預(yù)制裝配式建筑給排水系統(tǒng)應(yīng)用

朱有杰

（甘肅建投建設(shè)有限公司，甘肅 蘭州）

引言

建筑行業(yè)的飛速發(fā)展推動了裝配式技術(shù)的進(jìn)步，和普通的現(xiàn)場施工工藝不同，預(yù)制裝配式技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了建筑關(guān)鍵構(gòu)件的工廠化制造，可有效縮短建筑工程項目施工周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)計和施工的一體化發(fā)展。本文結(jié)合某高層預(yù)制裝配式建筑工程，從設(shè)計環(huán)節(jié)入手優(yōu)化設(shè)計方案，對在建筑工程給排水系統(tǒng)設(shè)計每個要點(diǎn)進(jìn)行把關(guān)，進(jìn)而不斷完善給排水系統(tǒng)設(shè)計，增大建筑的安全系數(shù)，提高整個房屋建筑排水的質(zhì)量水平，減少施工變更發(fā)揮重大的作用。

1 工程概況

某高層預(yù)制裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)以框架剪力墻結(jié)構(gòu)為主，層高18 層，其中地下兩層，地上16 層，該裝配式建筑項目占地面積79 850 m2。預(yù)制混凝土構(gòu)件重點(diǎn)針對該工程項目的外墻、懸挑陽臺，樓梯段施工。

2 預(yù)制裝配式建筑給排水系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 生活給水、熱水系統(tǒng)應(yīng)用分析

在房屋建筑中，生活給水系統(tǒng)主要由冷水、熱水給水系統(tǒng)構(gòu)成，生活用水管道位置多位于預(yù)留管道井區(qū)域，設(shè)計人員根據(jù)房屋建筑的實(shí)際情況做好主立管誰工作。針對支管道進(jìn)行安裝作業(yè)的過程中，可采用以下安裝技術(shù)：

第一，采用管線分離安裝方式。施工人員安裝生活給水、熱水系統(tǒng)的過程中，可將給水管道和建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離設(shè)計。在預(yù)制結(jié)構(gòu)吊裝完成后采用明暗敷設(shè)方式。雖然這類給排水管道安裝技術(shù)安裝環(huán)節(jié)簡單，但是若采用明敷方式，則對建筑外觀產(chǎn)生影響，若采用暗敷方式會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，違背了綠色施工理念。

第二，采用預(yù)留式設(shè)計方式。在制作預(yù)制構(gòu)件的過程中，設(shè)計人員可結(jié)合設(shè)計方案明確管道尺寸、間距、長度等參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)預(yù)留管槽。雖然該設(shè)計方法可大幅提升給排水系統(tǒng)安裝效率，但是對預(yù)制管槽有著較高要求，若預(yù)制管槽尺寸出現(xiàn)偏差，會對后期的管道安裝產(chǎn)生不良影響[1]。

第三，采用預(yù)埋式設(shè)計方案。施工人員可將管道提前預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件中，待預(yù)制構(gòu)件拼裝完成后，施工人員僅需將預(yù)制構(gòu)件和管道連接口連接即可。應(yīng)用該方案可有效提升給排水管道安裝質(zhì)量，但是該設(shè)計方案對管材質(zhì)量有著較高要求，若管材存在滲漏現(xiàn)象，則難以及時修補(bǔ)。除此之外，雖然該設(shè)計方案可有效解決更換管道的問題，但是容易導(dǎo)致管材浪費(fèi)，增加施工單位的成本。

鑒于此，筆者對不同設(shè)計方案的優(yōu)劣性進(jìn)行梳理后，嘗試使用分水器設(shè)備設(shè)計給水系統(tǒng)，在預(yù)制裝配式建筑中應(yīng)用分水器設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：①若管道處于隱蔽位置無接頭，可在分水器安裝區(qū)域設(shè)置檢修位置，從而為后期的給排水管道維修提供便利；②如分水器系統(tǒng)管道為軟盤管且中間無接頭，可顯著提升給排水系統(tǒng)防滲性能。③分水器設(shè)備使用后可降低熱水管道循環(huán)時間，節(jié)約資源。④可在分水器設(shè)備上設(shè)置獨(dú)立的支水管平衡管道壓力和水壓，滿足用戶的用水需求。圖1 為分水器系統(tǒng)。

