某超高層綜合體給排水系統(tǒng)的選擇與設計

邱婷蘭

（廣州市設計院集團有限公司，廣東 廣州 510620）

0 引言

在現(xiàn)代科技與經(jīng)濟發(fā)展迅猛的趨勢下，各類新型建筑不斷涌現(xiàn)，而能成為一個城市的象征往往是超高層建筑。隨著建筑高度的增加，承載的人員增多，導致用水量大，豎向分區(qū)復雜等一系列的問題，對建筑給排水的設計與施工來說也是一種考驗，故項目初期選擇合理、經(jīng)濟的給排水系統(tǒng)便可為后續(xù)施工以及投入使用提供強有力的保障。現(xiàn)以某實際超高層綜合體建筑為例，闡述其給排水系統(tǒng)的選型設計。

1 工程概況

本項目用地面積：29967.28m2，總建筑面積：228113.35m2，其中地上：171435.05m2，地下：56678.30m2。其中包括地下2層，為超市區(qū)、車庫及主要設備房；裙樓商業(yè)共5層，主體高度29.40m，建筑高度29.90m；兩棟塔樓分別為：1#公寓：共40層，主體高度187.90m，玻璃幕墻頂部高度201.60m；2#公寓：共53層，主體高度187.90m，玻璃幕墻頂部高度201.60m；建筑屬于一類高層建筑，耐火等級為一級，抗震防烈度為Ⅶ度。

2 給水系統(tǒng)

該項目水源為市政自來水，市政水壓按0.35MPa設計。考慮地塊面積大，管線敷設距離較長產(chǎn)生水損，市政管網(wǎng)直供至地上二層，三層及三層以上采用地下生活水箱+給水加壓設備方式供給。又因該項目平面功能分為商業(yè)及公寓，兩種功能經(jīng)營管理模式不一樣，故考慮將商業(yè)裙樓和公寓塔樓用水系統(tǒng)分別設置。而項目用水量大，地下室生活水箱儲水容積大，若將商業(yè)和公寓水箱及供水設備放于同一泵房內，導致水泵房占用地下室車庫面積太多，且位置選用不夠靈活，所以地下二層分設兩個獨立的生活水泵房供商業(yè)和公寓分別使用。

2.1 給水用水量及給水泵房設置

2.1.1 商業(yè)裙樓部分

該項目商業(yè)生活用水量計算如表1所示[1]。

表1 商業(yè)生活用水量計算

市政管網(wǎng)直供至地上兩層，商業(yè)生活水箱只需貯存三層及三層以上商業(yè)用水，該部分生活用水量計算如表2所示。

表2 三層及三層以上商業(yè)生活用水量計算

經(jīng)計算，并結合地下泵房條件設置一個總有效容積為280m3的不銹鋼生活水箱（分成獨立兩格）于地下二層的商業(yè)生活水泵房內，并設置一套變頻加壓供水設備。

2.1.2 公寓塔樓部分

該項目設有兩座超高層公寓塔樓，其用水量如表3所示。

表3 公寓塔樓生活用水量計算

經(jīng)計算，并結合地下泵房條件設置一個總有效容積為364m3的不銹鋼生活水箱（分成獨立兩格）于地下二層的公寓生活水泵房內。

2.2 給水分區(qū)及供水方式

2.2.1 商業(yè)裙樓部分

地下2層~裙樓2層，均由市政給水管網(wǎng)直接供給；3層~裙樓屋頂花園為加壓區(qū)，由地下二層商業(yè)生活水泵房內的商業(yè)變頻供水設備加壓供給。

2.2.2 公寓塔樓部分

生活給水系統(tǒng)需根據(jù)靜水壓力進行分區(qū)，結合該項目各層建筑標高以及各分區(qū)靜水壓力不宜大于0.45MPa的原則，將兩棟公寓塔樓豎向分為6個分區(qū)。

