裝配式建筑給排水設(shè)計與施工技術(shù)探討

崔 山，呂夢茵

（1.濟(jì)南市人防建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250013；2.同圓設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

在當(dāng)前的建筑發(fā)展趨勢中，裝配式建筑得到廣泛應(yīng)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(dá)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(xué)的進(jìn)步，還在科學(xué)和合理的框架下進(jìn)行建筑規(guī)劃和設(shè)計。同時，對施工質(zhì)量和建筑各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保供水與排水體系的順暢，進(jìn)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(yù)制構(gòu)件作為主要部分。這些預(yù)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(jìn)行裝配和連接。對于關(guān)鍵的部分，如框架梁柱的連接點(diǎn)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(fù)責(zé)組裝和加固。

1.2 高層裝配式建筑給排水工程地主要特點(diǎn)

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(zāi)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(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，進(jìn)一步威脅到人們的生命安全。因此，給排水系統(tǒng)的建設(shè)需要不斷地進(jìn)行改進(jìn)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(diǎn)，其排水量也相應(yīng)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(yùn)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(shè)計關(guān)鍵點(diǎn)

裝配式建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計旨在實現(xiàn)部件的標(biāo)準(zhǔn)化。這種設(shè)計模式主張通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、通用化部件供應(yīng)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(dǎo)將單元模塊與空間模塊結(jié)合，創(chuàng)造標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計經(jīng)驗，旨在提煉裝配式建筑給排水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計要點(diǎn)。

首先，給水管道應(yīng)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(shè)。

其次，為確保流量均衡，每個用水點(diǎn)應(yīng)由單根管道獨(dú)立敷設(shè)。給水管線不應(yīng)在結(jié)構(gòu)層內(nèi)布設(shè)，而應(yīng)在吊頂或管道內(nèi)，并采用同層排水技術(shù)。排水立管應(yīng)位于公共區(qū)域，戶內(nèi)僅設(shè)有水平排水管，并通過集水器與立管連接。任何管線穿越預(yù)制部分時，都應(yīng)預(yù)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(yīng)采用支吊架進(jìn)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(shè)中扮演著關(guān)鍵角色，因此，在進(jìn)行裝置前，專業(yè)的建筑工人必須對預(yù)定的管線空間進(jìn)行仔細(xì)的檢查。確保管線的布局與預(yù)設(shè)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(dāng)，可能會導(dǎo)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(yùn)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(yán)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(shè)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(jìn)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(yùn)作，同時也確保了維護(hù)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(shè)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(yù)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(wù)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(yù)留復(fù)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(fēng)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(shè)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(yù)留廚房給水管道

在傳統(tǒng)的廚房給水管道規(guī)劃中，設(shè)計師和工程師面臨著特定的局限和挑戰(zhàn)。通常，為了適應(yīng)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(yù)留較大的空間，這導(dǎo)致它們與墻體之間的距離通常被設(shè)定在250mm～400mm 之間。這樣的設(shè)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(shè)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(yīng)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(yù)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(jìn)行預(yù)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(yù)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(shè)施。為了實現(xiàn)這樣的設(shè)計效果，規(guī)劃階段需要充分利用裝配式建筑的特點(diǎn)，加強(qiáng)跨部門之間的溝通和協(xié)作，確保設(shè)計的準(zhǔn)確性和施工的高效性。

3.4 科學(xué)安排雨水管與廢水管地點(diǎn)

裝配式建筑采用的預(yù)制構(gòu)件，意味著許多設(shè)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(yuǎn)的影響。為此，當(dāng)確定預(yù)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(yīng)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(shè)計雨水溝，并合理地分配洗衣機(jī)和陽臺雨水的排放位置。此外，管線預(yù)留空間的設(shè)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(hù)。

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(dǎo)致其老化和性能下降。為了確保管線的長期穩(wěn)定運(yùn)作，采取預(yù)埋方式是一個有效的策略，它可以有效地保護(hù)管線，防止直接的外部侵襲。然而，僅僅預(yù)埋并不足夠，為了進(jìn)一步確保管線的功能和安全性，還需要進(jìn)行額外的保護(hù)措施。這包括在管線外部增設(shè)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(yīng)用

4.1 生活排水系統(tǒng)應(yīng)用

裝配式建筑的特點(diǎn)是其大部分組件都是預(yù)制的，這為給排水系統(tǒng)設(shè)計帶來了獨(dú)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(dǎo)致大量的管線預(yù)留孔洞。任何預(yù)留孔洞尺寸和位置的不準(zhǔn)確都可能導(dǎo)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(yīng)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(jìn)行降板處理來預(yù)留排水支管的位置，通常，降板的高度應(yīng)該達(dá)到或超過250mm。這種方式的優(yōu)點(diǎn)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(fēng)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(shè)立一面假墻來預(yù)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(dāng)?shù)芈┡c排水立管的距離較遠(yuǎn)時。

4.2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用

裝配式建筑是一種高度預(yù)制化的建筑方式，其中預(yù)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(yán)格的要求。任何初期設(shè)計中的誤差，如管線孔洞位置和尺寸的不準(zhǔn)確預(yù)留，都可能導(dǎo)致后期施工中管線無法安裝，造成嚴(yán)重的后果。為了確保每一個設(shè)計細(xì)節(jié)都是精確的，設(shè)計人員在初期必須對預(yù)留孔洞的尺寸和位置進(jìn)行精確定位，同時，他們還需要與建筑結(jié)構(gòu)專家進(jìn)行溝通，確保所有的設(shè)計細(xì)節(jié)都被準(zhǔn)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(yīng)用變得至關(guān)重要。

運(yùn)用BIM 技術(shù)，設(shè)計人員可以為裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計，準(zhǔn)確地模擬各個部分如何組合在一起。這不僅有助于減少設(shè)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(fèi)和后期返工的風(fēng)險。在設(shè)計初期，BIM 技術(shù)通過提供一個三維模型，允許團(tuán)隊在真正開始施工之前檢測任何可能的設(shè)計沖突或不匹配，例如管線的碰撞或預(yù)留孔洞的不準(zhǔn)確。這種前期地檢測和驗證可以極大地減少后期設(shè)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(xì)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(shè)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(hù)結(jié)構(gòu)、櫥柜、廚房設(shè)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(yù)制樓板可能會被排水立管破壞，設(shè)計師們經(jīng)常將排水立管布置在室外的設(shè)備板上或選擇將模塊化廚房的地板進(jìn)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(shè)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(shè)計采取了一系列獨(dú)特的策略。首先，給水管路通過吊頂入戶，進(jìn)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(shè)置在室外設(shè)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(shè)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(shè)計師在初期設(shè)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(lǐng)域帶來了創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，深化了設(shè)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(shè)計師面臨的挑戰(zhàn)在于如何靈活應(yīng)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(shè)計。利用尖端科技，如BIM 技術(shù)，可以進(jìn)一步彌補(bǔ)技術(shù)短板，確保給排水設(shè)計的全面性和完整性[5]。