圖1 分水器系統(tǒng)

2.2 生活排水系統(tǒng)應(yīng)用

由于裝配式建筑衛(wèi)生間、盥洗室等區(qū)域的排水支路管數(shù)量較多，施工作業(yè)人員如果依然采用傳統(tǒng)的異層排水管設(shè)計方式，不僅會增加非必要預(yù)留孔洞，同時也會對后期的開槽開洞作業(yè)產(chǎn)生不便。鑒于此，在本工程項目施工作業(yè)過程中，可采用適合裝配式建筑的同層排水作業(yè)模式。即施工作業(yè)人員在布設(shè)排水支管時，可在同一層內(nèi)布設(shè)而不穿越樓層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本層內(nèi)部所有排水管的有效連接。同層排水技術(shù)非常適合應(yīng)用于高層建筑和預(yù)制裝配式建筑，目前，該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，如圖2 所示。

圖2 同層排水示意

通常情況下，同層排水技術(shù)主要由降板式（圖3）和墻排式（圖4）構(gòu)成。

圖3 降板式同層排水

圖4 墻排式同層排水

前者主要依靠結(jié)構(gòu)降板提前預(yù)留出排水支路管位置，降板高度為250 mm。應(yīng)用該技術(shù)可有效減少給排水支路管穿越樓板概率。需要注意，如果在安裝作業(yè)時排水管道存在滲漏現(xiàn)象，會對沉箱排水產(chǎn)生不良影響。應(yīng)用墻排式作業(yè)時，施工人員可在排水區(qū)域先設(shè)置一堵假墻，在該墻體上預(yù)留排水管區(qū)域，此時排水支路管無需穿越樓層也可實(shí)現(xiàn)和排水立管的有效連接。需要注意，應(yīng)用排水方式會對衛(wèi)生間地漏設(shè)計參數(shù)影響，要求地漏需接近排水立管。

根據(jù)上述排水管安裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)，筆者結(jié)合本工程項目實(shí)際情況采用零降板集成設(shè)計方案對衛(wèi)生間進(jìn)行設(shè)計。零降板集成方式主要是指將衛(wèi)生間的排水管道、水箱等需要定期養(yǎng)護(hù)的排水關(guān)鍵部件，安裝在集成檢修口區(qū)域。零降板集成方案的優(yōu)勢如下：①由于管道集成檢修口組裝簡單，可大幅提升后期管道維修養(yǎng)護(hù)效率。②由于排水橫向支路管為污水、廢水封樓模式，污水可直接流入污水立管，廢水集中后經(jīng)過集水器后并入污水立管，由于排水集水器擁有共用的水封，可大幅提升排水系統(tǒng)的安全性，降低污水滲漏概率。③擁有共有水封的廢水管道內(nèi)部無存水彎，不容易發(fā)生管道堵塞[2]。④采用零降板集成設(shè)計方案的衛(wèi)生間防水底盤無孔洞，不容易發(fā)生滲漏。圖5 為零降板排水衛(wèi)生間設(shè)計。

圖5 零降板同層排水衛(wèi)生間

2.3 整體衛(wèi)浴的應(yīng)用

由于整體衛(wèi)浴模壓底板是一體的，其防滲漏效果較好，施工作業(yè)人員在安裝時僅需要將模壓底盤安裝在基層即可，無需應(yīng)用沙、水泥材料進(jìn)行封閉，僅需要采用膠黏劑和螺釘材料進(jìn)行粘合即可。應(yīng)用該施工作業(yè)方式不僅可有效提升衛(wèi)生間施工質(zhì)量，同時還可以減少非必要成本支出，整體衛(wèi)浴非常適合應(yīng)用于裝配式建筑的衛(wèi)生間設(shè)計中。在本工程項目中，有部分樓層為小型公寓，空間較小，非常適合安裝整體衛(wèi)浴。

