大型综合商住楼的排水设计

大型综合商住楼的排水设计

1业大道北—工程概况广州穗园项目是广州海珠区目前最大的商业项目，将与广州天河城和香港太古城竞争。该项目位于光大花园东北侧、紧靠工业大道北,是一座集商业、娱乐、餐饮、住宅为一体的4塔楼大底盘高层建筑。整个项目包括光大橡园商住楼、配套幼儿园及临街商铺,项目总建筑面积215707m2,其中商住楼建筑面积212654m2。该商住楼工程为地下3层,地上30层(其中裙房2层,局部3层、4层),住宅部分由4栋塔楼构成,建筑总高度99.2m。2塔架网络系统设计2.1系统组成塔楼排水系统包含塔楼内住户的污水系统和塔楼屋面雨水系统。2.2内部同层排水设计塔楼部位的排水系统设计要点包括:①室内污水系统的污废分流设置(此点对于南方地区,特别是对卫生要求较高楼盘的污水设计来说十分重要);②户内卫生间结构降板式的同层排水设置(该种做法是国内目前较成熟、便捷和可靠的方法之一);③屋面雨水与阳台雨水的分别独立设置及阳台雨水和空调冷凝水的间接排水处理(相对于老式兼用式雨水系统的设计,由于塔楼内雨水立管数量的增多,与建筑专业密切配合以保证立管平面布置的合理性显得尤为重要);④高层排水立管底部及其后续横吊管所采用管材及配件压力等级与所处部位的管内计算压力相匹配(特别要注意验收规范中灌水试验对管材承受压力的要求)。上述均为比较成熟与常见的做法,故在此不再赘述。2.3工程个案中出现的一些设计难点塔楼部位的排水系统多为常规化、程序化的设计,但在实际工程个案中亦往往会遇到一些设计的难点,需认真分析总结。现以本工程为例,对排水系统设计部分问题与最终解决方案进行阐述。2.3.1次转换排水暗管本工程地上1～3层为大体量的商业裙房层,4层及以上才是各塔楼住户的居住层。出于结构专业对其上方塔楼荷载的承受与下方商业布局的柱位限制的考虑,在塔楼的4层做了整体结构的转换,这就造成了4层上下的柱位不对应、4层下的转换承托大梁高度近2m及部分大梁的上下面均需设置结构板等复杂问题;而另一方面又由于建筑功能与美观方面的要求,必须严格控制3层塔楼范围内作为住户塔楼的入户大堂之上天花吊顶高度,既要求吊顶离地要有足够的高度以凸显大堂的气派,又要严格规定设备的管线必须掩藏在吊顶之上,这也是塔式住宅底部管线设置的常见矛盾。这两层因素的叠加,都大大增加了同样是需要在此位置转化、汇合的4种排水管线(屋面雨水管、阳台雨水管、生活污水管及废水管)走管的难度。在仔细分析和研究建筑与结构专业所提供的初步方案条件后,笔者决定从系统设置的改造及向建筑、结构专业反提必要走管条件等方面来解决这一难题。由于建筑结构上的特殊性,塔楼的排水立管无法如通常的做法一样在架空层的梁底直接悬吊转换并于主管井处汇合到主干立管上,故必须调整为二次转换的形式。具体做法为:首先要求建筑专业在4层的结构楼板上回填400mm的垫层作为上部塔楼各排水立管转换与本层卫生间独立排水支管走管之用;然后根据转换大梁的布置,合理安排一次转换排水横管的下管位置。原则是在力求垫层中埋设横管最短的前提下,尽量避开大梁间上下均封板的密闭区域下管。但如果实在无法避开,则需与结构专业密切配合预留准确的套管与孔洞的条件,同时还应兼顾到施工与检修人员进出及操作的空间(见图1);最后要根据3层大堂的布置与主管井的位置合理安排二次转换排水横管的走向与汇合。本工程中,笔者采取的方法是以有吊顶高度控制的大堂上空的中央位置作为主横管的起点,从两个方向分别敷设管线出大堂位置,以减少排水管道坡降对吊顶高度的限制;而另一方面由于排水系统种类较多,当部分支管无法在控制标高内接入主横管时,则可与主横管并行一段后在出了大堂吊顶标高控制的区域外接入,这就避免了不同管线的交叉对标高的影响。