裝配式建筑給排水設計與施工技術(shù)探討

崔 山，呂夢茵

（1.濟南市人防建筑設計研究院有限責任公司，山東 濟南 250013；2.同圓設計集團股份有限公司，山東 濟南 250000）

在當前的建筑發(fā)展趨勢中，裝配式建筑得到廣泛應用。這種方法采用工業(yè)化方式構(gòu)建房屋，將必要的建筑組件及時送達施工現(xiàn)場，并采用高效穩(wěn)固的手段確保每個部分的連接穩(wěn)定性。裝配式建筑不僅代表著建筑學的進步，還在科學和合理的框架下進行建筑規(guī)劃和設計。同時，對施工質(zhì)量和建筑各個環(huán)節(jié)進行嚴格控制，確保供水與排水體系的順暢，進而保障整體建筑的高品質(zhì)完成[1]。

1 裝配式建筑與給排水體系的相關(guān)概述

1.1 裝配式建筑的定義

裝配式建筑是一種混凝土結(jié)構(gòu)建筑，其主要特色在于以預制構(gòu)件作為主要部分。這些預制構(gòu)件在工廠中按照特定規(guī)格和需求制造完成，隨后在建筑現(xiàn)場進行裝配和連接。對于關(guān)鍵的部分，如框架梁柱的連接點和樓板的疊合層，則需要通過現(xiàn)澆處理來確保其穩(wěn)定性和安全性。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑將大部分工作轉(zhuǎn)移到工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而現(xiàn)場則主要負責組裝和加固。

1.2 高層裝配式建筑給排水工程地主要特點

在高層裝配式建筑中，消防系統(tǒng)的靜水壓往往較大。為了確保給排水系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，通常會采用縱向分區(qū)措施來控制這一靜水壓。因為高層裝配式建筑在火災發(fā)生時，火勢有可能急速蔓延，如果不能及時控制，可能會導致嚴重的安全事故，進一步威脅到人們的生命安全。因此，給排水系統(tǒng)的建設需要不斷地進行改進和完善，尤其是對消防系統(tǒng)要給予高度重視，確保其能夠在關(guān)鍵時刻發(fā)揮作用。

由于高層裝配式建筑通常具有較大的體積和多樓層的結(jié)構(gòu)特點，其排水量也相應較大，同時管道長度增加，要承受的水壓力也隨之增大。這就要求在給排水系統(tǒng)中，無論是過氣管系統(tǒng)還是新型的單立管系統(tǒng)，都必須采用性能良好的管材。此外，為了保障裝配式建筑的質(zhì)量和長期穩(wěn)定運行，選擇合適的接口方法也是非常關(guān)鍵的。

2 裝配式建筑給排水設計關(guān)鍵點

裝配式建筑的給排水系統(tǒng)設計旨在實現(xiàn)部件的標準化。這種設計模式主張通過標準化設計、工廠化生產(chǎn)、通用化部件供應和裝配化施工來構(gòu)建一個特定的集成技術(shù)體系。它倡導將單元模塊與空間模塊結(jié)合，創(chuàng)造標準化的戶型模塊，并通過模數(shù)調(diào)整來生成多樣的建筑平面組合體系。這樣的體系通過吸收眾多的實際工程設計經(jīng)驗，旨在提煉裝配式建筑給排水系統(tǒng)的關(guān)鍵設計要點。

首先，給水管道應采用干式施工方式，可配置在架空地板、絕熱層或?qū)Ｓ玫墓艿罍喜蹆?nèi)，并盡量避免交叉敷設。

其次，為確保流量均衡，每個用水點應由單根管道獨立敷設。給水管線不應在結(jié)構(gòu)層內(nèi)布設，而應在吊頂或管道內(nèi)，并采用同層排水技術(shù)。排水立管應位于公共區(qū)域，戶內(nèi)僅設有水平排水管，并通過集水器與立管連接。任何管線穿越預制部分時，都應預留孔洞或套管，并確保這些部分采用阻燃、隔聲、防火和防水材料處理。

最后，為保證管道的穩(wěn)固性，應采用支吊架進行加固，保證支吊架的高度統(tǒng)一，并確保其安裝在實體結(jié)構(gòu)上[2]。

3 裝配式建筑給排水裝置安裝工藝程序

3.1 管線裝置

給排水管線的安裝排布在建設中扮演著關(guān)鍵角色，因此，在進行裝置前，專業(yè)的建筑工人必須對預定的管線空間進行仔細的檢查。確保管線的布局與預設的項目規(guī)范相匹配是至關(guān)重要的。如果管線的位置安排不當，可能會導致后期的給排水系統(tǒng)出現(xiàn)各種問題，從而影響整個建筑項目的質(zhì)量和運營效率。此外，考慮到某些建筑項目中管線布局可能相對密集，工人需要更為嚴格地檢查每一條管線，確保其正確性和合理性。

