某超高層綜合體給排水系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)

邱婷蘭

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510620）

0 引言

在現(xiàn)代科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛的趨勢(shì)下，各類新型建筑不斷涌現(xiàn)，而能成為一個(gè)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(dǎo)致用水量大，豎向分區(qū)復(fù)雜等一系列的問(wèn)題，對(duì)建筑給排水的設(shè)計(jì)與施工來(lái)說(shuō)也是一種考驗(yàn)，故項(xiàng)目初期選擇合理、經(jīng)濟(jì)的給排水系統(tǒng)便可為后續(xù)施工以及投入使用提供強(qiáng)有力的保障。現(xiàn)以某實(shí)際超高層綜合體建筑為例，闡述其給排水系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)。

1 工程概況

本項(xiàng)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(kù)及主要設(shè)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(jí)為一級(jí)，抗震防烈度為Ⅶ度。

2 給水系統(tǒng)

該項(xiàng)目水源為市政自來(lái)水，市政水壓按0.35MPa設(shè)計(jì)。考慮地塊面積大，管線敷設(shè)距離較長(zhǎng)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(shè)備方式供給。又因該項(xiàng)目平面功能分為商業(yè)及公寓，兩種功能經(jīng)營(yíng)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(shè)置。而項(xiàng)目用水量大，地下室生活水箱儲(chǔ)水容積大，若將商業(yè)和公寓水箱及供水設(shè)備放于同一泵房?jī)?nèi)，導(dǎo)致水泵房占用地下室車庫(kù)面積太多，且位置選用不夠靈活，所以地下二層分設(shè)兩個(gè)獨(dú)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(shè)置

2.1.1 商業(yè)裙樓部分

該項(xiàng)目商業(yè)生活用水量計(jì)算如表1所示[1]。

表1 商業(yè)生活用水量計(jì)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(jì)算如表2所示。

表2 三層及三層以上商業(yè)生活用水量計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，并結(jié)合地下泵房條件設(shè)置一個(gè)總有效容積為280m3的不銹鋼生活水箱（分成獨(dú)立兩格）于地下二層的商業(yè)生活水泵房?jī)?nèi)，并設(shè)置一套變頻加壓供水設(shè)備。

2.1.2 公寓塔樓部分

該項(xiàng)目設(shè)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(jì)算

經(jīng)計(jì)算，并結(jié)合地下泵房條件設(shè)置一個(gè)總有效容積為364m3的不銹鋼生活水箱（分成獨(dú)立兩格）于地下二層的公寓生活水泵房?jī)?nèi)。

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?jī)?nèi)的商業(yè)變頻供水設(shè)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(jìn)行分區(qū)，結(jié)合該項(xiàng)目各層建筑標(biāo)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(gè)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(shè)備方式供給。常規(guī)給水加壓系統(tǒng)一般采用變頻調(diào)速泵垂直分區(qū)并聯(lián)供水方式，但是對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)，仍采用這種供水方式會(huì)導(dǎo)致其輸水管道壓力過(guò)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(shè)置生活轉(zhuǎn)輸水箱，由地下泵房?jī)?nèi)生活轉(zhuǎn)輸泵組將水箱內(nèi)生活用水抽至3區(qū)避難層內(nèi)的轉(zhuǎn)輸水箱，再由轉(zhuǎn)輸水箱供至各分區(qū)[2]。該供水方式供水可靠性高，且設(shè)備與管道較為簡(jiǎn)單。

各個(gè)分區(qū)的供水方式，主要提出了兩個(gè)方案進(jìn)行比較選擇。

方案一（圖1）：1區(qū)由設(shè)于地下二層公寓生活水泵房?jī)?nèi)的變頻供水設(shè)備加壓供給，2區(qū)由生活轉(zhuǎn)輸水箱重力供水，生活轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)設(shè)置4套變頻供水設(shè)備分別供3~6區(qū)生活用水。該方案1#、2#生活轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輸水箱重力供水，其中1區(qū)最高層管井內(nèi)設(shè)置減壓閥減壓給水；轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)設(shè)置兩套變頻供水設(shè)備。3區(qū)、4區(qū)為塔樓中區(qū)，由轉(zhuǎn)輸泵房其中一套變頻供水設(shè)備供給，其中3區(qū)最高層管井內(nèi)設(shè)置減壓閥減壓給水；5區(qū)、6區(qū)為塔樓高區(qū)，由轉(zhuǎn)輸泵房另一套變頻供水設(shè)備供給，其中5區(qū)最高層管井內(nèi)設(shè)置減壓閥減壓給水；該方案1#、2#生活轉(zhuǎn)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(gè)豎向供水分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)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(guò)以下幾個(gè)方面對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)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(shè)置3臺(tái)生活轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)置3臺(tái)生活轉(zhuǎn)輸泵房，泵組功率為74kW。

