高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析

摘 要：在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下，工程建設(shè)行業(yè)得到一定的發(fā)展機(jī)遇，對高層建筑而言，科學(xué)技術(shù)為其施工提供更多的便利。而坡地建筑的給水排水設(shè)計(jì)一直以來都是工程施工難題，備受社會(huì)及工程師的關(guān)注。高層建筑給排水設(shè)計(jì)中，由于構(gòu)造特殊，還需要結(jié)合地理環(huán)境創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在滿足居民供水要求的同時(shí)符合節(jié)水理念?；诖?，該文從實(shí)際案例角度出發(fā)，分析高層建筑給排水工程施工技術(shù)，并對工程建設(shè)提供幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給排水工程；設(shè)計(jì)；施工技術(shù)；節(jié)水理念

中圖分類號：TU82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）27-0193-04

Abstract： In the context of continuous economic and social development and progress， the engineering construction industry has been given certain development opportunities. As far as high-rise buildings are concerned， science and technology provide more convenience for their construction. The water supply and drainage design of slope buildings has always been a difficult problem in engineering construction， which has attracted the attention of the society and engineers. In the water supply and drainage design of high-rise buildings， due to the special structure， it is also necessary to combine the innovative design with the geographical environment to meet the water supply requirements of residents while in line with the concept of water saving. Based on this， from the point of view of actual cases， this paper analyzes the construction technology of water supply and drainage engineering of high-rise buildings， and provides some suggestions for the construction of the project.

Keywords： high-rise building; water supply and drainage engineering; design; construction technology; water saving concept

高層建筑工程中，給排水工程與居民優(yōu)質(zhì)生活息息相關(guān)，在滿足人們?nèi)粘Ｐ枨蟮幕A(chǔ)上也可以為其提供良好的居住環(huán)境。合理的給排水工程設(shè)計(jì)，既可以保證居民用水更加便利，也可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)供水目的，提高水資源利用率的基礎(chǔ)上，確保污水排放達(dá)標(biāo)，為居民營造健康的生活環(huán)境。

1 高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)

1.1 工程項(xiàng)目分析

某工程占地面積為17.6萬m2，其中地上面積為10.2萬m2，地下面積為3.3萬m2，建筑有503ef0a6644323e75017c153694fd9f54b1cf2694baea1fb9ee16520ac9171f64a層高度，每樓層住戶為4人，供水壓力是0.15 MPa，住戶數(shù)量為200個(gè)，用水量為200 L/日，總用水量為40 000 L/日。該高層建筑地質(zhì)條件為東南低、西北高，呈現(xiàn)出東南方向傾斜的特點(diǎn)。

1.2 給水工程設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50015—2009《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求可知，在建筑生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，還需要按照以下幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行處理。一是要求衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處靜水壓應(yīng)當(dāng)在0.45 MPa以下；二是如果入戶管靜水壓應(yīng)當(dāng)超過0.35 MPa，則需要配備相應(yīng)的調(diào)壓和減壓裝置；三是不同的配水點(diǎn)水壓，應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足實(shí)際要求；四是整體配件壓力應(yīng)當(dāng)在0.6 MPa以內(nèi)?；诖?，結(jié)合本工程在設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮供水壓力及穩(wěn)定性，可以通過分散供水的方式滿足供水需求。并且根據(jù)50層住宅樓高層建筑的布局合理設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)，進(jìn)而明確給水所用的管道敷設(shè)方案[1]。50層住宅樓一般要求給水管道管徑在80～100 mm，為了更好地保持給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要結(jié)合區(qū)域內(nèi)最大用水量合理設(shè)置水箱。可以根據(jù)居民用水水箱的峰值和最大需求量明確水箱的容量，比如居民用水量峰值為20 L/min，這樣可以計(jì)算出水箱容量。

