高層建筑給水排水工程設(shè)計及施工技術(shù)分析

賀永亮

甘肅省慶陽市建筑設(shè)計院 甘肅 慶陽 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，并滿足各用水點對水量、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景，如盥洗、烹飪、清潔等，若供水不暢則會影響最基本的生活保障，使居住體驗大打折扣。排水是指將水由建筑內(nèi)排放的過程，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)，用來保障建筑安全[1]。

2 高層建筑給排水工程特點

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，通常會有較大的靜水水壓，而底層位置的水壓過大又會造成使用不便，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建筑或商業(yè)辦公類建筑，大部分排水為如廁排水和生活污水，對于住宅來說，每一戶的排水位置至少有廚房、洗衣機(jī)、衛(wèi)生間、盥洗處，同時排水中還可能存在其他雜質(zhì)。高層建筑通常有若干住戶，排水系統(tǒng)交錯復(fù)雜，分支很多，且排水量大，還有可能含有其他雜質(zhì)。對于這樣的應(yīng)用場景，對于水管尺寸、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。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)中管道長度更長。管道長度除了對供水的影響之外，還需考慮排水過程中的壓力穩(wěn)定以及檢修相關(guān)問題，需保證未來使用過程中的給水排水順暢，同時需便于檢修。

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

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)行針對性解決措施，確保在使用過程中不會影響使用者正常生活。此外，建筑本身可能有震動、沉降等問題，也需考慮管道系統(tǒng)能否在建筑正常自然變動中保持穩(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，且需有時刻保障。消防用水屬于供水過程中的額外工作，其存在也不能影響正常居民用水。同時消防用水管道也有新的要求，需要能保持更高的耐火等級和強(qiáng)度。供水方式和排水方式有多種形式，故對于高層建筑給排水工作的設(shè)計與施工有多個要點。設(shè)計和施工過程中，需要以建筑需求為先，滿足給排水的基本使用功能，同時對耐久性、穩(wěn)定性有對應(yīng)需求。此外，在材料的種類與性能選用上，高層建筑給排水也需進(jìn)行專項設(shè)計[2]。

3 高層給水排水設(shè)計與施工具體內(nèi)容

3.1 給水工程內(nèi)容

給水工程在設(shè)計階段需要確定的問題是用水量與水壓損耗，并根據(jù)實際情況確定給水方案。使每一層的使用者均能獲得穩(wěn)定、適宜的供水是在過程的重要目的，也是給水工程設(shè)計時的基本原則。供水加壓點的選擇，加壓形式和壓力值也需在設(shè)計和施工階段實現(xiàn)，對管道內(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)和建筑周圍，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并使之最終流入市政污水處理處。對于高層建筑，其排水工程主要解決的問題就是污水路徑與方向，以及管道的公用問題等。高層排水的堵塞問題和內(nèi)部壓力問題是設(shè)計中的難點。實際工程中，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，同樣通過下水井、開挖地下管道的形式進(jìn)行施工。施工過程的材料、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)同時采用消防噴淋系統(tǒng)。對于消防工程的設(shè)計與施工，主要需實現(xiàn)水供應(yīng)不斷和增壓供水，施工中需注意消防專項工程質(zhì)量，采取與正常用水獨立的供水管路[3]。

4 高層建筑給排水設(shè)計要點

4.1 建筑給水設(shè)計要點

給水設(shè)計過程中，需保障能夠達(dá)到建筑的使用需求。水壓問題上需要解決問題有高層供水的水壓充足和低層供水的水壓適宜。在部分項目的供水設(shè)計中，為了保證水能夠達(dá)到頂層，就通過給水設(shè)備將水壓加大，使建筑頂層獲得適宜的用水，但底層住戶的水壓過大，不僅會對室內(nèi)管道造成壓力，且用水體驗并不適宜。通常設(shè)計過程中采取豎向分段的形式，針對不同高度的管道進(jìn)行不同的壓力處理辦法，能夠保障使用體驗，同時確保整體系統(tǒng)的耐久性。

給水設(shè)計需進(jìn)行管路設(shè)計，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造成高峰期用水不足的問題，而增加管道的規(guī)格和數(shù)量又會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，同時對后期維護(hù)的便捷性有利。

設(shè)計過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)建筑實際需求確定，管道的規(guī)格的選擇需綜合需求、設(shè)計年限、建筑成本等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。此外，選取的施工手法和工藝也應(yīng)考慮現(xiàn)場實際情況，確保工程設(shè)計方案的順利落地。

4.2 管道排水設(shè)計要點

排水管道的設(shè)計要點相比于供水管道有更多的注意事項與要求，高層建筑對于排水工程的最大挑戰(zhàn)在于用戶數(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)計時可能存在的問題。在進(jìn)行生活排水的過程中，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，可能會因為雨水壓力大，造成生活用水排水不暢、污水反流等情況。

對排水管道的選擇進(jìn)行充分考量，此點與給水管道不同。給水管道僅進(jìn)行供水，基本處于水流滿盈的裝填，而排水管因承擔(dān)排污需要，往往設(shè)計較粗，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)行排水的過程中會產(chǎn)生較大噪音。目前排水工程中，多選用UPVC管，強(qiáng)度和耐久性均滿足要求，但自身噪音是個難以解決的問題，對于該要點可通過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)彎處也會承擔(dān)較大的沖擊力。基于此問題，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。在接口位置通過對接口進(jìn)行細(xì)致處理的形式，減少自身問題發(fā)生，對容易發(fā)生堵塞的問題能夠有效解決。

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、異味較小的污水類型，可整棟樓使用同一下水管；對于廚衛(wèi)用水，采取獨立排水，且根據(jù)實際情況進(jìn)行分層排水，避免整棟樓同時進(jìn)行排水造成的堵塞問題。此外，小區(qū)內(nèi)有水處理條件的，可將雨水處理管道獨立設(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)計要點

給排水工程設(shè)計中需遵循建筑節(jié)能措施，并在設(shè)計階段盡量貼近節(jié)能設(shè)計，引入節(jié)能技術(shù)等形式。工程形式在設(shè)計后需確保資源利用的合理性，如對水的加壓問題，可進(jìn)行調(diào)整試算得出滿足使用需求且節(jié)能的模式；如對雨水的儲存和二次利用；如通過房間內(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中轉(zhuǎn)站直接供給到每家每戶中的一種形式，通過住戶水網(wǎng)與市政水網(wǎng)的直接連接形成閉環(huán)從而實現(xiàn)供水。這種供水方式布管簡單，施工流程快，也能降低整個工程的成本，無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，用戶水管與臨近水箱相連。這種模式的特點是能夠解決不同樓層水壓差異大的問題，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，為了滿足排水需求，排水管需低于所有水位線，否則可能會出現(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墻體與外部的排水管連接。內(nèi)部管道安裝完成后，可通過裝飾裝修的方式將管道隱蔽。該方案能夠保證排水性能，同時便于后期維護(hù)，減少堵塞和反流問題發(fā)生。

6 高層建筑給水排水設(shè)計施工技術(shù)分析

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

7 結(jié)束語

高層建筑是民用住宅建筑中最為常見的業(yè)態(tài)形式，建筑的給排水問題具有較多特殊性，在設(shè)計過程中需考慮豎向距離長、污水處理量大、管道長度長等多種現(xiàn)實問題，并結(jié)合實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。