高層建筑給排水工程設計及施工技術分析

摘 要：在經濟和社會不斷發展進步的背景下，工程建設行業得到一定的發展機遇，對高層建筑而言，科學技術為其施工提供更多的便利。而坡地建筑的給水排水設計一直以來都是工程施工難題，備受社會及工程師的關注。高層建筑給排水設計中，由于構造特殊，還需要結合地理環境創新設計，在滿足居民供水要求的同時符合節水理念。基于此，該文從實際案例角度出發，分析高層建筑給排水工程施工技術，并對工程建設提供幾點建議。

關鍵詞：高層建筑；給排水工程；設計；施工技術；節水理念

中圖分類號：TU82 文獻標志碼：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質生活息息相關，在滿足人們日常需求的基礎上也可以為其提供良好的居住環境。合理的給排水工程設計，既可以保證居民用水更加便利，也可以實現循環供水目的，提高水資源利用率的基礎上，確保污水排放達標，為居民營造健康的生活環境。

1 高層建筑給排水工程設計

1.1 工程項目分析

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，住戶數量為200個，用水量為200 L/日，總用水量為40 000 L/日。該高層建筑地質條件為東南低、西北高，呈現出東南方向傾斜的特點。

1.2 給水工程設計

根據GB 50015—2009《建筑給水排水設計規范》要求可知，在建筑生活給水系統設計的過程中，還需要按照以下幾點內容進行處理。一是要求衛生器具配水點處靜水壓應當在0.45 MPa以下；二是如果入戶管靜水壓應當超過0.35 MPa，則需要配備相應的調壓和減壓裝置；三是不同的配水點水壓，應當根據用戶需求進行設計，滿足實際要求；四是整體配件壓力應當在0.6 MPa以內。基于此，結合本工程在設計給水系統過程中，應當充分考慮供水壓力及穩定性，可以通過分散供水的方式滿足供水需求。并且根據50層住宅樓高層建筑的布局合理設計給水系統，進而明確給水所用的管道敷設方案[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的穩定性，還需要結合區域內最大用水量合理設置水箱。可以根據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，這樣可以計算出水箱容量。

另外，還需要合理設計出水泵的數量和位置，可以根據給水系統進行設計，在明確各層給水壓力以后，本工程項目中在每10層位置安裝了一套給水泵系統，結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。在設計給水系統過程中，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，方便管理和計量。設計過程中最為重要的是給水管道的安裝，設計期間應當根據實際情況選擇合適的支撐和安裝方式，盡可能細致劃分管道敷設，以便于后期施工和維護。在設計管道環節中，管道的保護和安全使用應當是設計過程中首要考慮的問題，盡可能延長管道使用壽命。這就需要結合給水系統合理設置管道檢修口，基于此，繪制出詳細的平面圖、剖面圖紙，最大限度保證給水系統設計的合理性和可行性。對于消防給水系統設計，如果是高層建筑物處于地形高度較差的環境中，消防水池位置可以滿足室內給水水壓需求，那么便可以采用高壓方式設計消防給水系統。如果消防水池在最高處不能滿足用水需求，那么就應當設置水泵加壓、水泵房等相應的臨時高壓系統，以便于更好地滿足消防給水要求。

1.3 排水工程設計

1.3.1 污水系統設計

污水系統設計是排水管道設計中的一項重要組成部分，高層建筑污水排水系統設計時，一般是按照順著道路坡度的方向進行，本工程中是沿著西北向東南方向進行敷設，坡地建筑主要的特征在于其地勢較為復雜，道路呈現出起伏大的現象，一定程度上會增加室外管道敷設設計的難度，并且隨著坡度增加，水流的速度也會逐漸增大，由于水流大對管道產生的作用力也較大，長此以往對管道產生的損傷也會逐漸增大，因此，排水管道還應當重視管道材質、接口嚴密性等。如下公式為流體力學的公式。

v=A/Q，

式中：Q是流量（體積/時間），A是管道的橫截面積。

根據GB 50014—2006《室外排水設計規范》的要求可知，污水排水管道金屬材質水流應當為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的方式來確定，可以根據實際情況進行調升。結合上述公式來說，本小區室外污水排水系統中，污水管道材質通常為HDPE管材，管道直徑一般為DN200～300 mm，當粗糙系數為0.011、流速為5.0 m/s時，如果D=200 mm，最大水力坡降值為0.164 5，當D=300 mm時，最大水力坡降值為0.095 8。因此，當道路與管道的坡度比超過上文中最大值，則需要考慮建設跌水井，以此減少水流速度。跌水井建設一般需要根據地下室范圍進行設計，結合管道材質、管徑、跌落高度等方面進行選擇[2]。但是由于跌水井建設要求和成本較高，為此，盡可能在設計環節中采取有效措施控制流速、管道坡度，減少跌水井設置數量。

