高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析

賀永亮

甘肅省慶陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)院 甘肅 慶陽(yáng) 745000

1 建筑給水排水工程概述

建筑給水排水工程是將城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)或自備水源給水管網(wǎng)的水引入室內(nèi)，經(jīng)配水管送至生活、生產(chǎn)和消防用水設(shè)備，并滿(mǎn)足各用水點(diǎn)對(duì)水量、水壓和水質(zhì)要求的冷水供應(yīng)系統(tǒng)。建筑給排水系統(tǒng)可以分為給水和排水兩部分。給水是指建筑用水的供應(yīng)，與建筑使用和生產(chǎn)生活有密切關(guān)系。

作為民用建筑，在日常生活中有較多的用水場(chǎng)景，如盥洗、烹飪、清潔等，若供水不暢則會(huì)影響最基本的生活保障，使居住體驗(yàn)大打折扣。排水是指將水由建筑內(nèi)排放的過(guò)程，包括生活清潔廢水、沖洗廢水、廚房廢水等，民用建筑大部分排水均為生活污水，進(jìn)行妥善的污水排放對(duì)于建筑正常使用同樣有重要作用。此外建筑消防用水也與給排水有關(guān)，建筑內(nèi)部的公共消防措施如噴淋系統(tǒng)、消防栓等，也需有穩(wěn)定的水供應(yīng)，用來(lái)保障建筑安全[1]。

2 高層建筑給排水工程特點(diǎn)

2.1 高層建筑給排水工程特殊性

2.1.1 靜水水壓不同。建筑給水水源多為市政供水，樓層頂部距離地面高度較大，為了保證高層位置的用水順暢，通常會(huì)有較大的靜水水壓，而底層位置的水壓過(guò)大又會(huì)造成使用不便，這就需要設(shè)置合理的垂直用水分區(qū)，進(jìn)行分段加壓或采取底層降壓等措施保證整棟樓使用過(guò)程的水壓適度。

2.1.2 排水系統(tǒng)復(fù)雜。高層建筑大部分為住宅類(lèi)建筑或商業(yè)辦公類(lèi)建筑，大部分排水為如廁排水和生活污水，對(duì)于住宅來(lái)說(shuō)，每一戶(hù)的排水位置至少有廚房、洗衣機(jī)、衛(wèi)生間、盥洗處，同時(shí)排水中還可能存在其他雜質(zhì)。高層建筑通常有若干住戶(hù)，排水系統(tǒng)交錯(cuò)復(fù)雜，分支很多，且排水量大，還有可能含有其他雜質(zhì)。對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于水管尺寸、排水形式、防堵塞措施等需進(jìn)行密切關(guān)注。

2.1.3 給排水管道長(zhǎng)。與一般供水排水工程和低層建筑相比，高層建筑因垂直高度大，故在給排水系統(tǒng)中管道長(zhǎng)度更長(zhǎng)。管道長(zhǎng)度除了對(duì)供水的影響之外，還需考慮排水過(guò)程中的壓力穩(wěn)定以及檢修相關(guān)問(wèn)題，需保證未來(lái)使用過(guò)程中的給水排水順暢，同時(shí)需便于檢修。

2.1.4 維護(hù)困難。綜合上幾條特點(diǎn)，高層建筑的給排水系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，管線(xiàn)較長(zhǎng)，涉及多家多戶(hù)，且在建筑內(nèi)的管網(wǎng)均為隱蔽工程，各個(gè)住戶(hù)在裝修時(shí)對(duì)于水管的鋪設(shè)形式和選用規(guī)格也不一樣，其在使用過(guò)程若出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)有維護(hù)困難出現(xiàn)。故提高整體系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少未來(lái)變更和維護(hù)也是高層給排水的要點(diǎn)之一。

