高層建筑給水工程設(shè)計及施工技術(shù)

溫 杰 太原供水集團有限公司

1 前言

給水工程的施工質(zhì)量和高層建筑施工質(zhì)量之間有著密切聯(lián)系，因此建筑施工單位對此也十分重視，但高層建筑給水工程本身的施工難度就比較大，在設(shè)計階段和施工階段需要面臨的影響因素也比較多，因此必須進行仔細分析，這樣才能真正做好高層建筑的給水工程施工。

2 高層建筑給水工程特點

在高層建筑的給水工程中需要重點考慮的是在保證給水壓力的同時要處理好系統(tǒng)中的各種雜質(zhì)，避免影響水的順暢流通。給水工程中的重要環(huán)節(jié)是安裝和調(diào)試，在安裝環(huán)節(jié)中通常會使用PP-R 管和UPVC 管，兩種管材的相似度比較高，不同的是安裝過程中使用的技術(shù)手段。在調(diào)試過程中重點針對管道壓力，具體表現(xiàn)在以下兩個方面，給水工程中需要對給水壓力予以密切關(guān)注，要做到科學合理的選擇管徑，選擇管徑過程中通常都會使用最小管徑法和臨界流量法，前者指的是在用水高峰期測試管徑壓力，后者指的是通過臨界流量測管徑壓力，最后結(jié)合具體壓力值對給水管道的管徑進行確定[1]。管徑確定以后需要做好連接以及垂直處理，同時考慮到環(huán)境因素的影響，如果在北方寒冷地區(qū)需要對給水管道做好防凍處理，這樣可以保證給水系統(tǒng)的功能性得以持續(xù)發(fā)揮。

3 高層建筑給水工程中容易出現(xiàn)的問題

壓力問題是高層建筑給水系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)的，主要原因是受層高的影響，對于樓層較高的用戶都會采用二次加壓的方式供水，同時通過市政直接供水的方式向低層的用戶供水。但在實際施工中無法準確對壓力進行控制，導致當高層供水壓力滿足以后，低層供水壓力過大，很容易引發(fā)低層供水管道破裂的問題。但如果將低層管道的供水壓力控制在合理范圍內(nèi)，又很容易導致高層供水壓力難以滿足需求，進而出現(xiàn)水壓下降甚至是無水的情況。因此一般在設(shè)計過程中需要分別設(shè)計高層用戶和低層用戶的供水系統(tǒng)，從而最大限度地控制高層建筑水壓，令整個建筑的用水需求都能夠得到充分滿足。

除了壓力問題，施工人員的專業(yè)性也會對高層建筑給水工程造成一定影響。當前我國的建筑技術(shù)水平已經(jīng)步入了世界前列，各種先進設(shè)備和技術(shù)都已得到了廣泛應(yīng)用，但施工人員整體素質(zhì)還不能充分滿足高層建筑的建筑施工要求。尤其在給水工程中，一些人員的專業(yè)知識比較薄弱，甚至是沒有接受過專業(yè)化教育，但這些人員卻經(jīng)常出現(xiàn)在重要的崗位中，對工程質(zhì)量造成了一定影響。另外由于某些施工人員對高層建筑給水的工程重視度不高，沒有嚴格監(jiān)督施工設(shè)計和相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，導致工程質(zhì)量得不到充分保障[2]。

4 保證高層建筑給水工程質(zhì)量的措施

4.1 控制水壓

控制水壓是高層建筑給水工程中非常重要的內(nèi)容，對供水質(zhì)量具有直接影響。工程進行中要以高度為基礎(chǔ)合理設(shè)置供水壓力，然后建設(shè)給水系統(tǒng)，并且要根據(jù)不同高度對給水壓力進行區(qū)分?？梢詫⒔ㄖ獠克芫W(wǎng)的直接供水壓力作為區(qū)分標準，而不是將高層用戶和低層用戶等作為區(qū)分標準，然后再進行供水壓力測試，如果水壓和水量不能滿足使用要求，或者在用水高峰期壓力明顯下降，可以根據(jù)具體情況為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)給水壓力。

4.2 提升施工技術(shù)水平

若想以更專業(yè)化的方式開展高層建筑給水工程，施工相關(guān)人員的技術(shù)水平必須滿足要求，因此正式開始施工之前應(yīng)對所有施工人員進行一次系統(tǒng)化培訓和評估[3]。重點評價其是否具備高層建筑給水工程的施工資質(zhì)，更要讓其認識到給水工程對于高層建筑的關(guān)鍵影響。除了施工人員，在給水工程的施工中必須要具備經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員，這樣才能保證順利完成施工和工程質(zhì)量。

5 高層建筑建設(shè)工程設(shè)計和施工技術(shù)

