浅谈某水上办公楼给排水设计与施工

刘 军

（上海轻亚机电工程有限公司，上海 200233）

1 工程概况

水上办公楼总建筑面积15000m2，建筑位于一个边长800m×800m的水池中央，通过两座连桥与湖岸相连；整个建筑为近似呈π的不规则圆弧形，宛如一只舞动的音符漂浮在水中央。湖面水位在建筑的-0.30m标高处。整个建筑设置水下管廊，所有管道及电线电缆均安装在水下管廊内。本建筑层次错落有致、外墙弧度光滑的外观，以及各种不同于普通建筑设计的方案，值得我们给排水设计与施工借鉴、探讨。

2 虹吸雨水系统

因本建筑外墙采用白色混凝土一次浇筑成型，后期不加任何装饰，建筑设计师要求建筑外墙禁止安装任何管道。加之，建筑吊顶内空间狭小，各种管道错综复杂；无法满足普通内排水雨水系统悬吊管安装坡度要求，且普通内排水雨水系统悬吊管管径比较大。在经过分析后，本建筑采用虹吸雨水系统。

相对于普通87雨水斗雨水系统，虹吸雨水系统有如下特点：设计工况用足系统的排水能力，设计排水能力大，雨水管管径小，节省管材；系统必须设置溢流口，对溢流依赖性高，屋面易泛水溢水；用于实际集水时间小于5min的屋面时会产生短时屋面积水，对屋面的防水要求较高；系统应选用承压金属管材及接口，用承压塑料管时，应能承受0.09MPa以上的负压；雨水悬吊管敷设坡度小或者无需坡度，节省建筑空间。

根据以上要求，本建筑采用带集水盘虹吸雨水斗，管材采用高密度聚乙烯HDPE管，电容连接，且管径不应小于DN40。雨水斗自带防水边翼与屋面防水卷材烧结成整体，彻底解决屋面漏水问题。

3 同层排水

《住宅设计规范》GB50096-1999中推荐“住宅污水排水横管宜设在本层套内。”《建筑给排水设计规范》GB50015-2003第4.3.8条规定“住宅卫生间的卫生器具排水管不得穿越楼板，进入他户。”因此，我们在给排水设计中应大力推荐同层排水的形式。

与传统排水形式相比，同层排水有很大的优势，表1将传统排水与同层排水作了比较。

表1 传统排水与同层排水比较

因为本建筑位于湖中央，一层底板下30cm就是湖面，如果采用传统排水形式，排水支管需要穿越底板，管道将无法安装，而且日后将无法检修。所以，本建筑排水形式采用卫生间部位局部降板法同层排水形式。即结构在卫生间部位把楼板降低250cm，待排水管道安装后，再用轻质材料如泡沫混凝土填实，再做找平防水层。特别注意，卫生间在做完防水之后，应注意对防水层的保护，禁止在防水层钻孔或者打膨胀螺丝。卫生间满水试验的蓄水深度应为20～30mm，24h内无渗漏为合格。

4 污水提升泵站

建筑物中各类污废水，靠重力无法自流至室外总排水管时，需要采用压力排水方式。建筑物内不能自流排水的情形，通常有两类：

4.1 地下室排水

一般地，地下室的排水横干管标高低于室外总排水管，靠重力自流无法排出室外，需要考虑设置压力排水。

4.2 当建筑底面积较大，出户管很长，靠重力自流时，管道的坡降很深，占用建筑高度很大

遇到上述两种情形的排水问题，常规的做法是在地下室设置集水池、排水泵，采用压力排放的方式。

但是我们在安装和运行使用后会发现这样的问题：常规的集水池大多采用钢筋混凝土结构，防水处理不好很容易发生底板和侧板渗漏，势必影响相邻房间的使用功能；集水池一般都会设置在一个单独的隔间里，也会有相应的透气立管，但是隔间无法做到理想的密封效果，集水池的臭味（特别是卫生间集水池）会扩散出来，可能影响整个地下室的卫生效果；集水池内的污废水采用潜污泵排出，浮球控制，导轨升降。使用一段时间后，浮球结垢或者被杂物卡住而影响潜污泵的启停。