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

經(jīng)對(duì)比，方案二占用地下室泵房及避難層轉(zhuǎn)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(shí)際使用過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲更大，轉(zhuǎn)輸泵房?jī)?nèi)需加大浮筑地臺(tái)范圍，則造成初始成本增加，后期使用過(guò)程中管理程度較原設(shè)計(jì)復(fù)雜，增加管理成本；且方案一泵組總功率遠(yuǎn)大于方案二泵組總功率，造成電氣開(kāi)關(guān)增大，電纜增大等從而增加電氣成本。另方案二整個(gè)系統(tǒng)給水管線相對(duì)簡(jiǎn)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(xiàng)目的給水系統(tǒng)。

該給水系統(tǒng)設(shè)置地下生活水箱及轉(zhuǎn)輸水箱，存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，除了水箱本身自帶的消毒裝置，還必須為整個(gè)給水管網(wǎng)配置消毒設(shè)施。另該項(xiàng)目泵房?jī)?nèi)設(shè)備體積較大，機(jī)房土建施工前應(yīng)確認(rèn)機(jī)房?jī)?nèi)本專業(yè)設(shè)備是否需先行采購(gòu)進(jìn)場(chǎng)，以避免土建施工完成后無(wú)運(yùn)輸通道。

3 排水系統(tǒng)

周邊市政雨污分流，則本項(xiàng)目室外實(shí)行雨、污、廢分流，室內(nèi)實(shí)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(xiàng)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(shí)洪峰流態(tài)造成管道中壓力波動(dòng)過(guò)大而破壞水封，避免對(duì)室內(nèi)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(nèi)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(wú)須再設(shè)置存水彎，減少存水彎的使用，減少堵塞點(diǎn)，提高了排水安全性。

超高層建筑垂直高差大，這種高差導(dǎo)致排水立管內(nèi)水流沖擊能量大，從而有可能對(duì)低樓層管道產(chǎn)生不利影響，故在排水立管中設(shè)置消能裝置，以降低水流速度，防止水流沖擊對(duì)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(kāi)設(shè)置，以保證裙樓商業(yè)排水安全。

3.2 雨水排水系統(tǒng)

本項(xiàng)目超高層公寓塔樓屋面按重現(xiàn)期P=50年設(shè)計(jì)，按重現(xiàn)期P=100年校核溢流，徑流系數(shù)ψ＝0.8，降雨歷時(shí)t＝5min。考慮塔樓外立面裝飾效果以及室內(nèi)公寓設(shè)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(shè)置87型雨水斗，超重現(xiàn)期排水采取設(shè)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(yù)制鋼混凝土檢查井，也正是為了避免雨水管內(nèi)巨大的水流沖擊損壞底部管道和檢查井。本項(xiàng)目雨水配合建筑和景觀等專業(yè)，設(shè)置雨水?dāng)嘟印⒁缌饔晁凇⒙肪壥_(kāi)口、下凹綠地、雨水花園、植草磚等海綿城市相關(guān)設(shè)施，滿足當(dāng)?shù)啬陱搅骺偭靠刂坡省⒛陱搅魑廴究刂坡省?/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(yīng)地對(duì)給排水管道管材的選用也比較嚴(yán)格。為保證使用安全，超高層建筑一般會(huì)采用一些高強(qiáng)度金屬管材作為給排水立管。如該項(xiàng)目室內(nèi)生活冷熱水管道采用給水襯塑鋼管，室內(nèi)重力流污廢水管采用離心鑄鐵排水管，雨水管采用內(nèi)外涂塑鋼管等。金屬管材強(qiáng)度高，承壓和抗沖擊能力強(qiáng)，但重量較大。超高層建筑中給排水管道的敷設(shè)相對(duì)復(fù)雜，為考慮施工方便，有些場(chǎng)合仍可采用塑料管道，如本項(xiàng)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(duì)方便，可視項(xiàng)目情況選擇使用[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

該超高層綜合體給排水系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)，都是基于安全、經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用的原則上進(jìn)行的。作為一名合格的給排水設(shè)計(jì)人員，需精準(zhǔn)地把握住超高層建筑中給排水設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，確保設(shè)計(jì)方案的安全性及可實(shí)施性。當(dāng)然，隨著社會(huì)的進(jìn)步，人類的需求越來(lái)越多，超高層建筑的設(shè)計(jì)也會(huì)不停地迎來(lái)更多的挑戰(zhàn)，我們需要做的是在此基礎(chǔ)上，敏銳捕捉到社會(huì)發(fā)展的需求，不斷提高自身的工程技術(shù)和創(chuàng)新，從而更好地為創(chuàng)造出適應(yīng)社會(huì)的新成果，為房地產(chǎn)事業(yè)做出力所能及的貢獻(xiàn)。