1.3.2 雨水排水系統設計

本工程建設中，因為周邊山體較多，坡地建筑較為明顯，室外排水系統設計不僅影響著建筑地區雨水流排除效果，對實區外山洪流量也起到一定的攔截作用。施工建設地區坡度較大，水流也呈現出迅猛的趨勢，湍急的雨水流很容易對管道產生較大壓力，并且還會伴有一定的砂、石等雜質，進而增加了水流的沖刷力，如果雨水排水系統設計不合理很容易導致管道破裂、堵塞等事故。基于此，在設計雨水排水系統過程中，坡地高層建筑一般會選擇在建筑外圍開溝的方式進行設計，這樣才可以起到攔截雨水的作用，并且可以及時將雨水排放到附近水體中。

在設計截洪溝時，應當對區域內實際情況進行調研，獲取相關的資料對雨水分水、匯水等流徑進行計算，科學合理地劃分分水線。結合雨水流動軌跡設計截洪溝，合理優化天然形成的溝渠，通過改造使其成為可RJE+pMBB9/P7GNUe0b3gCQ==以抗洪的渠道，根據實際情況及雨水沖刷能力選擇斷面砌筑材料和處理形式。建筑區室外雨水排水系統設計時，應當綜合考慮多個方面，以便于縮減雨水排除時間，提高排水系統的及時性。因此，在面對暴雨等天氣時，應當根據降雨強度對排水系統進行計算，要選取比較短的降雨時間，對于較大降雨強度，室外排水系統安全性較高，排水效果良好[3]。一般的情況下，建筑區域內排水和市政排水連接也是一道難題，在具有坡度的場地內，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，對于管道連接應當結合地下室范圍、排水管道材質、管徑大小等情況進行考慮，以此明確連接方案。

2 高層建筑給排水工程施工技術

2.1 開挖工程施工技術

高層建筑給排水工程施工技術中，溝槽開挖是最為基礎的施工項目，合理開挖技術可以有效提升溝槽開挖的整體施工質量，確保溝槽施工以及周圍管道的安全性。首先應當根據實際施工情況核對施工圖紙，嚴格按照設計圖紙進行施工，根據設計圖明確溝槽開挖技術，結合實際情況選擇合適的挖土機等機械設備，如圖1所示。實際開挖時，一般情況下開挖順序按照上游向下游的方式進行施工，這樣可以有效防止下游開挖過程中上游出現坍塌事故。為了進一步保證工程施工期間溝槽兩側土體的安全性，還需要設置相應的支撐或斜坡，進而增強溝槽兩側土體的強度[4]。在施工作業區域內10 m處應當設置安全警告標志。開挖期間還需要嚴格按照設計圖紙控制開挖深度，避免出現超挖問題，在溝槽作業以后應當及時安裝管道，最大限度避免土體出現坍塌現象，管道安裝完成以后，應對土體進行分層回填和壓實。

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，應當結合給水管道施工進度以及設計圖紙制定管道安裝順序，之后是結合管道安裝要求選擇施工技術，提升給水管道a12E/72DGbrHIrMIGA7XrQ==安裝位置的精準度。應當根據工程實際要求做好各項施工準備，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），并且施工過程中所選擇的黏結劑應當與塑料管廠家一致，并且有合格的產品說明書。對于管材的檢驗除了外觀無氣泡裂紋，還應當保障直管段柔度在1%以內，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：安裝準備→預制加工→干管安裝→立管安裝→支管安裝→卡件固定→封口堵洞→閉水試驗→通水試驗。實際操作工藝如下：①預制加工。根據施工圖紙設計要求，按預留口位置的尺寸進行草圖繪制，之后對管材進行測量和切割，對于端口平整度要求采用銑刀或刮刀工具進行處理，要求外棱銑出15°角。在接管之前應進行試驗，試驗深度通常為承口的3/4。一旦試驗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，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。按照設計圖紙的位置事先預埋管套或預留槽口，埋入地下室應當根據設計圖紙的標高、坡度方向開挖槽溝并夯實。按照編號運輸預制管道至指定位置，按照粘貼工藝依次進行各管道連接工作，要求管道安裝坡度均勻、管道要直。安裝完成以后需要進行閉水試驗，通常情況下，閉水試驗需要在管道出口用充氣橡膠堵封閉，這個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。需要設置伸縮節，位置一般設置在距離地平位置70～100 mm。安裝前清理施工現場，包括已經預留的伸縮節[5]。在立管插入端做好標記之后均勻涂抹肥皂液，進而將鎖母、U型橡膠圈按照在立管上，通常情況下會預留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，即可對洞口進行封堵，同時封嚴上層預留伸縮節。④支管安裝。將支管水平起吊，均勻涂刷黏接劑，管道推入預留管口中，結合管道長度適當調整管道安裝坡度，之后固定卡架、堵洞。⑤器具連接管安裝。結合建筑物的墻面、地面施工工藝，找到管道的預留口，按照實際管材質量及施工工序進行修理。管材安裝黏接時，需要將管道預留口清理干凈，之后方可進行黏接工序，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方式相同進行試驗，合格后方可進行下道工序。這個過程中應當重視黏接劑容易揮發，如果不能及時封蓋，很容易對周圍環境產生負面影響，如果在冬季施工其凝固時間應當控制在2～3 min以內，并且保證施工現場通風良好，避免明火。