2.2 高層建筑給排水特性

高層建筑給排水系統(tǒng)在防滲漏、防噪音等方面進(jìn)行針對(duì)性解決措施，確保在使用過(guò)程中不會(huì)影響使用者正常生活。此外，建筑本身可能有震動(dòng)、沉降等問(wèn)題，也需考慮管道系統(tǒng)能否在建筑正常自然變動(dòng)中保持穩(wěn)定。高層建筑還具有消防用水的需要，主要消防用水措施為消防栓和消防噴淋系統(tǒng)，其需要保持水的穩(wěn)定供應(yīng)和水壓，且需有時(shí)刻保障。消防用水屬于供水過(guò)程中的額外工作，其存在也不能影響正常居民用水。同時(shí)消防用水管道也有新的要求，需要能保持更高的耐火等級(jí)和強(qiáng)度。供水方式和排水方式有多種形式，故對(duì)于高層建筑給排水工作的設(shè)計(jì)與施工有多個(gè)要點(diǎn)。設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，需要以建筑需求為先，滿(mǎn)足給排水的基本使用功能，同時(shí)對(duì)耐久性、穩(wěn)定性有對(duì)應(yīng)需求。此外，在材料的種類(lèi)與性能選用上，高層建筑給排水也需進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)[2]。

3 高層給水排水設(shè)計(jì)與施工具體內(nèi)容

3.1 給水工程內(nèi)容

給水工程在設(shè)計(jì)階段需要確定的問(wèn)題是用水量與水壓損耗，并根據(jù)實(shí)際情況確定給水方案。使每一層的使用者均能獲得穩(wěn)定、適宜的供水是在過(guò)程的重要目的，也是給水工程設(shè)計(jì)時(shí)的基本原則。供水加壓點(diǎn)的選擇，加壓形式和壓力值也需在設(shè)計(jì)和施工階段實(shí)現(xiàn)，對(duì)管道內(nèi)水流參數(shù)，供水管道的管徑、材質(zhì)等也是給水設(shè)計(jì)工作要確定的。給水工程的施工大部分是與建筑主體同期進(jìn)行，除了在建筑內(nèi)和建筑周?chē)?，給水工程的施工內(nèi)容還有蓄水池、二次加壓設(shè)備、小區(qū)內(nèi)園區(qū)管道等。施工通常涉及開(kāi)挖工程、管道工程、回填工程多種工程形式，也需按規(guī)程進(jìn)行施工，保證給水工程質(zhì)量。

3.2 排水工程內(nèi)容

排水工程的主要目的是將建筑內(nèi)的廢棄生活用水排放出來(lái)并使之最終流入市政污水處理處。對(duì)于高層建筑，其排水工程主要解決的問(wèn)題就是污水路徑與方向，以及管道的公用問(wèn)題等。高層排水的堵塞問(wèn)題和內(nèi)部壓力問(wèn)題是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。實(shí)際工程中，除建筑物內(nèi)部的生活污水之外，小區(qū)內(nèi)部道路的雨水排出也在排水工程的范疇之中。

排水工程的施工主要位置和階段也在小區(qū)園區(qū)景觀施工之前，同樣通過(guò)下水井、開(kāi)挖地下管道的形式進(jìn)行施工。施工過(guò)程的材料、工藝等與排水工程質(zhì)量和耐久性呈相關(guān)關(guān)系，嚴(yán)格把控施工標(biāo)準(zhǔn)與材料設(shè)備的控制，能夠保障排水工程質(zhì)量。

3.3 消防工程用水內(nèi)容

高層建筑的室內(nèi)消防是給排水工程中的必要工作形式，一般而言，在高層建筑公共區(qū)域位置需設(shè)立消防栓，部分工程已經(jīng)同時(shí)采用消防噴淋系統(tǒng)。對(duì)于消防工程的設(shè)計(jì)與施工，主要需實(shí)現(xiàn)水供應(yīng)不斷和增壓供水，施工中需注意消防專(zhuān)項(xiàng)工程質(zhì)量，采取與正常用水獨(dú)立的供水管路[3]。

4 高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 建筑給水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

給水設(shè)計(jì)過(guò)程中，需保障能夠達(dá)到建筑的使用需求。水壓?jiǎn)栴}上需要解決問(wèn)題有高層供水的水壓充足和低層供水的水壓適宜。在部分項(xiàng)目的供水設(shè)計(jì)中，為了保證水能夠達(dá)到頂層，就通過(guò)給水設(shè)備將水壓加大，使建筑頂層獲得適宜的用水，但底層住戶(hù)的水壓過(guò)大，不僅會(huì)對(duì)室內(nèi)管道造成壓力，且用水體驗(yàn)并不適宜。通常設(shè)計(jì)過(guò)程中采取豎向分段的形式，針對(duì)不同高度的管道進(jìn)行不同的壓力處理辦法，能夠保障使用體驗(yàn)，同時(shí)確保整體系統(tǒng)的耐久性。