在一些建筑項目中，管井內(nèi)可能需要同時布設如給水管、排水管、消火栓管等多種類型的管線。由于這些不同的管線類型和數(shù)量，管井內(nèi)的可用空間可能會受到限制。為了最大化這些有限空間的效益，工人在進行管線安裝時必須充分考慮各類管線的實際使用性能、維修的便捷性、各管線之間的相對距離以及它們的直徑大小等關(guān)鍵因素。通過精心地規(guī)劃和綜合考慮，可以確保每條管線都能在有限的空間中穩(wěn)定運作，同時也確保了維護和維修的便利性。

3.2 居住建筑衛(wèi)生間給排水裝置

衛(wèi)生間是建筑物中管線較為密集的區(qū)域，尤其在裝配式建筑中，其排水設計和施工面臨著特殊的挑戰(zhàn)。這主要是因為在這類建筑中，大部分樓板為現(xiàn)澆的混凝土鋼筋樓板，而排水多采用隔層方式。在建筑過程中，這就需要在樓板上預留大量洞口以便于后續(xù)的管線布置，從而增加了施工的難度。為了滿足這種構(gòu)造方式，技術(shù)人員和工人面臨的任務是如何在維持建筑結(jié)構(gòu)完整性的同時，實現(xiàn)高效和穩(wěn)定的給排水系統(tǒng)。

面對上述的挑戰(zhàn)，同層排水方法呈現(xiàn)出它的價值和優(yōu)勢。這種排水方法建議在降板層中安裝排水支管，從而避免了在主要構(gòu)造樓板中預留復雜的洞口和套管。這不僅簡化了施工過程，還減少了潛在的結(jié)構(gòu)安全風險。另一個明顯的優(yōu)勢是，為建筑的最終用戶提供了更大的自由度。在裝修和使用過程中，居民可以根據(jù)個人的需求和偏好，更加靈活地布置和調(diào)整衛(wèi)生間內(nèi)的設備和配件。這樣，同層排水不僅在施工階段為建筑工人提供了便利，還在日后的使用中為居民提供了更大的舒適性和靈活性。

3.3 預留廚房給水管道

在傳統(tǒng)的廚房給水管道規(guī)劃中，設計師和工程師面臨著特定的局限和挑戰(zhàn)。通常，為了適應施工和樓板留洞的需求，廚房的熱水和冷水管道往往需要預留較大的空間，這導致它們與墻體之間的距離通常被設定在250mm～400mm 之間。這樣的設計，雖然便于施工操作，卻使得管道與窗戶的空間關(guān)系受到限制，往往很難確保它們之間有足夠的距離。為了解決這些問題，設計者在規(guī)劃時需要綜合考慮各種因素，并在施工中采取相應的避讓策略。

與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑為廚房給水管道的規(guī)劃提供了更為靈活的解決方案。由于裝配式建筑中，管道位置的預留孔洞可以在構(gòu)件加工廠直接完成，因此不再需要在現(xiàn)場再進行預留，這大大簡化了施工流程。更為重要的是，裝配式建筑允許工程師直接根據(jù)墻體的參數(shù)為熱水和冷水管線預制合適的孔洞，從而使管道所需的空間更加緊湊，釋放更多的空間給開窗和其他設施。為了實現(xiàn)這樣的設計效果，規(guī)劃階段需要充分利用裝配式建筑的特點，加強跨部門之間的溝通和協(xié)作，確保設計的準確性和施工的高效性。

3.4 科學安排雨水管與廢水管地點

裝配式建筑采用的預制構(gòu)件，意味著許多設計決策需要在建筑元件生產(chǎn)之前做出，這特別適用于給排水體系。這種系統(tǒng)對混凝土構(gòu)件，如外墻板、空調(diào)板和陽臺板，都有深遠的影響。為此，當確定預留孔的確切位置時，需要考慮到給排水管線的實際材質(zhì)和特性，并在相應的排水接頭上選擇最佳位置。陽臺外部的雨水排放尤為重要，需要精心設計雨水溝，并合理地分配洗衣機和陽臺雨水的排放位置。此外，管線預留空間的設置也是關(guān)鍵，確保管道在管井內(nèi)得到妥善的安裝和保護。

裝配式建筑中的外露給排水管線容易遭受各種環(huán)境因素的侵襲，長時間下來可能導致其老化和性能下降。為了確保管線的長期穩(wěn)定運作，采取預埋方式是一個有效的策略，它可以有效地保護管線，防止直接的外部侵襲。然而，僅僅預埋并不足夠，為了進一步確保管線的功能和安全性，還需要進行額外的保護措施。這包括在管線外部增設保溫管道和套管，以隔離外部環(huán)境對管道的影響，同時還可以起到保溫的作用，確保管道在各種氣候條件下都能正常工作[3]。

