某超高层综合体给排水系统的选择与设计

邱婷兰

（广州市设计院集团有限公司，广东 广州 510620）

0 引言

在现代科技与经济发展迅猛的趋势下，各类新型建筑不断涌现，而能成为一个城市的象征往往是超高层建筑。随着建筑高度的增加，承载的人员增多，导致用水量大，竖向分区复杂等一系列的问题，对建筑给排水的设计与施工来说也是一种考验，故项目初期选择合理、经济的给排水系统便可为后续施工以及投入使用提供强有力的保障。现以某实际超高层综合体建筑为例，阐述其给排水系统的选型设计。

1 工程概况

本项目用地面积：29967.28m2，总建筑面积：228113.35m2，其中地上：171435.05m2，地下：56678.30m2。其中包括地下2层，为超市区、车库及主要设备房；裙楼商业共5层，主体高度29.40m，建筑高度29.90m；两栋塔楼分别为：1#公寓：共40层，主体高度187.90m，玻璃幕墙顶部高度201.60m；2#公寓：共53层，主体高度187.90m，玻璃幕墙顶部高度201.60m；建筑属于一类高层建筑，耐火等级为一级，抗震防烈度为Ⅶ度。

2 给水系统

该项目水源为市政自来水，市政水压按0.35MPa设计。考虑地块面积大，管线敷设距离较长产生水损，市政管网直供至地上二层，三层及三层以上采用地下生活水箱+给水加压设备方式供给。又因该项目平面功能分为商业及公寓，两种功能经营管理模式不一样，故考虑将商业裙楼和公寓塔楼用水系统分别设置。而项目用水量大，地下室生活水箱储水容积大，若将商业和公寓水箱及供水设备放于同一泵房内，导致水泵房占用地下室车库面积太多，且位置选用不够灵活，所以地下二层分设两个独立的生活水泵房供商业和公寓分别使用。

2.1 给水用水量及给水泵房设置

2.1.1 商业裙楼部分

该项目商业生活用水量计算如表1所示[1]。

表1 商业生活用水量计算

市政管网直供至地上两层，商业生活水箱只需贮存三层及三层以上商业用水，该部分生活用水量计算如表2所示。

表2 三层及三层以上商业生活用水量计算

经计算，并结合地下泵房条件设置一个总有效容积为280m3的不锈钢生活水箱（分成独立两格）于地下二层的商业生活水泵房内，并设置一套变频加压供水设备。

2.1.2 公寓塔楼部分

该项目设有两座超高层公寓塔楼，其用水量如表3所示。

表3 公寓塔楼生活用水量计算

经计算，并结合地下泵房条件设置一个总有效容积为364m3的不锈钢生活水箱（分成独立两格）于地下二层的公寓生活水泵房内。

2.2 给水分区及供水方式

2.2.1 商业裙楼部分

地下2层~裙楼2层，均由市政给水管网直接供给；3层~裙楼屋顶花园为加压区，由地下二层商业生活水泵房内的商业变频供水设备加压供给。

2.2.2 公寓塔楼部分

生活给水系统需根据静水压力进行分区，结合该项目各层建筑标高以及各分区静水压力不宜大于0.45MPa的原则，将两栋公寓塔楼竖向分为6个分区。

1区：1#楼的6~12F，其中10F为避难层；2#楼的6~14F，其中12F为避难层。

2区：1#楼的13~18F，2#楼的15~22F。

3区：1#楼的19~23F，其中21F为避难层；2#楼的23~29F，其中26F为避难层。

4区：1#楼的24~29F，2#楼的30~37F。

5区：1#楼的30~35F，其中31F为避难层；2#楼的38~45F，其中40F为避难层。

6区：1#楼的36~40F，2#楼的46~53F。

公寓生活用水需全部采用地下生活水箱+给水加压设备方式供给。常规给水加压系统一般采用变频调速泵垂直分区并联供水方式，但是对于超高层建筑来说，仍采用这种供水方式会导致其输水管道压力过大而存在安全隐患，故考虑分区串联供水方式，即于3区设置生活转输水箱，由地下泵房内生活转输泵组将水箱内生活用水抽至3区避难层内的转输水箱，再由转输水箱供至各分区[2]。该供水方式供水可靠性高，且设备与管道较为简单。

各个分区的供水方式，主要提出了两个方案进行比较选择。

方案一（图1）：1区由设于地下二层公寓生活水泵房内的变频供水设备加压供给，2区由生活转输水箱重力供水，生活转输泵房内设置4套变频供水设备分别供3~6区生活用水。该方案1#、2#生活转输水箱有效容积分别为13.34m3、10.32m3。

图1 方案一给水系统

方案二（图2）：1区、2区为塔楼低区，均由生活转输水箱重力供水，其中1区最高层管井内设置减压阀减压给水；转输泵房内设置两套变频供水设备。3区、4区为塔楼中区，由转输泵房其中一套变频供水设备供给，其中3区最高层管井内设置减压阀减压给水；5区、6区为塔楼高区，由转输泵房另一套变频供水设备供给，其中5区最高层管井内设置减压阀减压给水；该方案1#、2#生活转输水箱有效容积分别为20.89m3、14.92m3。

