高层建筑给水排水工程设计及施工技术分析

2023-01-14贺永亮

建筑与装饰 2022年4期

贺永亮

甘肃省庆阳市建筑设计院甘肃庆阳 745000

1 建筑给水排水工程概述

建筑给水排水工程是将城镇给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经配水管送至生活、生产和消防用水设备，并满足各用水点对水量、水压和水质要求的冷水供应系统。建筑给排水系统可以分为给水和排水两部分。给水是指建筑用水的供应，与建筑使用和生产生活有密切关系。

作为民用建筑，在日常生活中有较多的用水场景，如盥洗、烹饪、清洁等，若供水不畅则会影响最基本的生活保障，使居住体验大打折扣。排水是指将水由建筑内排放的过程，包括生活清洁废水、冲洗废水、厨房废水等，民用建筑大部分排水均为生活污水，进行妥善的污水排放对于建筑正常使用同样有重要作用。此外建筑消防用水也与给排水有关，建筑内部的公共消防措施如喷淋系统、消防栓等，也需有稳定的水供应，用来保障建筑安全[1]。

2 高层建筑给排水工程特点

2.1 高层建筑给排水工程特殊性

2.1.1 静水水压不同。建筑给水水源多为市政供水，楼层顶部距离地面高度较大，为了保证高层位置的用水顺畅，通常会有较大的静水水压，而底层位置的水压过大又会造成使用不便，这就需要设置合理的垂直用水分区，进行分段加压或采取底层降压等措施保证整栋楼使用过程的水压适度。

2.1.2 排水系统复杂。高层建筑大部分为住宅类建筑或商业办公类建筑，大部分排水为如厕排水和生活污水，对于住宅来说，每一户的排水位置至少有厨房、洗衣机、卫生间、盥洗处，同时排水中还可能存在其他杂质。高层建筑通常有若干住户，排水系统交错复杂，分支很多，且排水量大，还有可能含有其他杂质。对于这样的应用场景，对于水管尺寸、排水形式、防堵塞措施等需进行密切关注。

2.1.3 给排水管道长。与一般供水排水工程和低层建筑相比，高层建筑因垂直高度大，故在给排水系统中管道长度更长。管道长度除了对供水的影响之外，还需考虑排水过程中的压力稳定以及检修相关问题，需保证未来使用过程中的给水排水顺畅，同时需便于检修。

2.1.4 维护困难。综合上几条特点，高层建筑的给排水系统相当复杂，管线较长，涉及多家多户，且在建筑内的管网均为隐蔽工程，各个住户在装修时对于水管的铺设形式和选用规格也不一样，其在使用过程若出现问题会有维护困难出现。故提高整体系统稳定性，减少未来变更和维护也是高层给排水的要点之一。

2.2 高层建筑给排水特性

高层建筑给排水系统在防渗漏、防噪音等方面进行针对性解决措施，确保在使用过程中不会影响使用者正常生活。此外，建筑本身可能有震动、沉降等问题，也需考虑管道系统能否在建筑正常自然变动中保持稳定。高层建筑还具有消防用水的需要，主要消防用水措施为消防栓和消防喷淋系统，其需要保持水的稳定供应和水压，且需有时刻保障。消防用水属于供水过程中的额外工作，其存在也不能影响正常居民用水。同时消防用水管道也有新的要求，需要能保持更高的耐火等级和强度。供水方式和排水方式有多种形式，故对于高层建筑给排水工作的设计与施工有多个要点。设计和施工过程中，需要以建筑需求为先，满足给排水的基本使用功能，同时对耐久性、稳定性有对应需求。此外，在材料的种类与性能选用上，高层建筑给排水也需进行专项设计[2]。

3 高层给水排水设计与施工具体内容

3.1 给水工程内容

给水工程在设计阶段需要确定的问题是用水量与水压损耗，并根据实际情况确定给水方案。使每一层的使用者均能获得稳定、适宜的供水是在过程的重要目的，也是给水工程设计时的基本原则。供水加压点的选择，加压形式和压力值也需在设计和施工阶段实现，对管道内水流参数，供水管道的管径、材质等也是给水设计工作要确定的。给水工程的施工大部分是与建筑主体同期进行，除了在建筑内和建筑周围，给水工程的施工内容还有蓄水池、二次加压设备、小区内园区管道等。施工通常涉及开挖工程、管道工程、回填工程多种工程形式，也需按规程进行施工，保证给水工程质量。

3.2 排水工程内容

排水工程的主要目的是将建筑内的废弃生活用水排放出来并使之最终流入市政污水处理处。对于高层建筑，其排水工程主要解决的问题就是污水路径与方向，以及管道的公用问题等。高层排水的堵塞问题和内部压力问题是设计中的难点。实际工程中，除建筑物内部的生活污水之外，小区内部道路的雨水排出也在排水工程的范畴之中。

排水工程的施工主要位置和阶段也在小区园区景观施工之前，同样通过下水井、开挖地下管道的形式进行施工。施工过程的材料、工艺等与排水工程质量和耐久性呈相关关系，严格把控施工标准与材料设备的控制，能够保障排水工程质量。

3.3 消防工程用水内容

高层建筑的室内消防是给排水工程中的必要工作形式，一般而言，在高层建筑公共区域位置需设立消防栓，部分工程已经同时采用消防喷淋系统。对于消防工程的设计与施工，主要需实现水供应不断和增压供水，施工中需注意消防专项工程质量，采取与正常用水独立的供水管路[3]。

