高層建筑給水工程設計及施工技術

溫 杰 太原供水集團有限公司

1 前言

給水工程的施工質量和高層建筑施工質量之間有著密切聯系，因此建筑施工單位對此也十分重視，但高層建筑給水工程本身的施工難度就比較大，在設計階段和施工階段需要面臨的影響因素也比較多，因此必須進行仔細分析，這樣才能真正做好高層建筑的給水工程施工。

2 高層建筑給水工程特點

在高層建筑的給水工程中需要重點考慮的是在保證給水壓力的同時要處理好系統中的各種雜質，避免影響水的順暢流通。給水工程中的重要環節是安裝和調試，在安裝環節中通常會使用PP-R 管和UPVC 管，兩種管材的相似度比較高，不同的是安裝過程中使用的技術手段。在調試過程中重點針對管道壓力，具體表現在以下兩個方面，給水工程中需要對給水壓力予以密切關注，要做到科學合理的選擇管徑，選擇管徑過程中通常都會使用最小管徑法和臨界流量法，前者指的是在用水高峰期測試管徑壓力，后者指的是通過臨界流量測管徑壓力，最后結合具體壓力值對給水管道的管徑進行確定[1]。管徑確定以后需要做好連接以及垂直處理，同時考慮到環境因素的影響，如果在北方寒冷地區需要對給水管道做好防凍處理，這樣可以保證給水系統的功能性得以持續發揮。

3 高層建筑給水工程中容易出現的問題

壓力問題是高層建筑給水系統中最容易出現的，主要原因是受層高的影響，對于樓層較高的用戶都會采用二次加壓的方式供水，同時通過市政直接供水的方式向低層的用戶供水。但在實際施工中無法準確對壓力進行控制，導致當高層供水壓力滿足以后，低層供水壓力過大，很容易引發低層供水管道破裂的問題。但如果將低層管道的供水壓力控制在合理范圍內，又很容易導致高層供水壓力難以滿足需求，進而出現水壓下降甚至是無水的情況。因此一般在設計過程中需要分別設計高層用戶和低層用戶的供水系統，從而最大限度地控制高層建筑水壓，令整個建筑的用水需求都能夠得到充分滿足。

除了壓力問題，施工人員的專業性也會對高層建筑給水工程造成一定影響。當前我國的建筑技術水平已經步入了世界前列，各種先進設備和技術都已得到了廣泛應用，但施工人員整體素質還不能充分滿足高層建筑的建筑施工要求。尤其在給水工程中，一些人員的專業知識比較薄弱，甚至是沒有接受過專業化教育，但這些人員卻經常出現在重要的崗位中，對工程質量造成了一定影響。另外由于某些施工人員對高層建筑給水的工程重視度不高，沒有嚴格監督施工設計和相關技術的應用，導致工程質量得不到充分保障[2]。

4 保證高層建筑給水工程質量的措施

4.1 控制水壓

控制水壓是高層建筑給水工程中非常重要的內容，對供水質量具有直接影響。工程進行中要以高度為基礎合理設置供水壓力，然后建設給水系統，并且要根據不同高度對給水壓力進行區分。可以將建筑外部水管網的直接供水壓力作為區分標準，而不是將高層用戶和低層用戶等作為區分標準，然后再進行供水壓力測試，如果水壓和水量不能滿足使用要求，或者在用水高峰期壓力明顯下降，可以根據具體情況為基礎調節給水壓力。

4.2 提升施工技術水平

若想以更專業化的方式開展高層建筑給水工程，施工相關人員的技術水平必須滿足要求，因此正式開始施工之前應對所有施工人員進行一次系統化培訓和評估[3]。重點評價其是否具備高層建筑給水工程的施工資質，更要讓其認識到給水工程對于高層建筑的關鍵影響。除了施工人員，在給水工程的施工中必須要具備經驗豐富的技術人員，這樣才能保證順利完成施工和工程質量。