2.3 水表井及污水處理設備安裝技術

水表井是給排水管道安裝的一個重要組成部分，在安裝過程中，還需要結合高層建筑管道設計施工水表井，并且采取搭建臨時支撐的方式避免水表井塌方。按照設計圖紙進行水表井尺寸開挖，達到要求深度以后，整平水井底部，鋪設水泥砂漿底板，之后安裝水表井壁體，最后安裝水表、閥門等組件。相關組件安裝完成以后，如果沒有出現漏水現象，則表示水表井安裝工作完成，之后完成回填、鋪設水表井蓋等工作即可。從高層建筑角度分析，水表井施工應當與管道隔離開來，以便于后期水表檢修和維護。另外，水表井起到阻止外界污染物進入管網中污染水質并監測水質的功能，既可以幫助相關部門對管道進行維修，也可以有效節約水資源。為此，水表井安裝對提升建筑物給排水質量起到一定促進作用，可以提升用水計量的精確度，同時也可以發揮出管理的效果，為給排水系統穩定運行提供基礎保障[6]。污水處理流程圖如圖2所示，對于污水處理設備安裝而言，在實際之前施工之前，應當結合設計選擇設備，之后根據設備的尺寸進行基坑處理，污水處理對防滲要求較高，如果采用砌筑的方式，還需要重視內部裝修工作，采用防水材料進行涂抹，避免出現滲漏問題，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重要組成部分，不僅可以通過沉淀池、過濾池等設備處理污水中的雜質，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，對污水進行處理再利用也可以實現污水再利用的目的，有效控制污水擴展，對居民身心健康產生影響。

圖2 污水處理流程圖

3 提供給排水工程施工質量的建議

3.1 加大科學施工監督管理力度

高層建筑給排水工程設計的施工期間，還需要按照實際工程項目需求進行合理規劃，但是要想切實提升工程建設質量，還要重視科學施工監督管理工作，可以從以下2個方面入手。一方面，確保監理人員監管力度落實到位，應當熟知給排水工程項目各項施工工序的重點難點工作，充分利用BIM等技術對工程進行實時監測和控制，并且可以按照實際工作情況調整工程項目，幫助施工單位解決實際問題，進而合理控制工程成本以及工程施工效率，進一步保證工程施工質量。另一方面，還應當不斷強化監管力度，根據給排水工程施工流程落實監督管理制度，加強監管工作落實效果。對于每一根管道都需要進行實際監測，在保證其功能的基礎上，優化安裝施工技術[7]。另外，在管理中先進的信息技術可以實現可視化的、立體視圖功能，可以進一步細化監管工作，同時也可以呈現出各個施工環節存在的問題，有利于工作人員及時作出應對措施，改進工程施工方案。

3.2 重視節能環保合理利用高位差

節能環保理念已經滲透到各個行業中，在高層建筑給排水施工過程中，也需要秉持節約水資源的理念進行設計。首先，應當根據實際情況選擇環保材料，注重綠色施工技術的應用，在給水系統中，盡可能采用可以調節的供水系統，進而減少電能的消耗；采用耐久性能高的材料進行施工，或者是采用可回收利用的材料；對于排水系統，盡量利用高層建筑高差使水通過勢能流下，減少抽水機的使用頻率。相對于底層建筑給排水設計，高層建筑高低樓之間存在較大的高差，這不僅是施工弊端，也可以作為一項優勢進行施工，比如在供水系統中，高程差較大很容易導致高層水壓不夠，但這也可以作為水資源節約的一項措施，在保證居民日常供水需求的同時，減少水資源浪費問題的出現。設計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行回收，進行二次綜合利用，這樣可以有效節約水資源。

4 結束語

綜上所述，在高層建筑中，給排水系統是不可或缺的組成部分，其設計和施工技術對高層建筑使用起到一定積極影響。在科技進步的背景下，未來高層給排水系統設計和應用也會取得較大的進步，推動給排水工程施工技術不斷更新優化，同時也滿足綠色施工的要求。這也離不開設計人員和施工人員的共同努力，每完成一項工作都是對工程的一次經驗總結，通過不斷探索，相信未來給排水設計將會更加完美、人性化。

參考文獻：

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