图2 方案二给水系统

两种方案需保证各生活给水系统每个竖向供水分区最低卫生器具配水点处的静水压力不大于0.45MPa；支管水压不大于0.20MPa[3]（超压处采用减压阀减压）。

通过以下几个方面对两个方案进行对比分析。

（1）地下泵房面积大小及泵组布置比较：方案一地下室生活泵房面积为：410m2，泵房设置3台生活转输泵，泵组工作功率为60kW，一套公寓塔楼1区的变频供水设备泵组，功率为18.5kW；方案二地下室生活泵房面积为：346m2，泵房设置3台生活转输泵房，泵组功率为74kW。

（2）转输泵房面积大小及泵组布置比较：方案一两栋塔楼转输泵房面积均约为150m2，转输泵房内分别设置4套变频泵组，总功率为97kW；方案一两栋塔楼转输泵房面积均约为110m2，转输泵房内分别设置2套变频泵组，总功率为66kW；

经对比，方案二占用地下室泵房及避难层转输泵房面积较方案一小，可节约空间作其他功能用途。方案一泵组数量较方案二多，实际使用过程中产生的噪声更大，转输泵房内需加大浮筑地台范围，则造成初始成本增加，后期使用过程中管理程度较原设计复杂，增加管理成本；且方案一泵组总功率远大于方案二泵组总功率，造成电气开关增大，电缆增大等从而增加电气成本。另方案二整个系统给水管线相对简单，充分利用重力供水以节约能耗，综合考虑，选择方案二作为本项目的给水系统。

该给水系统设置地下生活水箱及转输水箱，存在二次污染的风险，除了水箱本身自带的消毒装置，还必须为整个给水管网配置消毒设施。另该项目泵房内设备体积较大，机房土建施工前应确认机房内本专业设备是否需先行采购进场，以避免土建施工完成后无运输通道。

3 排水系统

周边市政雨污分流，则本项目室外实行雨、污、废分流，室内实行雨水、生活污水、生活废水分流排放。雨水最终排至市政雨水管网，污水收集至化粪池处理后与生活废水汇合排至市政污水管网。

3.1 生活排水系统

本项目生活排水采用污废分流方式，污废水管均采用专用通气立管。该方式可防止坐便器瞬时洪峰流态造成管道中压力波动过大而破坏水封，避免对室内环境造成污染。为保证公寓塔楼的使用层高，卫生间采取不降板同层排水，在水管井内排水立管穿越楼板处安装排水汇集器，排水汇集器自带水封。使用排水汇集器共用水封连接废水管排水器具，接入共用水封的排水器具无须再设置存水弯，减少存水弯的使用，减少堵塞点，提高了排水安全性。

超高层建筑垂直高差大，这种高差导致排水立管内水流冲击能量大，从而有可能对低楼层管道产生不利影响，故在排水立管中设置消能装置，以降低水流速度，防止水流冲击对管道产生损害，并有效降低噪音[4]。公寓塔楼部分生活污废水立管与裙楼商业污废水立管分开设置，以保证裙楼商业排水安全。

3.2 雨水排水系统

本项目超高层公寓塔楼屋面按重现期P=50年设计，按重现期P=100年校核溢流，径流系数ψ＝0.8，降雨历时t＝5min。考虑塔楼外立面装饰效果以及室内公寓设置雨水立管条件有限，公寓塔楼采用多斗重力流屋面雨水排水系统，屋面设置87型雨水斗，超重现期排水采取设置溢流口方式。

超高层雨水排水系统中，雨水立管接出室外的检查井需采用预制钢混凝土检查井，也正是为了避免雨水管内巨大的水流冲击损坏底部管道和检查井。本项目雨水配合建筑和景观等专业，设置雨水断接、溢流雨水口、路缘石开口、下凹绿地、雨水花园、植草砖等海绵城市相关设施，满足当地年径流总量控制率、年径流污染控制率。

4 系统管材选用

超高层建筑中管道压力比常规建筑中管道压力大，相应地对给排水管道管材的选用也比较严格。为保证使用安全，超高层建筑一般会采用一些高强度金属管材作为给排水立管。如该项目室内生活冷热水管道采用给水衬塑钢管，室内重力流污废水管采用离心铸铁排水管，雨水管采用内外涂塑钢管等。金属管材强度高，承压和抗冲击能力强，但重量较大。超高层建筑中给排水管道的敷设相对复杂，为考虑施工方便，有些场合仍可采用塑料管道，如本项目生活排水支管便采用PP耐高温静音排水管。塑料管道耐腐蚀，重量轻，加工和接口都相对方便，可视项目情况选择使用[5]。

5 结语

该超高层综合体给排水系统的选择与设计，都是基于安全、经济、合理、实用的原则上进行的。作为一名合格的给排水设计人员，需精准地把握住超高层建筑中给排水设计的要点，确保设计方案的安全性及可实施性。当然，随着社会的进步，人类的需求越来越多，超高层建筑的设计也会不停地迎来更多的挑战，我们需要做的是在此基础上，敏锐捕捉到社会发展的需求，不断提高自身的工程技术和创新，从而更好地为创造出适应社会的新成果，为房地产事业做出力所能及的贡献。