給水設(shè)計(jì)需進(jìn)行管路設(shè)計(jì)，主要是在建筑內(nèi)部管道的走向和設(shè)置位置及數(shù)量規(guī)模等。管道的規(guī)模和數(shù)量與建筑體量與用水量有關(guān)，選取小規(guī)格、少數(shù)量的供水管道可能會(huì)造成高峰期用水不足的問(wèn)題，而增加管道的規(guī)格和數(shù)量又會(huì)提高施工成本和維護(hù)成本。內(nèi)部管道的鋪設(shè)施工一般在混凝土澆筑完成后再進(jìn)行，故管道走向多采用沿非承重墻體設(shè)置的形式，便于施工與拆改，同時(shí)對(duì)后期維護(hù)的便捷性有利。

設(shè)計(jì)過(guò)程中需要確定管道的材料、規(guī)格、性能指標(biāo)，一般需要根據(jù)建筑實(shí)際需求確定，管道的規(guī)格的選擇需綜合需求、設(shè)計(jì)年限、建筑成本等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，選取的施工手法和工藝也應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確保工程設(shè)計(jì)方案的順利落地。

4.2 管道排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

排水管道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)相比于供水管道有更多的注意事項(xiàng)與要求，高層建筑對(duì)于排水工程的最大挑戰(zhàn)在于用戶(hù)數(shù)量大，日常排水量大。為了保障高層排水的順暢性和安全性，需多方面考慮設(shè)計(jì)時(shí)可能存在的問(wèn)題。在進(jìn)行生活排水的過(guò)程中，建筑頂層的雨水排出也需有管道引流，在早期的設(shè)計(jì)思想中，通常本著減少施工內(nèi)容和節(jié)約資源的角度，將生活用水排水管和雨水落水管合二為一，但在高層建筑中應(yīng)盡量避免這種做法，可能會(huì)因?yàn)橛晁畨毫Υ?，造成生活用水排水不暢、污水反流等情況。

對(duì)排水管道的選擇進(jìn)行充分考量，此點(diǎn)與給水管道不同。給水管道僅進(jìn)行供水，基本處于水流滿(mǎn)盈的裝填，而排水管因承擔(dān)排污需要，往往設(shè)計(jì)較粗，且存在U型彎，不處于工作狀態(tài)的排水管為空洞狀態(tài)，在進(jìn)行排水的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大噪音。目前排水工程中，多選用UPVC管，強(qiáng)度和耐久性均滿(mǎn)足要求，但自身噪音是個(gè)難以解決的問(wèn)題，對(duì)于該要點(diǎn)可通過(guò)使用厚管壁材料或者外包隔音棉的方式解決。

排水管大部分均有防回流和防異味的措施，且轉(zhuǎn)角位置較多，這樣的構(gòu)造決定了其更易堵塞的性質(zhì)，轉(zhuǎn)彎處也會(huì)承擔(dān)較大的沖擊力?；诖藛?wèn)題，需選取強(qiáng)度較高的管道材料，避免在頻繁沖擊中造成的破壞。在接口位置通過(guò)對(duì)接口進(jìn)行細(xì)致處理的形式，減少自身問(wèn)題發(fā)生，對(duì)容易發(fā)生堵塞的問(wèn)題能夠有效解決。

高層建筑外排水管可采取分區(qū)排水的形式，如對(duì)于盥洗排水、洗衣機(jī)排水等雜質(zhì)較少、異味較小的污水類(lèi)型，可整棟樓使用同一下水管；對(duì)于廚衛(wèi)用水，采取獨(dú)立排水，且根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分層排水，避免整棟樓同時(shí)進(jìn)行排水造成的堵塞問(wèn)題。此外，小區(qū)內(nèi)有水處理?xiàng)l件的，可將雨水處理管道獨(dú)立設(shè)置并進(jìn)行收集，能夠作為灌溉用水使用。

