高层建筑给水工程设计及施工技术

温 杰 太原供水集团有限公司

1 前言

给水工程的施工质量和高层建筑施工质量之间有着密切联系，因此建筑施工单位对此也十分重视，但高层建筑给水工程本身的施工难度就比较大，在设计阶段和施工阶段需要面临的影响因素也比较多，因此必须进行仔细分析，这样才能真正做好高层建筑的给水工程施工。

2 高层建筑给水工程特点

在高层建筑的给水工程中需要重点考虑的是在保证给水压力的同时要处理好系统中的各种杂质，避免影响水的顺畅流通。给水工程中的重要环节是安装和调试，在安装环节中通常会使用PP-R 管和UPVC 管，两种管材的相似度比较高，不同的是安装过程中使用的技术手段。在调试过程中重点针对管道压力，具体表现在以下两个方面，给水工程中需要对给水压力予以密切关注，要做到科学合理的选择管径，选择管径过程中通常都会使用最小管径法和临界流量法，前者指的是在用水高峰期测试管径压力，后者指的是通过临界流量测管径压力，最后结合具体压力值对给水管道的管径进行确定[1]。管径确定以后需要做好连接以及垂直处理，同时考虑到环境因素的影响，如果在北方寒冷地区需要对给水管道做好防冻处理，这样可以保证给水系统的功能性得以持续发挥。

3 高层建筑给水工程中容易出现的问题

压力问题是高层建筑给水系统中最容易出现的，主要原因是受层高的影响，对于楼层较高的用户都会采用二次加压的方式供水，同时通过市政直接供水的方式向低层的用户供水。但在实际施工中无法准确对压力进行控制，导致当高层供水压力满足以后，低层供水压力过大，很容易引发低层供水管道破裂的问题。但如果将低层管道的供水压力控制在合理范围内，又很容易导致高层供水压力难以满足需求，进而出现水压下降甚至是无水的情况。因此一般在设计过程中需要分别设计高层用户和低层用户的供水系统，从而最大限度地控制高层建筑水压，令整个建筑的用水需求都能够得到充分满足。

除了压力问题，施工人员的专业性也会对高层建筑给水工程造成一定影响。当前我国的建筑技术水平已经步入了世界前列，各种先进设备和技术都已得到了广泛应用，但施工人员整体素质还不能充分满足高层建筑的建筑施工要求。尤其在给水工程中，一些人员的专业知识比较薄弱，甚至是没有接受过专业化教育，但这些人员却经常出现在重要的岗位中，对工程质量造成了一定影响。另外由于某些施工人员对高层建筑给水的工程重视度不高，没有严格监督施工设计和相关技术的应用，导致工程质量得不到充分保障[2]。

4 保证高层建筑给水工程质量的措施

4.1 控制水压

控制水压是高层建筑给水工程中非常重要的内容，对供水质量具有直接影响。工程进行中要以高度为基础合理设置供水压力，然后建设给水系统，并且要根据不同高度对给水压力进行区分。可以将建筑外部水管网的直接供水压力作为区分标准，而不是将高层用户和低层用户等作为区分标准，然后再进行供水压力测试，如果水压和水量不能满足使用要求，或者在用水高峰期压力明显下降，可以根据具体情况为基础调节给水压力。

4.2 提升施工技术水平

若想以更专业化的方式开展高层建筑给水工程，施工相关人员的技术水平必须满足要求，因此正式开始施工之前应对所有施工人员进行一次系统化培训和评估[3]。重点评价其是否具备高层建筑给水工程的施工资质，更要让其认识到给水工程对于高层建筑的关键影响。除了施工人员，在给水工程的施工中必须要具备经验丰富的技术人员，这样才能保证顺利完成施工和工程质量。