5 高層建筑建設工程設計和施工技術

5.1 高層建筑的給水工程設計要點

在工程開始之初，應合理評估用水量以及給水方式，準確劃分給水區域，劃分給水區域時可以參考實際的用水需求，接下來計算給水管道中的水流量和流速，最后依據計算結果并結合相關要求設計和繪制給水工程的施工圖紙，為了保證施工圖紙的規范性，在設計過程中還要充分考慮周圍環境因素的影響。在給水設計中具體形式主要有兩種，分別為常規用水需求和高峰時期的用水需求，這兩種方式都需要通過實際測試得到具體數據才能開展具體工作。施工過程中要注意，建筑中的給水管道應對彎道數量進行控制，以此保障給水管道的通暢性，但在實際施工中不可避免地會出現各種彎道和連接，因此可在設計中體現出更加順暢的聯系方式，比如可以使用45°或者順水方式連接，這樣能夠有效避免給水管道發生淤堵的情況，不僅可以使給水管道的通暢性得到充分保障，而且也不容易發生管道泄漏[4]。

5.2 高層建筑給水系統設計步驟

第一，需要準確定位建筑給水引入點，一般應從兩點引入，并且明確控制方式，一般情況下有兩種閥門，即閘閥和止回閥。

第二，依照市政給水資料在采用市政給水時，要分析和確定余壓供水區間，通常情況下應該是高層建筑的地下部分再延伸到上方建筑的三、四層。

第三，依照建筑功能區域的不同和用水點的相關資料來精準定位建筑上方部分的生活給水系統并進行分區，主要原則是根據建筑高度，以35m～60m作為分區劃分的標準，建筑對供水要求的等級越高，其分區建筑劃分的高度相對會降低；同時還要對具有建筑功能一致的空間加以衡量，盡可能使其保持在相同的供水分區內。

第四，準確定位屋面，包括各個分區的生活或消防水箱所在的位置情況，水箱的具體容積、形狀還有規格參數等需要依照計算結果來確定。

第五，依據各個水分區，加以優化各用水點，做好給排水平面布置，各分區的給水立管可以將其安裝在同一個管道井內，這樣更加便于檢修維護；分層給水計量除非有特殊的說明、要求，一般情況下不會多加考慮；分層給水控制則不同，如果沒有明確要求，需要進行考量；給水管線在布置上應確保水力條件保持在良好狀態；明確給水管線材質，這樣有利于水力計算，并且核查相應水力計算表。

第六，給水立管需要明確標注編號，同時將管道井的大樣圖繪制出來，分層給水支干管需要和相應分區給水立干管結合連接在一起。

第七，依據給水管線平面設計情況，將給水軸測圖的各個要素繪制出來，給水水力計算表要完成編制，在編制過程中關注到是否會進行集中熱水供應；通常情況只要求對具備代表性的給水管線進行明確的水力計算，其他部分只需要依照計算結果作為參考，從而對流量、管徑還有水頭損失等參數進行確定。

第八，依照水力計算得出的數值結果，對整個建筑給水系統的管徑進行確定，但是為了消除片面化的結果影響，需要依照計算結果對管徑進行頻繁的更換；建筑給水需要依照水頭損失來計算，設備所需要的設計揚程，針對最上區域，應該關注到屋面消防水箱采用生活水泵供水；同時從流量計算資料中分析和確定建筑給水設備設計流量的具體參數。

第九，如果整體建筑當中所設置的中水系統要求有明確規定，那么其系統設計可以參考以上步驟來進行；最后，做好圖紙設計、完善還有相關資料整理歸納等后續工作。

5.3 給水系統的設計和施工

設計給水系統時要注意，為了讓水流量的顯示更加準確和方便，必須做好水表的設置。水表的位置必須科學合理，比如在某高層建筑中由于高層水表不便于安裝，因此采用了如圖1所示的電子遠傳水表和IC卡水表，同時在水表附近預留了足夠空間，保證了后期維護維修以及讀表的便利性。另外由于高層建筑有著比較復雜的結構，以至于輸水網絡的復雜性也會比較大，為了保證順暢輸水的同時，在維護維修中不對管線造成任何影響，可以在輸水管線的底部設置水表。考慮到節能環保方面的要求，設計熱水管線時應充分利用太陽能，應在分析當地光照因素以及建筑的布局之后合理控制熱水系統的安裝、維護以及運行。