本建筑最末端卫生间排出管至室外化粪池距离达到600m，如按规范要求的De160塑料管最小坡度i=0.03计算，排出管坡降达到18m，而建筑水下管廊的高度为2.5m，无法满足坡降要求。因此，设计时将每个卫生间污水通过立管排到该卫生间下方水下管廊内一级污水提升泵站内，由每个一级污水提升泵站将污水压送到管廊中部的末端总污水提升泵站；最后由末端总污水提升泵站将污水压送至室外化粪池。

这里采用的污水提升泵站为成套设备，它由水箱、液位控制器、提升泵以及反冲洗装置组成。水箱为高密度工程塑料，抗老化、防腐蚀效果好，不会渗漏，使用寿命可达70a；整个水箱密封性好，不会有臭气溢出，通过专用通气立管保持箱体内的压力。水泵均1用1备，自动轮流切换工作，自动化程度高。反冲洗装置可定期对箱体内进行冲洗，防止杂物堵塞。

5 屋面绿化自动喷灌系统

本工程在屋面种植草皮绿化，采用自动喷灌系统。系统要求水压0.4MPa，水源从本建筑给水总管引出一根DN80管道，采用管道泵加压至系统所需压力。考虑到，整个系统同时工作时，水量可能不够，因此将系统分成8个分区，每个分区50个喷头，每个分区干管处设置电磁阀，由控制主机控制系统分区依次喷灌。系统设置雨量感应器，对于多雨天气，根据雨量的大小，自动控制草皮是否需要喷灌。喷头采用地埋式散射喷头，喷洒半径为5m。根据喷头分布位置选择全圆散射喷头、3/4圆散射喷头、1/2圆散射喷头、1/4圆散射喷头（一般情况下：布置在草皮中央选用全圆散射喷头；布置在路边选用1/2圆散射喷头，布置在角落选用3/4或1/2圆散射喷头）。系统喷洒时间可人工设定，一般设置在早上8:00前，或晚上18:00后，避开上班时间，避免喷洒时用水量较大而影响办公楼用水。

与传统的浇灌方式相比，自动喷灌系统优势明显：自动喷灌系统为全自动喷灌系统，省去了人工浇洒；地埋式散射喷头喷嘴为伸缩式，工作时伸出草皮15cm，平时缩进地下，与草皮地面平，避免修剪草坪时损坏喷头；系统设置雨量感应器，根据天气及雨量大小，控制系统是否需要浇洒，节省用水量。但是，我们在设计时，需要注意喷灌系统管道的保温处理，因为此处草皮种植在屋面上，植被泥土厚度一般为15cm，管道暗敷在泥土里，达不到规范要求的最小埋深，很容易被冻坏，通过计算采用3cm橡塑保温，避免冬季管道被冻裂。

6 大弧度管道施工技术

本建筑为大弧度不规则形状建筑，管道走向需要随建筑造型变化；安装难度较大。究竟选用何种管道材质？选用一般的硬性铜管或不锈钢管，能否根据建筑形状安装出相应的角度？经过反复比较，给水管及排水管均采用聚乙烯PE管。因其具有较好的挠性，可随建筑形状小角度均匀弯曲，加之管道及配件连接采用热熔承插或者热熔对接，实现管件与管材的一体化，不会渗漏。消火栓管道及喷淋管道采用内外热镀锌钢管，沟槽连接；角度变化时采用90°弯头、45°弯头、22.5°弯头、11.25°弯头单独或组合使用，使管道走向随建筑造型一起变化。

7 结语

随着社会的发展，建筑功能不断扩展，科技也在不断的进步，对给排水设计和施工的要求也越来越高。我们在满足人们对给排水的使用和保证其可靠性的基础上，更加合理的使用新工艺、新技术；同时合理地控制工程的投资，也考虑给排水设备使用的全寿命周期内的投资。总之，给排水设计与施工要做到：技术合理可行、功能安全可靠、产品环保先进、投资精简节约。