5 高层建筑建设工程设计和施工技术

5.1 高层建筑的给水工程设计要点

在工程开始之初，应合理评估用水量以及给水方式，准确划分给水区域，划分给水区域时可以参考实际的用水需求，接下来计算给水管道中的水流量和流速，最后依据计算结果并结合相关要求设计和绘制给水工程的施工图纸，为了保证施工图纸的规范性，在设计过程中还要充分考虑周围环境因素的影响。在给水设计中具体形式主要有两种，分别为常规用水需求和高峰时期的用水需求，这两种方式都需要通过实际测试得到具体数据才能开展具体工作。施工过程中要注意，建筑中的给水管道应对弯道数量进行控制，以此保障给水管道的通畅性，但在实际施工中不可避免地会出现各种弯道和连接，因此可在设计中体现出更加顺畅的联系方式，比如可以使用45°或者顺水方式连接，这样能够有效避免给水管道发生淤堵的情况，不仅可以使给水管道的通畅性得到充分保障，而且也不容易发生管道泄漏[4]。

5.2 高层建筑给水系统设计步骤

第一，需要准确定位建筑给水引入点，一般应从两点引入，并且明确控制方式，一般情况下有两种阀门，即闸阀和止回阀。

第二，依照市政给水资料在采用市政给水时，要分析和确定余压供水区间，通常情况下应该是高层建筑的地下部分再延伸到上方建筑的三、四层。

第三，依照建筑功能区域的不同和用水点的相关资料来精准定位建筑上方部分的生活给水系统并进行分区，主要原则是根据建筑高度，以35m～60m作为分区划分的标准，建筑对供水要求的等级越高，其分区建筑划分的高度相对会降低；同时还要对具有建筑功能一致的空间加以衡量，尽可能使其保持在相同的供水分区内。

第四，准确定位屋面，包括各个分区的生活或消防水箱所在的位置情况，水箱的具体容积、形状还有规格参数等需要依照计算结果来确定。

第五，依据各个水分区，加以优化各用水点，做好给排水平面布置，各分区的给水立管可以将其安装在同一个管道井内，这样更加便于检修维护；分层给水计量除非有特殊的说明、要求，一般情况下不会多加考虑；分层给水控制则不同，如果没有明确要求，需要进行考量；给水管线在布置上应确保水力条件保持在良好状态；明确给水管线材质，这样有利于水力计算，并且核查相应水力计算表。

第六，给水立管需要明确标注编号，同时将管道井的大样图绘制出来，分层给水支干管需要和相应分区给水立干管结合连接在一起。

第七，依据给水管线平面设计情况，将给水轴测图的各个要素绘制出来，给水水力计算表要完成编制，在编制过程中关注到是否会进行集中热水供应；通常情况只要求对具备代表性的给水管线进行明确的水力计算，其他部分只需要依照计算结果作为参考，从而对流量、管径还有水头损失等参数进行确定。

第八，依照水力计算得出的数值结果，对整个建筑给水系统的管径进行确定，但是为了消除片面化的结果影响，需要依照计算结果对管径进行频繁的更换；建筑给水需要依照水头损失来计算，设备所需要的设计扬程，针对最上区域，应该关注到屋面消防水箱采用生活水泵供水；同时从流量计算资料中分析和确定建筑给水设备设计流量的具体参数。

第九，如果整体建筑当中所设置的中水系统要求有明确规定，那么其系统设计可以参考以上步骤来进行；最后，做好图纸设计、完善还有相关资料整理归纳等后续工作。

5.3 给水系统的设计和施工

设计给水系统时要注意，为了让水流量的显示更加准确和方便，必须做好水表的设置。水表的位置必须科学合理，比如在某高层建筑中由于高层水表不便于安装，因此采用了如图1所示的电子远传水表和IC卡水表，同时在水表附近预留了足够空间，保证了后期维护维修以及读表的便利性。另外由于高层建筑有着比较复杂的结构，以至于输水网络的复杂性也会比较大，为了保证顺畅输水的同时，在维护维修中不对管线造成任何影响，可以在输水管线的底部设置水表。考虑到节能环保方面的要求，设计热水管线时应充分利用太阳能，应在分析当地光照因素以及建筑的布局之后合理控制热水系统的安装、维护以及运行。