1區(qū)：1#樓的6~12F，其中10F為避難層；2#樓的6~14F，其中12F為避難層。

2區(qū)：1#樓的13~18F，2#樓的15~22F。

3區(qū)：1#樓的19~23F，其中21F為避難層；2#樓的23~29F，其中26F為避難層。

4區(qū)：1#樓的24~29F，2#樓的30~37F。

5區(qū)：1#樓的30~35F，其中31F為避難層；2#樓的38~45F，其中40F為避難層。

6區(qū)：1#樓的36~40F，2#樓的46~53F。

公寓生活用水需全部采用地下生活水箱+給水加壓設備方式供給。常規(guī)給水加壓系統(tǒng)一般采用變頻調速泵垂直分區(qū)并聯(lián)供水方式，但是對于超高層建筑來說，仍采用這種供水方式會導致其輸水管道壓力過大而存在安全隱患，故考慮分區(qū)串聯(lián)供水方式，即于3區(qū)設置生活轉輸水箱，由地下泵房內生活轉輸泵組將水箱內生活用水抽至3區(qū)避難層內的轉輸水箱，再由轉輸水箱供至各分區(qū)[2]。該供水方式供水可靠性高，且設備與管道較為簡單。

各個分區(qū)的供水方式，主要提出了兩個方案進行比較選擇。

方案一（圖1）：1區(qū)由設于地下二層公寓生活水泵房內的變頻供水設備加壓供給，2區(qū)由生活轉輸水箱重力供水，生活轉輸泵房內設置4套變頻供水設備分別供3~6區(qū)生活用水。該方案1#、2#生活轉輸水箱有效容積分別為13.34m3、10.32m3。

圖1 方案一給水系統(tǒng)

方案二（圖2）：1區(qū)、2區(qū)為塔樓低區(qū)，均由生活轉輸水箱重力供水，其中1區(qū)最高層管井內設置減壓閥減壓給水；轉輸泵房內設置兩套變頻供水設備。3區(qū)、4區(qū)為塔樓中區(qū)，由轉輸泵房其中一套變頻供水設備供給，其中3區(qū)最高層管井內設置減壓閥減壓給水；5區(qū)、6區(qū)為塔樓高區(qū)，由轉輸泵房另一套變頻供水設備供給，其中5區(qū)最高層管井內設置減壓閥減壓給水；該方案1#、2#生活轉輸水箱有效容積分別為20.89m3、14.92m3。

圖2 方案二給水系統(tǒng)

兩種方案需保證各生活給水系統(tǒng)每個豎向供水分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓力不大于0.45MPa；支管水壓不大于0.20MPa[3]（超壓處采用減壓閥減壓）。

通過以下幾個方面對兩個方案進行對比分析。

（1）地下泵房面積大小及泵組布置比較：方案一地下室生活泵房面積為：410m2，泵房設置3臺生活轉輸泵，泵組工作功率為60kW，一套公寓塔樓1區(qū)的變頻供水設備泵組，功率為18.5kW；方案二地下室生活泵房面積為：346m2，泵房設置3臺生活轉輸泵房，泵組功率為74kW。

（2）轉輸泵房面積大小及泵組布置比較：方案一兩棟塔樓轉輸泵房面積均約為150m2，轉輸泵房內分別設置4套變頻泵組，總功率為97kW；方案一兩棟塔樓轉輸泵房面積均約為110m2，轉輸泵房內分別設置2套變頻泵組，總功率為66kW；

經(jīng)對比，方案二占用地下室泵房及避難層轉輸泵房面積較方案一小，可節(jié)約空間作其他功能用途。方案一泵組數(shù)量較方案二多，實際使用過程中產(chǎn)生的噪聲更大，轉輸泵房內需加大浮筑地臺范圍，則造成初始成本增加，后期使用過程中管理程度較原設計復雜，增加管理成本；且方案一泵組總功率遠大于方案二泵組總功率，造成電氣開關增大，電纜增大等從而增加電氣成本。另方案二整個系統(tǒng)給水管線相對簡單，充分利用重力供水以節(jié)約能耗，綜合考慮，選擇方案二作為本項目的給水系統(tǒng)。

該給水系統(tǒng)設置地下生活水箱及轉輸水箱，存在二次污染的風險，除了水箱本身自帶的消毒裝置，還必須為整個給水管網(wǎng)配置消毒設施。另該項目泵房內設備體積較大，機房土建施工前應確認機房內本專業(yè)設備是否需先行采購進場，以避免土建施工完成后無運輸通道。

