預制裝配式建筑給排水系統應用

朱有杰

（甘肅建投建設有限公司，甘肅 蘭州）

引言

建筑行業的飛速發展推動了裝配式技術的進步，和普通的現場施工工藝不同，預制裝配式技術真正實現了建筑關鍵構件的工廠化制造，可有效縮短建筑工程項目施工周期，實現設計和施工的一體化發展。本文結合某高層預制裝配式建筑工程，從設計環節入手優化設計方案，對在建筑工程給排水系統設計每個要點進行把關，進而不斷完善給排水系統設計，增大建筑的安全系數，提高整個房屋建筑排水的質量水平，減少施工變更發揮重大的作用。

1 工程概況

某高層預制裝配式建筑工程結構以框架剪力墻結構為主，層高18 層，其中地下兩層，地上16 層，該裝配式建筑項目占地面積79 850 m2。預制混凝土構件重點針對該工程項目的外墻、懸挑陽臺，樓梯段施工。

2 預制裝配式建筑給排水系統應用

2.1 生活給水、熱水系統應用分析

在房屋建筑中，生活給水系統主要由冷水、熱水給水系統構成，生活用水管道位置多位于預留管道井區域，設計人員根據房屋建筑的實際情況做好主立管誰工作。針對支管道進行安裝作業的過程中，可采用以下安裝技術：

第一，采用管線分離安裝方式。施工人員安裝生活給水、熱水系統的過程中，可將給水管道和建筑結構進行分離設計。在預制結構吊裝完成后采用明暗敷設方式。雖然這類給排水管道安裝技術安裝環節簡單，但是若采用明敷方式，則對建筑外觀產生影響，若采用暗敷方式會對建筑結構產生破壞，違背了綠色施工理念。

第二，采用預留式設計方式。在制作預制構件的過程中，設計人員可結合設計方案明確管道尺寸、間距、長度等參數，并以此為基礎預留管槽。雖然該設計方法可大幅提升給排水系統安裝效率，但是對預制管槽有著較高要求，若預制管槽尺寸出現偏差，會對后期的管道安裝產生不良影響[1]。

第三，采用預埋式設計方案。施工人員可將管道提前預埋在預制構件中，待預制構件拼裝完成后，施工人員僅需將預制構件和管道連接口連接即可。應用該方案可有效提升給排水管道安裝質量，但是該設計方案對管材質量有著較高要求，若管材存在滲漏現象，則難以及時修補。除此之外，雖然該設計方案可有效解決更換管道的問題，但是容易導致管材浪費，增加施工單位的成本。

鑒于此，筆者對不同設計方案的優劣性進行梳理后，嘗試使用分水器設備設計給水系統，在預制裝配式建筑中應用分水器設備具有以下優點：①若管道處于隱蔽位置無接頭，可在分水器安裝區域設置檢修位置，從而為后期的給排水管道維修提供便利；②如分水器系統管道為軟盤管且中間無接頭，可顯著提升給排水系統防滲性能。③分水器設備使用后可降低熱水管道循環時間，節約資源。④可在分水器設備上設置獨立的支水管平衡管道壓力和水壓，滿足用戶的用水需求。圖1 為分水器系統。

圖1 分水器系統

2.2 生活排水系統應用

由于裝配式建筑衛生間、盥洗室等區域的排水支路管數量較多，施工作業人員如果依然采用傳統的異層排水管設計方式，不僅會增加非必要預留孔洞，同時也會對后期的開槽開洞作業產生不便。鑒于此，在本工程項目施工作業過程中，可采用適合裝配式建筑的同層排水作業模式。即施工作業人員在布設排水支管時，可在同一層內布設而不穿越樓層，進而實現本層內部所有排水管的有效連接。同層排水技術非常適合應用于高層建筑和預制裝配式建筑，目前，該技術的應用已經非常成熟，如圖2 所示。

圖2 同層排水示意

通常情況下，同層排水技術主要由降板式（圖3）和墻排式（圖4）構成。

圖3 降板式同層排水

圖4 墻排式同層排水

前者主要依靠結構降板提前預留出排水支路管位置，降板高度為250 mm。應用該技術可有效減少給排水支路管穿越樓板概率。需要注意，如果在安裝作業時排水管道存在滲漏現象，會對沉箱排水產生不良影響。應用墻排式作業時，施工人員可在排水區域先設置一堵假墻，在該墻體上預留排水管區域，此時排水支路管無需穿越樓層也可實現和排水立管的有效連接。需要注意，應用排水方式會對衛生間地漏設計參數影響，要求地漏需接近排水立管。