5.1 高層建筑的給水工程設(shè)計要點

在工程開始之初，應(yīng)合理評估用水量以及給水方式，準確劃分給水區(qū)域，劃分給水區(qū)域時可以參考實際的用水需求，接下來計算給水管道中的水流量和流速，最后依據(jù)計算結(jié)果并結(jié)合相關(guān)要求設(shè)計和繪制給水工程的施工圖紙，為了保證施工圖紙的規(guī)范性，在設(shè)計過程中還要充分考慮周圍環(huán)境因素的影響。在給水設(shè)計中具體形式主要有兩種，分別為常規(guī)用水需求和高峰時期的用水需求，這兩種方式都需要通過實際測試得到具體數(shù)據(jù)才能開展具體工作。施工過程中要注意，建筑中的給水管道應(yīng)對彎道數(shù)量進行控制，以此保障給水管道的通暢性，但在實際施工中不可避免地會出現(xiàn)各種彎道和連接，因此可在設(shè)計中體現(xiàn)出更加順暢的聯(lián)系方式，比如可以使用45°或者順水方式連接，這樣能夠有效避免給水管道發(fā)生淤堵的情況，不僅可以使給水管道的通暢性得到充分保障，而且也不容易發(fā)生管道泄漏[4]。

5.2 高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計步驟

第一，需要準確定位建筑給水引入點，一般應(yīng)從兩點引入，并且明確控制方式，一般情況下有兩種閥門，即閘閥和止回閥。

第二，依照市政給水資料在采用市政給水時，要分析和確定余壓供水區(qū)間，通常情況下應(yīng)該是高層建筑的地下部分再延伸到上方建筑的三、四層。

第三，依照建筑功能區(qū)域的不同和用水點的相關(guān)資料來精準定位建筑上方部分的生活給水系統(tǒng)并進行分區(qū)，主要原則是根據(jù)建筑高度，以35m～60m作為分區(qū)劃分的標準，建筑對供水要求的等級越高，其分區(qū)建筑劃分的高度相對會降低；同時還要對具有建筑功能一致的空間加以衡量，盡可能使其保持在相同的供水分區(qū)內(nèi)。

第四，準確定位屋面，包括各個分區(qū)的生活或消防水箱所在的位置情況，水箱的具體容積、形狀還有規(guī)格參數(shù)等需要依照計算結(jié)果來確定。

第五，依據(jù)各個水分區(qū)，加以優(yōu)化各用水點，做好給排水平面布置，各分區(qū)的給水立管可以將其安裝在同一個管道井內(nèi)，這樣更加便于檢修維護；分層給水計量除非有特殊的說明、要求，一般情況下不會多加考慮；分層給水控制則不同，如果沒有明確要求，需要進行考量；給水管線在布置上應(yīng)確保水力條件保持在良好狀態(tài)；明確給水管線材質(zhì)，這樣有利于水力計算，并且核查相應(yīng)水力計算表。

第六，給水立管需要明確標注編號，同時將管道井的大樣圖繪制出來，分層給水支干管需要和相應(yīng)分區(qū)給水立干管結(jié)合連接在一起。

第七，依據(jù)給水管線平面設(shè)計情況，將給水軸測圖的各個要素繪制出來，給水水力計算表要完成編制，在編制過程中關(guān)注到是否會進行集中熱水供應(yīng)；通常情況只要求對具備代表性的給水管線進行明確的水力計算，其他部分只需要依照計算結(jié)果作為參考，從而對流量、管徑還有水頭損失等參數(shù)進行確定。

第八，依照水力計算得出的數(shù)值結(jié)果，對整個建筑給水系統(tǒng)的管徑進行確定，但是為了消除片面化的結(jié)果影響，需要依照計算結(jié)果對管徑進行頻繁的更換；建筑給水需要依照水頭損失來計算，設(shè)備所需要的設(shè)計揚程，針對最上區(qū)域，應(yīng)該關(guān)注到屋面消防水箱采用生活水泵供水；同時從流量計算資料中分析和確定建筑給水設(shè)備設(shè)計流量的具體參數(shù)。

第九，如果整體建筑當中所設(shè)置的中水系統(tǒng)要求有明確規(guī)定，那么其系統(tǒng)設(shè)計可以參考以上步驟來進行；最后，做好圖紙設(shè)計、完善還有相關(guān)資料整理歸納等后續(xù)工作。

5.3 給水系統(tǒng)的設(shè)計和施工

設(shè)計給水系統(tǒng)時要注意，為了讓水流量的顯示更加準確和方便，必須做好水表的設(shè)置。水表的位置必須科學合理，比如在某高層建筑中由于高層水表不便于安裝，因此采用了如圖1所示的電子遠傳水表和IC卡水表，同時在水表附近預(yù)留了足夠空間，保證了后期維護維修以及讀表的便利性。另外由于高層建筑有著比較復雜的結(jié)構(gòu)，以至于輸水網(wǎng)絡(luò)的復雜性也會比較大，為了保證順暢輸水的同時，在維護維修中不對管線造成任何影響，可以在輸水管線的底部設(shè)置水表。考慮到節(jié)能環(huán)保方面的要求，設(shè)計熱水管線時應(yīng)充分利用太陽能，應(yīng)在分析當?shù)毓庹找蛩匾约敖ㄖ牟季种蠛侠砜刂茻崴到y(tǒng)的安裝、維護以及運行。