3 排水系統(tǒng)

周邊市政雨污分流，則本項目室外實行雨、污、廢分流，室內實行雨水、生活污水、生活廢水分流排放。雨水最終排至市政雨水管網(wǎng)，污水收集至化糞池處理后與生活廢水匯合排至市政污水管網(wǎng)。

3.1 生活排水系統(tǒng)

本項目生活排水采用污廢分流方式，污廢水管均采用專用通氣立管。該方式可防止坐便器瞬時洪峰流態(tài)造成管道中壓力波動過大而破壞水封，避免對室內環(huán)境造成污染。為保證公寓塔樓的使用層高，衛(wèi)生間采取不降板同層排水，在水管井內排水立管穿越樓板處安裝排水匯集器，排水匯集器自帶水封。使用排水匯集器共用水封連接廢水管排水器具，接入共用水封的排水器具無須再設置存水彎，減少存水彎的使用，減少堵塞點，提高了排水安全性。

超高層建筑垂直高差大，這種高差導致排水立管內水流沖擊能量大，從而有可能對低樓層管道產(chǎn)生不利影響，故在排水立管中設置消能裝置，以降低水流速度，防止水流沖擊對管道產(chǎn)生損害，并有效降低噪音[4]。公寓塔樓部分生活污廢水立管與裙樓商業(yè)污廢水立管分開設置，以保證裙樓商業(yè)排水安全。

3.2 雨水排水系統(tǒng)

本項目超高層公寓塔樓屋面按重現(xiàn)期P=50年設計，按重現(xiàn)期P=100年校核溢流，徑流系數(shù)ψ＝0.8，降雨歷時t＝5min?？紤]塔樓外立面裝飾效果以及室內公寓設置雨水立管條件有限，公寓塔樓采用多斗重力流屋面雨水排水系統(tǒng)，屋面設置87型雨水斗，超重現(xiàn)期排水采取設置溢流口方式。

超高層雨水排水系統(tǒng)中，雨水立管接出室外的檢查井需采用預制鋼混凝土檢查井，也正是為了避免雨水管內巨大的水流沖擊損壞底部管道和檢查井。本項目雨水配合建筑和景觀等專業(yè)，設置雨水斷接、溢流雨水口、路緣石開口、下凹綠地、雨水花園、植草磚等海綿城市相關設施，滿足當?shù)啬陱搅骺偭靠刂坡?、年徑流污染控制率?/p>

4 系統(tǒng)管材選用

超高層建筑中管道壓力比常規(guī)建筑中管道壓力大，相應地對給排水管道管材的選用也比較嚴格。為保證使用安全，超高層建筑一般會采用一些高強度金屬管材作為給排水立管。如該項目室內生活冷熱水管道采用給水襯塑鋼管，室內重力流污廢水管采用離心鑄鐵排水管，雨水管采用內外涂塑鋼管等。金屬管材強度高，承壓和抗沖擊能力強，但重量較大。超高層建筑中給排水管道的敷設相對復雜，為考慮施工方便，有些場合仍可采用塑料管道，如本項目生活排水支管便采用PP耐高溫靜音排水管。塑料管道耐腐蝕，重量輕，加工和接口都相對方便，可視項目情況選擇使用[5]。

5 結語

該超高層綜合體給排水系統(tǒng)的選擇與設計，都是基于安全、經(jīng)濟、合理、實用的原則上進行的。作為一名合格的給排水設計人員，需精準地把握住超高層建筑中給排水設計的要點，確保設計方案的安全性及可實施性。當然，隨著社會的進步，人類的需求越來越多，超高層建筑的設計也會不停地迎來更多的挑戰(zhàn)，我們需要做的是在此基礎上，敏銳捕捉到社會發(fā)展的需求，不斷提高自身的工程技術和創(chuàng)新，從而更好地為創(chuàng)造出適應社會的新成果，為房地產(chǎn)事業(yè)做出力所能及的貢獻。