另外，還需要合理設(shè)計(jì)出水泵的數(shù)量和位置，可以根據(jù)給水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在明確各層給水壓力以后，本工程項(xiàng)目中在每10層位置安裝了一套給水泵系統(tǒng)，結(jié)合用水峰值明確了水箱容量在500 m3，這樣可以有效滿足各類給水需求，包括生活用水和消防用水。在設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)過程中，也需要充分考慮給水井和水表的位置，一般情況下，水表要求安裝在樓道內(nèi)，方便管理和計(jì)量。設(shè)計(jì)過程中最為重要的是給水管道的安裝，設(shè)計(jì)期間應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支撐和安裝方式，盡可能細(xì)致劃分管道敷設(shè)，以便于后期施工和維護(hù)。在設(shè)計(jì)管道環(huán)節(jié)中，管道的保護(hù)和安全使用應(yīng)當(dāng)是設(shè)計(jì)過程中首要考慮的問題，盡可能延長管道使用壽命。這就需要結(jié)合給水系統(tǒng)合理設(shè)置管道檢修口，基于此，繪制出詳細(xì)的平面圖、剖面圖紙，最大限度保證給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和可行性。對于消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果是高層建筑物處于地形高度較差的環(huán)境中，消防水池位置可以滿足室內(nèi)給水水壓需求，那么便可以采用高壓方式設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)。如果消防水池在最高處不能滿足用水需求，那么就應(yīng)當(dāng)設(shè)置水泵加壓、水泵房等相應(yīng)的臨時(shí)高壓系統(tǒng)，以便于更好地滿足消防給水要求。

1.3 排水工程設(shè)計(jì)

1.3.1 污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是排水管道設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要組成部分，高層建筑污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般是按照順著道路坡度的方向進(jìn)行，本工程中是沿著西北向東南方向進(jìn)行敷設(shè)，坡地建筑主要的特征在于其地勢較為復(fù)雜，道路呈現(xiàn)出起伏大的現(xiàn)象，一定程度上會(huì)增加室外管道敷設(shè)設(shè)計(jì)的難度，并且隨著坡度增加，水流的速度也會(huì)逐漸增大，由于水流大對管道產(chǎn)生的作用力也較大，長此以往對管道產(chǎn)生的損傷也會(huì)逐漸增大，因此，排水管道還應(yīng)當(dāng)重視管道材質(zhì)、接口嚴(yán)密性等。如下公式為流體力學(xué)的公式。

v=A/Q，

式中：Q是流量（體積/時(shí)間），A是管道的橫截面積。

根據(jù)GB 50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求可知，污水排水管道金屬材質(zhì)水流應(yīng)當(dāng)為10.0 m/s，非金屬則為5.0 m/s，并且非金屬最大流值可以借助試驗(yàn)的方式來確定，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)升。結(jié)合上述公式來說，本小區(qū)室外污水排水系統(tǒng)中，污水管道材質(zhì)通常為HDPE管材，管道直徑一般為DN200～300 mm，當(dāng)粗糙系數(shù)為0.011、流速為5.0 m/s時(shí)，如果D=200 mm，最大水力坡降值為0.164 5，當(dāng)D=300 mm時(shí)，最大水力坡降值為0.095 8。因此，當(dāng)?shù)缆放c管道的坡度比超過上文中最大值，則需要考慮建設(shè)跌水井，以此減少水流速度。跌水井建設(shè)一般需要根據(jù)地下室范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合管道材質(zhì)、管徑、跌落高度等方面進(jìn)行選擇[2]。但是由于跌水井建設(shè)要求和成本較高，為此，盡可能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中采取有效措施控制流速、管道坡度，減少跌水井設(shè)置數(shù)量。

1.3.2 雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程建設(shè)中，因?yàn)橹苓吷襟w較多，坡地建筑較為明顯，室外排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅影響著建筑地區(qū)雨水流排除效果，對實(shí)區(qū)外山洪流量也起到一定的攔截作用。施工建設(shè)地區(qū)坡度較大，水流也呈現(xiàn)出迅猛的趨勢，湍急的雨水流很容易對管道產(chǎn)生較大壓力，并且還會(huì)伴有一定的砂、石等雜質(zhì)，進(jìn)而增加了水流的沖刷力，如果雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理很容易導(dǎo)致管道破裂、堵塞等事故。基于此，在設(shè)計(jì)雨水排水系統(tǒng)過程中，坡地高層建筑一般會(huì)選擇在建筑外圍開溝的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才可以起到攔截雨水的作用，并且可以及時(shí)將雨水排放到附近水體中。