4 裝配式建筑給排水系統(tǒng)的應用

4.1 生活排水系統(tǒng)應用

裝配式建筑的特點是其大部分組件都是預制的，這為給排水系統(tǒng)設計帶來了獨特的挑戰(zhàn)。尤其在衛(wèi)生間，由于排水支管數(shù)量眾多，如果采用傳統(tǒng)的異層排水方式，可能會導致大量的管線預留孔洞。任何預留孔洞尺寸和位置的不準確都可能導致后期需要重新開槽或開洞，大大增加了施工難度。因此，同層排水技術(shù)作為一種創(chuàng)新解決方案，在裝配式建筑中得到了廣泛應用。這種技術(shù)要求在同一樓層的排水支管內(nèi)與排水立管連接，避免了管線穿越多個樓層。目前，這種技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)接近成熟，并被廣大建筑者所采納。

同層排水技術(shù)主要有兩種形式：降板式和墻排式。降板式是通過對結(jié)構(gòu)進行降板處理來預留排水支管的位置，通常，降板的高度應該達到或超過250mm。這種方式的優(yōu)點是大大減少了支管直接穿越樓板的需要，但它也有潛在的風險，即如果排水管道出現(xiàn)漏水，整個降板空間可能變成污水積存區(qū)。另外，墻排式則通過在排水區(qū)域設立一面假墻來預留排水管道位置。在這種方式下，排水支管在同一樓層內(nèi)連接到排水立管，避免了穿越樓層。然而，墻排式的一個挑戰(zhàn)是，衛(wèi)生間的地漏位置可能受到限制，尤其是當?shù)芈┡c排水立管的距離較遠時。

4.2 BIM 技術(shù)的應用

裝配式建筑是一種高度預制化的建筑方式，其中預留孔洞的位置和尺寸在生產(chǎn)過程中已經(jīng)固定，這為后續(xù)施工提出了嚴格的要求。任何初期設計中的誤差，如管線孔洞位置和尺寸的不準確預留，都可能導致后期施工中管線無法安裝，造成嚴重的后果。為了確保每一個設計細節(jié)都是精確的，設計人員在初期必須對預留孔洞的尺寸和位置進行精確定位，同時，他們還需要與建筑結(jié)構(gòu)專家進行溝通，確保所有的設計細節(jié)都被準確地實現(xiàn)。這種對精確性的追求，以及與其他專業(yè)部門之間的協(xié)調(diào)工作，使得BIM（建筑信息模型）技術(shù)在裝配式建筑中的應用變得至關(guān)重要。

運用BIM 技術(shù)，設計人員可以為裝配式建筑的預制構(gòu)件進行細致的設計，準確地模擬各個部分如何組合在一起。這不僅有助于減少設計錯誤和施工中的裝配偏差，而且還可以顯著減少材料浪費和后期返工的風險。在設計初期，BIM 技術(shù)通過提供一個三維模型，允許團隊在真正開始施工之前檢測任何可能的設計沖突或不匹配，例如管線的碰撞或預留孔洞的不準確。這種前期地檢測和驗證可以極大地減少后期設計更改所帶來的麻煩，并優(yōu)化整個施工流程。通過BIM 技術(shù)與裝配式建筑的有效融合，可以提高整個建筑流程的效率，確保每一個細節(jié)都得到妥善處理[4]。

4.3 模塊化廚房

模塊化廚房為現(xiàn)代建筑設計提供了新的解決方案，特別是在解決操作空間和儲存空間的有效配置方面。這種廚房主要由圍護結(jié)構(gòu)、櫥柜、廚房設備以及管道綜合組成，被視為模塊化組件的一部分。在裝配式建筑的背景下，考慮到預制樓板可能會被排水立管破壞，設計師們經(jīng)常將排水立管布置在室外的設備板上或選擇將模塊化廚房的地板進行架空處理。盡管如此，由于排水支管需要一定的坡度，而架空層的高度不能過高，因此在設計過程中仍然存在許多挑戰(zhàn)，尤其是如何實現(xiàn)廚房的同層排水。

以某超高層裝配式保障房為例，其廚房給排水設計采取了一系列獨特的策略。首先，給水管路通過吊頂入戶，進入廚房后，被安置在操作臺內(nèi)部，確保整潔并避免占用額外空間。而排水立管則被巧妙地設置在室外設備板上，與主建筑結(jié)構(gòu)相隔離，支管則穿過墻體連接到立管。在這種設計中，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于確保各種管道、套管的精確位置和尺寸，以避免損壞或妨礙其他建筑元素如窗戶。這要求設計師在初期設計階段就具有高度的前瞻性和精確性，以確保最終的建筑結(jié)構(gòu)安全和功能完善。

5 結(jié)語

裝配式技術(shù)的崛起為中國建筑領域帶來了創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的機遇，深化了設計模塊化的趨勢。其中，給排水專業(yè)在裝配式建筑中占據(jù)了至關(guān)重要的地位。正確的給排水系統(tǒng)不僅直接影響施工效率，還決定了建筑后期的使用體驗。設計師面臨的挑戰(zhàn)在于如何靈活應變，依據(jù)建筑的特性采納合適的給排水方案，實現(xiàn)因地制宜、個性化的設計。利用尖端科技，如BIM 技術(shù)，可以進一步彌補技術(shù)短板，確保給排水設計的全面性和完整性[5]。