图1 电子远传水表

5.4 消防用水系统的合理设计和施工

净水压力是供水管道中必然存在的，由于高层建筑的垂直距离比较大，因此如果将单独的供水系统用于一个地区的供水，那么很可能会令净水压力超过安全值而导致管道崩溃的情况，将令供水系统无法正常工作，最终整个建筑都会因此无法正常用水。因此，为了保证高层建筑用水的安全性和可靠性，需要对净水压力进行合理控制，避免压力过大而损伤管道。对此可以通过合理设置垂直分区的方式加以解决，而且在施工过程中应选择强度更大的管道，以此更好地抵抗水压。在高层建筑中，给水工程设计和施工还必须要关注消防问题，要保证建筑在发生火灾时消防系统能够正常用水，而且水的压力必须满足要求。通常在实际的设计和施工中都会将供水压力控制到2.4MPa以下，如果消防管道中的供水压力低于2.4MPa，应添加减压阀控制垂直部分[5]。另外还有一点必须要注意，层数越高发生火灾的概率越大，救援难度也更大，因此对于层数高的楼层消防管道供水必须格外重视，除了要控制电气设备的数量，降低火灾发生率，还要合理设置消防用水，保证在火灾发生时消防系统能够满足灭火和减缓火势的需求。这就需要设计消防供水时应保证报警阀给水系统以及喷水泵的有效连接，可以使用垂直循环的方式开展设计施工，这样消防系统供水就不会受到限制，可以在关键时刻保证用水量，具体如图2所示。

图2 消防用水系统

5.5 施工质量的控制要点

安装各种管道支架、吊架设备过程中要参考高层建筑的施工图纸，并且安装给水工程阀门之前需要进行手动试压，保证给水管道的承压能力在安全范围内。设计完毕且正式开始施工之前应清理一切杂质和污垢，如果安装过程中因为其他原因需要暂停施工，要做好封闭处理，避免管道内部进入其他的污染物，并做好给水管道的系统试压和清洁工作，具体有以下三项。首先，在正式开始内隐蔽工程埋管前进行试压[6]。其次，针对所有给水管道开展压力测试，为了保证精度，压力表的等级不应低于1.5，且压力表的最大刻度值不应低于试验压力的2 倍。试验过程中应在系统的底部安装压力表，试压用水必须清洁无任何污染物。以某次高程建筑的给水工程为例，试压过程中给水压力为1.0MPa，试压时间为10min，过程中发现压力下降幅度在0.02MPa以下，经过降压和密封检查以后没有发现管道泄露，证明顺利完成了试压工作。最后，试压结束以后要清洗整个管道，过程中应使用清洁水源，为了保证清洗效果，管道的水流速不应低于每秒1.5m，而且必须要保证连贯完成，直到出水口流出达到标准的水之后才能结束清洗工作。

除了上述方式，还要结合以下几点控制施工质量。第一是施工人员，这一点前文已经提到，相关施工人员必须满足高层建筑给水工程施工的要求，应在正式开始施工之前进行全面考察，如果不满足要求可以对其进行培训或者重新选择。第二，管道质量必须得到保证，这一点应在施工开始之前结合高层建筑的供水需求等选择管道材料，务必保证管道材料质量，避免在使用过程中发生爆管等质量问题。第三，所有人员必须提高对给水工程的重视，尤其是监理人员，必须重视自身责任，尤其要做好对整个工程的监督。

6 结束语

综上所述，明确高层建筑给水工程的特点、现有问题，然后采用相应措施解决问题，同时开展合理设计和施工，是保证给水工程质量的有效手段，同时也是保证整个高层建筑施工质量和安全性的必要手段，相关人员对此需提高重视，以此才能真正做好高层建筑施工。