在設(shè)計(jì)截洪溝時(shí)，應(yīng)當(dāng)對區(qū)域內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研，獲取相關(guān)的資料對雨水分水、匯水等流徑進(jìn)行計(jì)算，科學(xué)合理地劃分分水線。結(jié)合雨水流動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)截洪溝，合理優(yōu)化天然形成的溝渠，通過改造使其成為可RJE+pMBB9/P7GNUe0b3gCQ==以抗洪的渠道，根據(jù)實(shí)際情況及雨水沖刷能力選擇斷面砌筑材料和處理形式。建筑區(qū)室外雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮多個(gè)方面，以便于縮減雨水排除時(shí)間，提高排水系統(tǒng)的及時(shí)性。因此，在面對暴雨等天氣時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)降雨強(qiáng)度對排水系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，要選取比較短的降雨時(shí)間，對于較大降雨強(qiáng)度，室外排水系統(tǒng)安全性較高，排水效果良好[3]。一般的情況下，建筑區(qū)域內(nèi)排水和市政排水連接也是一道難題，在具有坡度的場地內(nèi)，建筑雨水管道與市政雨水管道存在一定的高度差，很難遇到管頂平接的情況。因此，對于管道連接應(yīng)當(dāng)結(jié)合地下室范圍、排水管道材質(zhì)、管徑大小等情況進(jìn)行考慮，以此明確連接方案。

2 高層建筑給排水工程施工技術(shù)

2.1 開挖工程施工技術(shù)

高層建筑給排水工程施工技術(shù)中，溝槽開挖是最為基礎(chǔ)的施工項(xiàng)目，合理開挖技術(shù)可以有效提升溝槽開挖的整體施工質(zhì)量，確保溝槽施工以及周圍管道的安全性。首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際施工情況核對施工圖紙，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，根據(jù)設(shè)計(jì)圖明確溝槽開挖技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的挖土機(jī)等機(jī)械設(shè)備，如圖1所示。實(shí)際開挖時(shí)，一般情況下開挖順序按照上游向下游的方式進(jìn)行施工，這樣可以有效防止下游開挖過程中上游出現(xiàn)坍塌事故。為了進(jìn)一步保證工程施工期間溝槽兩側(cè)土體的安全性，還需要設(shè)置相應(yīng)的支撐或斜坡，進(jìn)而增強(qiáng)溝槽兩側(cè)土體的強(qiáng)度[4]。在施工作業(yè)區(qū)域內(nèi)10 m處應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全警告標(biāo)志。開挖期間還需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙控制開挖深度，避免出現(xiàn)超挖問題，在溝槽作業(yè)以后應(yīng)當(dāng)及時(shí)安裝管道，最大限度避免土體出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，管道安裝完成以后，應(yīng)對土體進(jìn)行分層回填和壓實(shí)。

