计中，往往多条雨水管道最终汇聚在一处（雨水集水点），在确定管段的集水点时,应遵循以下原则：当设计管段两端之间有雨水流入时,应以下游一端作为该管段的设计断面,即以下游一端为该管段的集水点；当设计管段两端之间无雨水流入时,则应以该管段的上游一端为集水点和设计断面。在寒冷及严寒地区，这个集水点前的检查井也建议采取相应的保温措施，否则有可能因为冰冻影响整个市政管网的畅通。当温度低于-10℃的地区，各种隔油池、沉淀池、化粪池及雨污水检查井等均宜做保温井口或采取其他保温措施，且采用有覆土形式，水面须在冰冻线以下。一般在小型排水构筑物等的入孔处设保温井口及木制
保温盖。所有的井盖均采用双层保温井盖，井内填充珍珠岩或碎聚苯乙烯块；井壁周围土质采用置换措施，填充一些炉渣保温，并加一层黄黏土以减少地表水向土壤下方渗透。
4.6加强人工排查，消除冰冻隐患
在对雨水管进行防冻设计的同时，应组织检修队伍，定期或不定期进行排查，对冻管进行烤管，将管内水转移排放，确保长流水。
5.结语
雨水管网与污水管网不同，雨水管道的平面布置应尽量利用地形坡度以最短的距离靠重力流就近排入水体，其管线相对分散，且冬季融化雪水温度低，易形成冻害。随着我过现代化进程的推进，寒冷及严寒地区雨水管的防冻建设越来越受到广泛的重视和关注。但由于建设理念和社会环境的不同，我国前期雨水管网防冻建设并没有得到足够的重视。雨水防冻可供参考的文献十分有限。在雨水防冻设计中，建议参考给水管、采暖管、污水管等的防冻措施，综合各方面因素，使雨水管不发生冰冻现象。
参考文献：
[1] 给水排水设计手册.中国建筑工业出版社.
[2]邢丽贞 给水排水管道设计与施工[M].北京:化学工业出版社,2004.
[3]全国民用建筑工程设计技术措施－给水排水，中国建筑标准设计研究所.
[4]排水工程，中国建筑工业出版社.
[5]吴俊奇,付婉霞,曹秀芹,等 给水排水工程[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
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