2.4 BIM 技術(shù)的應(yīng)用

針對預(yù)制裝配式建筑而言，在安裝給排水系統(tǒng)管線時，預(yù)留孔洞已存在于預(yù)制構(gòu)件中，無法就那些后期調(diào)整。如果在工程項目設(shè)計階段未做好預(yù)留孔洞尺寸、位置、大小等參數(shù)設(shè)計工作，會對后期的給排水管道安裝產(chǎn)生不良影響。鑒于此，在工程項目設(shè)計階段要精確定位預(yù)留孔洞位置和尺寸，同時還要結(jié)合施工圖紙進(jìn)行再三核對，避免延誤工期?？稍陬A(yù)制裝配式建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用BIM 技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可進(jìn)一步提升預(yù)制構(gòu)件設(shè)計精確度，減少預(yù)留孔洞設(shè)計偏差，減少施工失誤概率，大幅度提升施工單位的經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，在本工程項目設(shè)計階段，應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建對應(yīng)的三維模型，依據(jù)三維模型檢測預(yù)留孔洞存在的設(shè)計問題并開展對應(yīng)的管線碰撞試驗，從而確保施工設(shè)計圖紙的精確性[3]。

2.4.1 實(shí)驗準(zhǔn)備

為確保預(yù)制裝配式建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計效果，提升施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，有效縮短成本，筆者嘗試應(yīng)用BIM 技術(shù)在軟件中構(gòu)建三維仿真模型，模型如圖6所示。

圖6 預(yù)制裝配式建筑三維仿真模型

將三維仿真模型應(yīng)用于本工程給排水系統(tǒng)模擬施工過程中，主要模擬內(nèi)容如下：①給排水管道附件安裝情況；②給排水管道碰撞檢查；③管材用量情況。應(yīng)用ATP 三維模擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬時，施工人員可在軟件中輸入給排水管道相關(guān)信息并構(gòu)建對應(yīng)的文件夾來統(tǒng)計該建筑工程項目給排水系統(tǒng)施工時應(yīng)用的管材類型和數(shù)量，以管材的直徑、材質(zhì)作為限制參數(shù)[4]。

結(jié)合實(shí)際的施工案例可知，將管材粗糙程度作為參考屬性后數(shù)值為0.005 mm，管材尺寸數(shù)值控制在80 mm～160 mm，管材可調(diào)節(jié)尺寸值為20 mm。由于三維仿真系統(tǒng)參數(shù)源于實(shí)際工程項目，針對給排水系統(tǒng)進(jìn)行安裝作業(yè)時要做好以下工作：第一，管道安裝之前需要針對管材標(biāo)高進(jìn)行重新檢測，確保管道標(biāo)高和坡度符合設(shè)計要求；第二，當(dāng)排水主立管安裝完成后要進(jìn)行通球?qū)嶒灒?dāng)通球率為100%時方可使用；第三，反復(fù)檢驗支撐架和滑托的連接情況，一般情況下，要求管道承壓需大于0.6 兆帕[5]。

2.4.2 實(shí)驗結(jié)果分析

將預(yù)制裝配式建筑給排水管道參數(shù)導(dǎo)入到ATP軟件中，可根據(jù)管道標(biāo)高和軸線數(shù)據(jù)檢測各項數(shù)據(jù)是否和三維模型相匹配，進(jìn)而完成碰撞試驗。為進(jìn)一步提升碰撞試驗的精確度，施工人員要提前對建筑工程項目每層樓使用的管材數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析，并明確管材材質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對施工成本的有效控制。

根據(jù)表1 可知，為應(yīng)用BIM 技術(shù)后的管材使用情況，結(jié)合上述數(shù)據(jù)計算出每層給排水管道成本為2 251 元，若采用傳統(tǒng)的給排水管道安裝方式，成本為3 612 元，節(jié)約成本1 361 元。

表1 給排水管道材料統(tǒng)計

結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，裝配式技術(shù)的不斷成熟，極大地推動了我國建筑行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，給排水系統(tǒng)作為建筑工程項目的核心組成部分之一，為進(jìn)一步提升房屋建筑給排水系統(tǒng)的安裝質(zhì)量和后期使用舒適度，要求相關(guān)的設(shè)計人員針對裝配式建筑給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，不僅要結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計，還可以在給排水系統(tǒng)設(shè)計階段引入先進(jìn)的設(shè)計理念和設(shè)計技術(shù)，確保設(shè)計圖紙的精確性，為后期的預(yù)制裝配式構(gòu)件組裝提供便利。除此之外，設(shè)計人員還要考慮傳統(tǒng)給排水系統(tǒng)設(shè)計理念的局限性，引入BIM 技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗，有效提升給排水系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量。