4.3 節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

給排水工程設(shè)計(jì)中需遵循建筑節(jié)能措施，并在設(shè)計(jì)階段盡量貼近節(jié)能設(shè)計(jì)，引入節(jié)能技術(shù)等形式。工程形式在設(shè)計(jì)后需確保資源利用的合理性，如對(duì)水的加壓?jiǎn)栴}，可進(jìn)行調(diào)整試算得出滿(mǎn)足使用需求且節(jié)能的模式；如對(duì)雨水的儲(chǔ)存和二次利用；如通過(guò)房間內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)將盥洗用水利用為如廁清潔用水等。通過(guò)新技術(shù)的引進(jìn)，在不破壞原有建筑需求的基礎(chǔ)上盡可能多地為建筑節(jié)能提供輔助。

5 高層給水排水施工方案

5.1 直接給水施工方案

高層建筑供水工程中，水的來(lái)源通常為市政供水管網(wǎng)，直接給水方案就是將市政供水通過(guò)中轉(zhuǎn)站直接供給到每家每戶(hù)中的一種形式，通過(guò)住戶(hù)水網(wǎng)與市政水網(wǎng)的直接連接形成閉環(huán)從而實(shí)現(xiàn)供水。這種供水方式布管簡(jiǎn)單，施工流程快，也能降低整個(gè)工程的成本，無(wú)須額外建立增壓系統(tǒng)和蓄水系統(tǒng)。

5.2 水箱給水施工方案

此種方案住戶(hù)水管與水箱連接，水箱與市政水管連接，根據(jù)建筑高度和實(shí)際情況，在不同樓層高度位置設(shè)置一定數(shù)量的水箱，而后市政水網(wǎng)中的水先供給到水箱當(dāng)中，用戶(hù)水管與臨近水箱相連。這種模式的特點(diǎn)是能夠解決不同樓層水壓差異大的問(wèn)題，在市政管網(wǎng)壓力不足或斷水的情況下，也能有少量的水可供使用。在建筑綜合性能方面考慮，該方案會(huì)增加建筑荷載。

5.3 底板下沉排水施工方案

底板下沉排水方案是一種最為常用的排水方案，為了滿(mǎn)足排水需求，排水管需低于所有水位線(xiàn)，否則可能會(huì)出現(xiàn)排水不暢或者污水回流。一般采用局部下沉的排水方式，即衛(wèi)生間或廚房等位置的標(biāo)高低于樓板位置，這一高度差能夠保證排水順暢，同時(shí)避免污水在使用階段的回流。一般而言，在建筑完工后內(nèi)部標(biāo)高即遵循該原則。為保證建筑荷載和使用性能，一般不建議用戶(hù)自行改變樓板標(biāo)高。

5.4 隔層排水施工方案

這種排水方案的特點(diǎn)是N層的排水管道裸露在N-1層，這種方式的好處是能夠安裝管徑更大的排水管，且每一層的排水管直接穿過(guò)墻體與外部的排水管連接。內(nèi)部管道安裝完成后，可通過(guò)裝飾裝修的方式將管道隱蔽。該方案能夠保證排水性能，同時(shí)便于后期維護(hù)，減少堵塞和反流問(wèn)題發(fā)生。

6 高層建筑給水排水設(shè)計(jì)施工技術(shù)分析

高層建筑給排水需求簡(jiǎn)單，但需保證使用過(guò)程的安全性和便捷性，在設(shè)計(jì)和施工階段，均有較多注意要點(diǎn)。上文簡(jiǎn)要介紹了設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中常用的方案，各種方案有著不同的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，在實(shí)際工程中，通常采取多種方案組合使用的形式，且會(huì)根據(jù)工程的具體需求進(jìn)行對(duì)應(yīng)性設(shè)計(jì)與施工。遵循高層給水排水設(shè)計(jì)施工的原則，滿(mǎn)足適用、安全、節(jié)能的綜合需求。

7 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑是民用住宅建筑中最為常見(jiàn)的業(yè)態(tài)形式，建筑的給排水問(wèn)題具有較多特殊性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需考慮豎向距離長(zhǎng)、污水處理量大、管道長(zhǎng)度長(zhǎng)等多種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際情況選取合適的方案。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)設(shè)備的進(jìn)步，也會(huì)有更多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到高層建筑給排水工程之中，為打造高品質(zhì)建筑工程賦能。