4 高层建筑给排水设计要点

4.1 建筑给水设计要点

给水设计过程中，需保障能够达到建筑的使用需求。水压问题上需要解决问题有高层供水的水压充足和低层供水的水压适宜。在部分项目的供水设计中，为了保证水能够达到顶层，就通过给水设备将水压加大，使建筑顶层获得适宜的用水，但底层住户的水压过大，不仅会对室内管道造成压力，且用水体验并不适宜。通常设计过程中采取竖向分段的形式，针对不同高度的管道进行不同的压力处理办法，能够保障使用体验，同时确保整体系统的耐久性。

给水设计需进行管路设计，主要是在建筑内部管道的走向和设置位置及数量规模等。管道的规模和数量与建筑体量与用水量有关，选取小规格、少数量的供水管道可能会造成高峰期用水不足的问题，而增加管道的规格和数量又会提高施工成本和维护成本。内部管道的铺设施工一般在混凝土浇筑完成后再进行，故管道走向多采用沿非承重墙体设置的形式，便于施工与拆改，同时对后期维护的便捷性有利。

设计过程中需要确定管道的材料、规格、性能指标，一般需要根据建筑实际需求确定，管道的规格的选择需综合需求、设计年限、建筑成本等指标进行设计。此外，选取的施工手法和工艺也应考虑现场实际情况，确保工程设计方案的顺利落地。

4.2 管道排水设计要点

排水管道的设计要点相比于供水管道有更多的注意事项与要求，高层建筑对于排水工程的最大挑战在于用户数量大，日常排水量大。为了保障高层排水的顺畅性和安全性，需多方面考虑设计时可能存在的问题。在进行生活排水的过程中，建筑顶层的雨水排出也需有管道引流，在早期的设计思想中，通常本着减少施工内容和节约资源的角度，将生活用水排水管和雨水落水管合二为一，但在高层建筑中应尽量避免这种做法，可能会因为雨水压力大，造成生活用水排水不畅、污水反流等情况。

对排水管道的选择进行充分考量，此点与给水管道不同。给水管道仅进行供水，基本处于水流满盈的装填，而排水管因承担排污需要，往往设计较粗，且存在U型弯，不处于工作状态的排水管为空洞状态，在进行排水的过程中会产生较大噪音。目前排水工程中，多选用UPVC管，强度和耐久性均满足要求，但自身噪音是个难以解决的问题，对于该要点可通过使用厚管壁材料或者外包隔音棉的方式解决。

排水管大部分均有防回流和防异味的措施，且转角位置较多，这样的构造决定了其更易堵塞的性质，转弯处也会承担较大的冲击力。基于此问题，需选取强度较高的管道材料，避免在频繁冲击中造成的破坏。在接口位置通过对接口进行细致处理的形式，减少自身问题发生，对容易发生堵塞的问题能够有效解决。

高层建筑外排水管可采取分区排水的形式，如对于盥洗排水、洗衣机排水等杂质较少、异味较小的污水类型，可整栋楼使用同一下水管；对于厨卫用水，采取独立排水，且根据实际情况进行分层排水，避免整栋楼同时进行排水造成的堵塞问题。此外，小区内有水处理条件的，可将雨水处理管道独立设置并进行收集，能够作为灌溉用水使用。

4.3 节能设计要点

给排水工程设计中需遵循建筑节能措施，并在设计阶段尽量贴近节能设计，引入节能技术等形式。工程形式在设计后需确保资源利用的合理性，如对水的加压问题，可进行调整试算得出满足使用需求且节能的模式；如对雨水的储存和二次利用；如通过房间内水循环系统将盥洗用水利用为如厕清洁用水等。通过新技术的引进，在不破坏原有建筑需求的基础上尽可能多地为建筑节能提供辅助。

5 高层给水排水施工方案

5.1 直接给水施工方案

高层建筑供水工程中，水的来源通常为市政供水管网，直接给水方案就是将市政供水通过中转站直接供给到每家每户中的一种形式，通过住户水网与市政水网的直接连接形成闭环从而实现供水。这种供水方式布管简单，施工流程快，也能降低整个工程的成本，无须额外建立增压系统和蓄水系统。

5.2 水箱给水施工方案

此种方案住户水管与水箱连接，水箱与市政水管连接，根据建筑高度和实际情况，在不同楼层高度位置设置一定数量的水箱，而后市政水网中的水先供给到水箱当中，用户水管与临近水箱相连。这种模式的特点是能够解决不同楼层水压差异大的问题，在市政管网压力不足或断水的情况下，也能有少量的水可供使用。在建筑综合性能方面考虑，该方案会增加建筑荷载。

5.3 底板下沉排水施工方案

底板下沉排水方案是一种最为常用的排水方案，为了满足排水需求，排水管需低于所有水位线，否则可能会出现排水不畅或者污水回流。一般采用局部下沉的排水方式，即卫生间或厨房等位置的标高低于楼板位置，这一高度差能够保证排水顺畅，同时避免污水在使用阶段的回流。一般而言，在建筑完工后内部标高即遵循该原则。为保证建筑荷载和使用性能，一般不建议用户自行改变楼板标高。

5.4 隔层排水施工方案

这种排水方案的特点是N层的排水管道裸露在N-1层，这种方式的好处是能够安装管径更大的排水管，且每一层的排水管直接穿过墙体与外部的排水管连接。内部管道安装完成后，可通过装饰装修的方式将管道隐蔽。该方案能够保证排水性能，同时便于后期维护，减少堵塞和反流问题发生。

6 高层建筑给水排水设计施工技术分析

高层建筑给排水需求简单，但需保证使用过程的安全性和便捷性，在设计和施工阶段，均有较多注意要点。上文简要介绍了设计和施工过程中常用的方案，各种方案有着不同的特点和适用场景，在实际工程中，通常采取多种方案组合使用的形式，且会根据工程的具体需求进行对应性设计与施工。遵循高层给水排水设计施工的原则，满足适用、安全、节能的综合需求。