圖1 電子遠傳水表

5.4 消防用水系統的合理設計和施工

凈水壓力是供水管道中必然存在的，由于高層建筑的垂直距離比較大，因此如果將單獨的供水系統用于一個地區的供水，那么很可能會令凈水壓力超過安全值而導致管道崩潰的情況，將令供水系統無法正常工作，最終整個建筑都會因此無法正常用水。因此，為了保證高層建筑用水的安全性和可靠性，需要對凈水壓力進行合理控制，避免壓力過大而損傷管道。對此可以通過合理設置垂直分區的方式加以解決，而且在施工過程中應選擇強度更大的管道，以此更好地抵抗水壓。在高層建筑中，給水工程設計和施工還必須要關注消防問題，要保證建筑在發生火災時消防系統能夠正常用水，而且水的壓力必須滿足要求。通常在實際的設計和施工中都會將供水壓力控制到2.4MPa以下，如果消防管道中的供水壓力低于2.4MPa，應添加減壓閥控制垂直部分[5]。另外還有一點必須要注意，層數越高發生火災的概率越大，救援難度也更大，因此對于層數高的樓層消防管道供水必須格外重視，除了要控制電氣設備的數量，降低火災發生率，還要合理設置消防用水，保證在火災發生時消防系統能夠滿足滅火和減緩火勢的需求。這就需要設計消防供水時應保證報警閥給水系統以及噴水泵的有效連接，可以使用垂直循環的方式開展設計施工，這樣消防系統供水就不會受到限制，可以在關鍵時刻保證用水量，具體如圖2所示。

圖2 消防用水系統

5.5 施工質量的控制要點

安裝各種管道支架、吊架設備過程中要參考高層建筑的施工圖紙，并且安裝給水工程閥門之前需要進行手動試壓，保證給水管道的承壓能力在安全范圍內。設計完畢且正式開始施工之前應清理一切雜質和污垢，如果安裝過程中因為其他原因需要暫停施工，要做好封閉處理，避免管道內部進入其他的污染物，并做好給水管道的系統試壓和清潔工作，具體有以下三項。首先，在正式開始內隱蔽工程埋管前進行試壓[6]。其次，針對所有給水管道開展壓力測試，為了保證精度，壓力表的等級不應低于1.5，且壓力表的最大刻度值不應低于試驗壓力的2 倍。試驗過程中應在系統的底部安裝壓力表，試壓用水必須清潔無任何污染物。以某次高程建筑的給水工程為例，試壓過程中給水壓力為1.0MPa，試壓時間為10min，過程中發現壓力下降幅度在0.02MPa以下，經過降壓和密封檢查以后沒有發現管道泄露，證明順利完成了試壓工作。最后，試壓結束以后要清洗整個管道，過程中應使用清潔水源，為了保證清洗效果，管道的水流速不應低于每秒1.5m，而且必須要保證連貫完成，直到出水口流出達到標準的水之后才能結束清洗工作。

除了上述方式，還要結合以下幾點控制施工質量。第一是施工人員，這一點前文已經提到，相關施工人員必須滿足高層建筑給水工程施工的要求，應在正式開始施工之前進行全面考察，如果不滿足要求可以對其進行培訓或者重新選擇。第二，管道質量必須得到保證，這一點應在施工開始之前結合高層建筑的供水需求等選擇管道材料，務必保證管道材料質量，避免在使用過程中發生爆管等質量問題。第三，所有人員必須提高對給水工程的重視，尤其是監理人員，必須重視自身責任，尤其要做好對整個工程的監督。

6 結束語

綜上所述，明確高層建筑給水工程的特點、現有問題，然后采用相應措施解決問題，同時開展合理設計和施工，是保證給水工程質量的有效手段，同時也是保證整個高層建筑施工質量和安全性的必要手段，相關人員對此需提高重視，以此才能真正做好高層建筑施工。