圖1 溝槽開挖流程圖

2.2 給排水管道安裝

在高層建筑給水管道安裝過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合給水管道施工進(jìn)度以及設(shè)計(jì)圖紙制定管道安裝順序，之后是結(jié)合管道安裝要求選擇施工技術(shù)，提升給水管道a12E/72DGbrHIrMIGA7XrQ==安裝位置的精準(zhǔn)度。應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程實(shí)際要求做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備，比如給排水管道施工材料，一般選擇塑料管（UPVC、PVC、PP-C等材質(zhì)），并且施工過程中所選擇的黏結(jié)劑應(yīng)當(dāng)與塑料管廠家一致，并且有合格的產(chǎn)品說明書。對于管材的檢驗(yàn)除了外觀無氣泡裂紋，還應(yīng)當(dāng)保障直管段柔度在1%以內(nèi)，主要施工工具有手電鉆、沖擊鉆、水平尺和鋼刮板等。通常情況下，給排水施工工藝流程為：安裝準(zhǔn)備→預(yù)制加工→干管安裝→立管安裝→支管安裝→卡件固定→封口堵洞→閉水試驗(yàn)→通水試驗(yàn)。實(shí)際操作工藝如下：①預(yù)制加工。根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，按預(yù)留口位置的尺寸進(jìn)行草圖繪制，之后對管材進(jìn)行測量和切割，對于端口平整度要求采用銑刀或刮刀工具進(jìn)行處理，要求外棱銑出15°角。在接管之前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)深度通常為承口的3/4。一旦試驗(yàn)合格必須要清理黏接部分，然后垂直插入涂抹黏接劑，在30 s到1 min之內(nèi)，粘貼這邊可以凝固，促使管道連接牢固，之后清理溢出的黏接劑。②干管安裝。按照設(shè)計(jì)圖紙的位置事先預(yù)埋管套或預(yù)留槽口，埋入地下室應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)高、坡度方向開挖槽溝并夯實(shí)。按照編號運(yùn)輸預(yù)制管道至指定位置，按照粘貼工藝依次進(jìn)行各管道連接工作，要求管道安裝坡度均勻、管道要直。安裝完成以后需要進(jìn)行閉水試驗(yàn)，通常情況下，閉水試驗(yàn)需要在管道出口用充氣橡膠堵封閉，這個(gè)過程中如果水位不下降，充氣橡膠不漏水則為合格。③立管安裝。需要設(shè)置伸縮節(jié)，位置一般設(shè)置在距離地平位置70～100 mm。安裝前清理施工現(xiàn)場，包括已經(jīng)預(yù)留的伸縮節(jié)[5]。在立管插入端做好標(biāo)記之后均勻涂抹肥皂液，進(jìn)而將鎖母、U型橡膠圈按照在立管上，通常情況下會(huì)預(yù)留20～30 mm的膨脹伸縮量，之后找正，測量頂板距三通口中心如果符合工程需求，即可對洞口進(jìn)行封堵，同時(shí)封嚴(yán)上層預(yù)留伸縮節(jié)。④支管安裝。將支管水平起吊，均勻涂刷黏接劑，管道推入預(yù)留管口中，結(jié)合管道長度適當(dāng)調(diào)整管道安裝坡度，之后固定卡架、堵洞。⑤器具連接管安裝。結(jié)合建筑物的墻面、地面施工工藝，找到管道的預(yù)留口，按照實(shí)際管材質(zhì)量及施工工序進(jìn)行修理。管材安裝黏接時(shí)，需要將管道預(yù)留口清理干凈，之后方可進(jìn)行黏接工序，在粘貼牢固以后找正、找直、封閉管口，同上述干管安裝閉水試驗(yàn)方式相同進(jìn)行試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行下道工序。這個(gè)過程中應(yīng)當(dāng)重視黏接劑容易揮發(fā)，如果不能及時(shí)封蓋，很容易對周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，如果在冬季施工其凝固時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在2～3 min以內(nèi)，并且保證施工現(xiàn)場通風(fēng)良好，避免明火。

2.3 水表井及污水處理設(shè)備安裝技術(shù)

水表井是給排水管道安裝的一個(gè)重要組成部分，在安裝過程中，還需要結(jié)合高層建筑管道設(shè)計(jì)施工水表井，并且采取搭建臨時(shí)支撐的方式避免水表井塌方。按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行水表井尺寸開挖，達(dá)到要求深度以后，整平水井底部，鋪設(shè)水泥砂漿底板，之后安裝水表井壁體，最后安裝水表、閥門等組件。相關(guān)組件安裝完成以后，如果沒有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，則表示水表井安裝工作完成，之后完成回填、鋪設(shè)水表井蓋等工作即可。從高層建筑角度分析，水表井施工應(yīng)當(dāng)與管道隔離開來，以便于后期水表檢修和維護(hù)。另外，水表井起到阻止外界污染物進(jìn)入管網(wǎng)中污染水質(zhì)并監(jiān)測水質(zhì)的功能，既可以幫助相關(guān)部門對管道進(jìn)行維修，也可以有效節(jié)約水資源。為此，水表井安裝對提升建筑物給排水質(zhì)量起到一定促進(jìn)作用，可以提升用水計(jì)量的精確度，同時(shí)也可以發(fā)揮出管理的效果，為給排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障[6]。污水處理流程圖如圖2所示，對于污水處理設(shè)備安裝而言，在實(shí)際之前施工之前，應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)計(jì)選擇設(shè)備，之后根據(jù)設(shè)備的尺寸進(jìn)行基坑處理，污水處理對防滲要求較高，如果采用砌筑的方式，還需要重視內(nèi)部裝修工作，采用防水材料進(jìn)行涂抹，避免出現(xiàn)滲漏問題，對其他土體造成危害。在高層建筑給排水工程中污水處理是一項(xiàng)重要組成部分，不僅可以通過沉淀池、過濾池等設(shè)備處理污水中的雜質(zhì)，起到凈化水的作用，也可以有效防止生活污水污染下游水體。同時(shí)，對污水進(jìn)行處理再利用也可以實(shí)現(xiàn)污水再利用的目的，有效控制污水?dāng)U展，對居民身心健康產(chǎn)生影響。