根據上述排水管安裝方式的優缺點，筆者結合本工程項目實際情況采用零降板集成設計方案對衛生間進行設計。零降板集成方式主要是指將衛生間的排水管道、水箱等需要定期養護的排水關鍵部件，安裝在集成檢修口區域。零降板集成方案的優勢如下：①由于管道集成檢修口組裝簡單，可大幅提升后期管道維修養護效率。②由于排水橫向支路管為污水、廢水封樓模式，污水可直接流入污水立管，廢水集中后經過集水器后并入污水立管，由于排水集水器擁有共用的水封，可大幅提升排水系統的安全性，降低污水滲漏概率。③擁有共有水封的廢水管道內部無存水彎，不容易發生管道堵塞[2]。④采用零降板集成設計方案的衛生間防水底盤無孔洞，不容易發生滲漏。圖5 為零降板排水衛生間設計。

圖5 零降板同層排水衛生間

2.3 整體衛浴的應用

由于整體衛浴模壓底板是一體的，其防滲漏效果較好，施工作業人員在安裝時僅需要將模壓底盤安裝在基層即可，無需應用沙、水泥材料進行封閉，僅需要采用膠黏劑和螺釘材料進行粘合即可。應用該施工作業方式不僅可有效提升衛生間施工質量，同時還可以減少非必要成本支出，整體衛浴非常適合應用于裝配式建筑的衛生間設計中。在本工程項目中，有部分樓層為小型公寓，空間較小，非常適合安裝整體衛浴。

2.4 BIM 技術的應用

針對預制裝配式建筑而言，在安裝給排水系統管線時，預留孔洞已存在于預制構件中，無法就那些后期調整。如果在工程項目設計階段未做好預留孔洞尺寸、位置、大小等參數設計工作，會對后期的給排水管道安裝產生不良影響。鑒于此，在工程項目設計階段要精確定位預留孔洞位置和尺寸，同時還要結合施工圖紙進行再三核對，避免延誤工期。可在預制裝配式建筑給排水系統設計中應用BIM 技術，該技術的應用可進一步提升預制構件設計精確度，減少預留孔洞設計偏差，減少施工失誤概率，大幅度提升施工單位的經濟效益。基于此，在本工程項目設計階段，應用BIM 技術構建對應的三維模型，依據三維模型檢測預留孔洞存在的設計問題并開展對應的管線碰撞試驗，從而確保施工設計圖紙的精確性[3]。

2.4.1 實驗準備

為確保預制裝配式建筑給排水系統設計效果，提升施工單位的經濟效益，有效縮短成本，筆者嘗試應用BIM 技術在軟件中構建三維仿真模型，模型如圖6所示。

圖6 預制裝配式建筑三維仿真模型

將三維仿真模型應用于本工程給排水系統模擬施工過程中，主要模擬內容如下：①給排水管道附件安裝情況；②給排水管道碰撞檢查；③管材用量情況。應用ATP 三維模擬仿真技術進行模擬時，施工人員可在軟件中輸入給排水管道相關信息并構建對應的文件夾來統計該建筑工程項目給排水系統施工時應用的管材類型和數量，以管材的直徑、材質作為限制參數[4]。

結合實際的施工案例可知，將管材粗糙程度作為參考屬性后數值為0.005 mm，管材尺寸數值控制在80 mm～160 mm，管材可調節尺寸值為20 mm。由于三維仿真系統參數源于實際工程項目，針對給排水系統進行安裝作業時要做好以下工作：第一，管道安裝之前需要針對管材標高進行重新檢測，確保管道標高和坡度符合設計要求；第二，當排水主立管安裝完成后要進行通球實驗，當通球率為100%時方可使用；第三，反復檢驗支撐架和滑托的連接情況，一般情況下，要求管道承壓需大于0.6 兆帕[5]。

2.4.2 實驗結果分析

將預制裝配式建筑給排水管道參數導入到ATP軟件中，可根據管道標高和軸線數據檢測各項數據是否和三維模型相匹配，進而完成碰撞試驗。為進一步提升碰撞試驗的精確度，施工人員要提前對建筑工程項目每層樓使用的管材數量進行統計分析，并明確管材材質，從而實現對施工成本的有效控制。

根據表1 可知，為應用BIM 技術后的管材使用情況，結合上述數據計算出每層給排水管道成本為2 251 元，若采用傳統的給排水管道安裝方式，成本為3 612 元，節約成本1 361 元。

表1 給排水管道材料統計

結束語

綜上所述，隨著經濟水平的不斷發展，裝配式技術的不斷成熟，極大地推動了我國建筑行業的進步和發展，給排水系統作為建筑工程項目的核心組成部分之一，為進一步提升房屋建筑給排水系統的安裝質量和后期使用舒適度，要求相關的設計人員針對裝配式建筑給排水系統進行設計時，不僅要結合房屋建筑的實際情況進行設計，還可以在給排水系統設計階段引入先進的設計理念和設計技術，確保設計圖紙的精確性，為后期的預制裝配式構件組裝提供便利。除此之外，設計人員還要考慮傳統給排水系統設計理念的局限性，引入BIM 技術進行模擬實驗，有效提升給排水系統設計質量。