圖1 電子遠傳水表

5.4 消防用水系統(tǒng)的合理設(shè)計和施工

凈水壓力是供水管道中必然存在的，由于高層建筑的垂直距離比較大，因此如果將單獨的供水系統(tǒng)用于一個地區(qū)的供水，那么很可能會令凈水壓力超過安全值而導致管道崩潰的情況，將令供水系統(tǒng)無法正常工作，最終整個建筑都會因此無法正常用水。因此，為了保證高層建筑用水的安全性和可靠性，需要對凈水壓力進行合理控制，避免壓力過大而損傷管道。對此可以通過合理設(shè)置垂直分區(qū)的方式加以解決，而且在施工過程中應(yīng)選擇強度更大的管道，以此更好地抵抗水壓。在高層建筑中，給水工程設(shè)計和施工還必須要關(guān)注消防問題，要保證建筑在發(fā)生火災(zāi)時消防系統(tǒng)能夠正常用水，而且水的壓力必須滿足要求。通常在實際的設(shè)計和施工中都會將供水壓力控制到2.4MPa以下，如果消防管道中的供水壓力低于2.4MPa，應(yīng)添加減壓閥控制垂直部分[5]。另外還有一點必須要注意，層數(shù)越高發(fā)生火災(zāi)的概率越大，救援難度也更大，因此對于層數(shù)高的樓層消防管道供水必須格外重視，除了要控制電氣設(shè)備的數(shù)量，降低火災(zāi)發(fā)生率，還要合理設(shè)置消防用水，保證在火災(zāi)發(fā)生時消防系統(tǒng)能夠滿足滅火和減緩火勢的需求。這就需要設(shè)計消防供水時應(yīng)保證報警閥給水系統(tǒng)以及噴水泵的有效連接，可以使用垂直循環(huán)的方式開展設(shè)計施工，這樣消防系統(tǒng)供水就不會受到限制，可以在關(guān)鍵時刻保證用水量，具體如圖2所示。

圖2 消防用水系統(tǒng)

5.5 施工質(zhì)量的控制要點

安裝各種管道支架、吊架設(shè)備過程中要參考高層建筑的施工圖紙，并且安裝給水工程閥門之前需要進行手動試壓，保證給水管道的承壓能力在安全范圍內(nèi)。設(shè)計完畢且正式開始施工之前應(yīng)清理一切雜質(zhì)和污垢，如果安裝過程中因為其他原因需要暫停施工，要做好封閉處理，避免管道內(nèi)部進入其他的污染物，并做好給水管道的系統(tǒng)試壓和清潔工作，具體有以下三項。首先，在正式開始內(nèi)隱蔽工程埋管前進行試壓[6]。其次，針對所有給水管道開展壓力測試，為了保證精度，壓力表的等級不應(yīng)低于1.5，且壓力表的最大刻度值不應(yīng)低于試驗壓力的2 倍。試驗過程中應(yīng)在系統(tǒng)的底部安裝壓力表，試壓用水必須清潔無任何污染物。以某次高程建筑的給水工程為例，試壓過程中給水壓力為1.0MPa，試壓時間為10min，過程中發(fā)現(xiàn)壓力下降幅度在0.02MPa以下，經(jīng)過降壓和密封檢查以后沒有發(fā)現(xiàn)管道泄露，證明順利完成了試壓工作。最后，試壓結(jié)束以后要清洗整個管道，過程中應(yīng)使用清潔水源，為了保證清洗效果，管道的水流速不應(yīng)低于每秒1.5m，而且必須要保證連貫完成，直到出水口流出達到標準的水之后才能結(jié)束清洗工作。

除了上述方式，還要結(jié)合以下幾點控制施工質(zhì)量。第一是施工人員，這一點前文已經(jīng)提到，相關(guān)施工人員必須滿足高層建筑給水工程施工的要求，應(yīng)在正式開始施工之前進行全面考察，如果不滿足要求可以對其進行培訓或者重新選擇。第二，管道質(zhì)量必須得到保證，這一點應(yīng)在施工開始之前結(jié)合高層建筑的供水需求等選擇管道材料，務(wù)必保證管道材料質(zhì)量，避免在使用過程中發(fā)生爆管等質(zhì)量問題。第三，所有人員必須提高對給水工程的重視，尤其是監(jiān)理人員，必須重視自身責任，尤其要做好對整個工程的監(jiān)督。

6 結(jié)束語

綜上所述，明確高層建筑給水工程的特點、現(xiàn)有問題，然后采用相應(yīng)措施解決問題，同時開展合理設(shè)計和施工，是保證給水工程質(zhì)量的有效手段，同時也是保證整個高層建筑施工質(zhì)量和安全性的必要手段，相關(guān)人員對此需提高重視，以此才能真正做好高層建筑施工。