圖2 污水處理流程圖

3 提供給排水工程施工質(zhì)量的建議

3.1 加大科學(xué)施工監(jiān)督管理力度

高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)的施工期間，還需要按照實(shí)際工程項(xiàng)目需求進(jìn)行合理規(guī)劃，但是要想切實(shí)提升工程建設(shè)質(zhì)量，還要重視科學(xué)施工監(jiān)督管理工作，可以從以下2個(gè)方面入手。一方面，確保監(jiān)理人員監(jiān)管力度落實(shí)到位，應(yīng)當(dāng)熟知給排水工程項(xiàng)目各項(xiàng)施工工序的重點(diǎn)難點(diǎn)工作，充分利用BIM等技術(shù)對工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，并且可以按照實(shí)際工作情況調(diào)整工程項(xiàng)目，幫助施工單位解決實(shí)際問題，進(jìn)而合理控制工程成本以及工程施工效率，進(jìn)一步保證工程施工質(zhì)量。另一方面，還應(yīng)當(dāng)不斷強(qiáng)化監(jiān)管力度，根據(jù)給排水工程施工流程落實(shí)監(jiān)督管理制度，加強(qiáng)監(jiān)管工作落實(shí)效果。對于每一根管道都需要進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測，在保證其功能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化安裝施工技術(shù)[7]。另外，在管理中先進(jìn)的信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)可視化的、立體視圖功能，可以進(jìn)一步細(xì)化監(jiān)管工作，同時(shí)也可以呈現(xiàn)出各個(gè)施工環(huán)節(jié)存在的問題，有利于工作人員及時(shí)作出應(yīng)對措施，改進(jìn)工程施工方案。

3.2 重視節(jié)能環(huán)保合理利用高位差

節(jié)能環(huán)保理念已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)中，在高層建筑給排水施工過程中，也需要秉持節(jié)約水資源的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇環(huán)保材料，注重綠色施工技術(shù)的應(yīng)用，在給水系統(tǒng)中，盡可能采用可以調(diào)節(jié)的供水系統(tǒng)，進(jìn)而減少電能的消耗；采用耐久性能高的材料進(jìn)行施工，或者是采用可回收利用的材料；對于排水系統(tǒng)，盡量利用高層建筑高差使水通過勢能流下，減少抽水機(jī)的使用頻率。相對于底層建筑給排水設(shè)計(jì)，高層建筑高低樓之間存在較大的高差，這不僅是施工弊端，也可以作為一項(xiàng)優(yōu)勢進(jìn)行施工，比如在供水系統(tǒng)中，高程差較大很容易導(dǎo)致高層水壓不夠，但這也可以作為水資源節(jié)約的一項(xiàng)措施，在保證居民日常供水需求的同時(shí)，減少水資源浪費(fèi)問題的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員可以利用這種高程差對高層居民的沐浴廢水、盥洗房間飲用水等廢水進(jìn)行回收，進(jìn)行二次綜合利用，這樣可以有效節(jié)約水資源。

4 結(jié)束語

綜上所述，在高層建筑中，給排水系統(tǒng)是不可或缺的組成部分，其設(shè)計(jì)和施工技術(shù)對高層建筑使用起到一定積極影響。在科技進(jìn)步的背景下，未來高層給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用也會(huì)取得較大的進(jìn)步，推動(dòng)給排水工程施工技術(shù)不斷更新優(yōu)化，同時(shí)也滿足綠色施工的要求。這也離不開設(shè)計(jì)人員和施工人員的共同努力，每完成一項(xiàng)工作都是對工程的一次經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過不斷探索，相信未來給排水設(shè)計(jì)將會(huì)更加完美、人性化。

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