2.3.2排水管线过地下党组织走管的困境2004年开始,国家放宽了高层住宅的建设,此后高层住宅小区迅速成为建设主流,在更小的用地面积与更高的容积率的联合作用下,满铺地下室成为可行且必然的选择。特别是知名开发商,他们的项目地上部分除了建筑、道路外,其余空地基本做成景观,这导致地上停车位极少。而在车位又必须满足规划要求的情况下就只能加大地下室的建筑面积以满足车位要求,即做成满铺地下室的形式。下面主要结合本工程的实际情况,着重谈谈如何将塔楼的各种排水管线经济合理地敷设通过满铺地下室的范围最终排入室外的市政管网。本工程中,塔楼的排水管线经过3层裙房天花的汇合,主干管的数量已大为减少,但每栋塔楼仍要下至少4根大管径主管,再加上裙房屋面的雨水管道、裙房商业的餐饮废水及卫生间污水管,最终要通过地下1层的满铺地下室排向工业大道一侧室外市政的主干管数量多达数十条。而另一方面,工业大道上市政雨污水管渠预留接入井的接入深度又都比较浅。由于这双重不利因素,造成了这一区域管线设计的难度,同时也注定了要解决这一棘手的难题不是单单给排水专业闭门造车就可以轻松解决的,必须与其他相关专业紧密配合反复研究讨论才可能提出好的解决方案。根据以往的设计经验,排水管线过地下室有两种基本思路:在地下室顶板上的覆土层中走管或者在地下室的天花上敷设。两种做法的优缺点分析如下。(1)将排水管道敷设在覆土层内因对地下室影响较少(特别是走管路径经过商业区域或设备用房的情况),所以较多被采用。但排水管道一般都是大管径的重力流管道,这就要求排水管道以最短的距离尽快地敷设出地下室顶板范围,同时又应该尽量避免它们之间的交叉。但通常情况下这若干种排水管道的交叉很难避免,何况在覆土层中还可能同时敷设着给水及电信电力等其他专业的管道,同时满铺地下室的形式也决定了排水管线敷设的长度不可能很短。因此,负责管线综合的设计人员往往对满铺地下室的重力流排水系统设计非常头痛,经常顾此失彼,满足覆土要求管道就会打架,能错开标高时管道往往也就没什么覆土了。通过增加覆土厚度来解决上述矛盾时,又常常会因结构专业随之增加的造价太高而被业主否决。(2)当排水管无法在覆土层中顺利排出地下室顶板时,只能在地下室上空贴梁底尽高悬吊走管(工程实践中还有在梁中按管道坡降计算的标高预留孔洞走管的走法,但由于其对施工精度的要求较高且对结构梁柱的影响难于复核等原因,很少被采用)。在地下室走管往往意味着更多协调和预估的问题乃至一些无法预计和不可控的因素。如排水管线与其他生活供水管线、消防供水管线、电气专业的电缆桥架、空调专业的风管及冷冻水管等大尺寸管线的交叉与碰撞问题;排水管线不能穿越设备机房及通过商业区域需要受到天花吊顶高度限制等的问题;由于满铺地下室的复杂建筑功能要求,结构专业设置的地下室顶板及梁柱布置形式往往是多样的,如本工程的地下1层地下室顶板即包含了普通框架结构梁柱及设置无梁楼盖和柱帽、厚板等形式,这就造成排水管线标高控制异常困难,甚至局部需要结构专业留孔或升降板的问题;另外,在地下室内走管的最终出管标高一般都要比在覆土层中走管的情况低很多,这对于外部市政条件受限的工程来说又是一个不容忽视的问题。经过本专业内对此两种方案优缺点的反复比较以及与其他相关专业的不断磋商,本工程基本采纳的是第一种思路的方案,但仍要采取相应的技术措施解决管道覆土不足的问题,具体设计如下:首先由给水排水专业把所有需要出户的排水管线进行汇总(包括数量、种类、管径、管坡及出入点标高控制要求),并定出大致出管方向与路径提交建筑专业;然后由建筑专业根据地下室的布局并结合地下室顶板的结构布置对排水管线的路径做具体调整;接着结构专业根据水专业提的标高控制要求与建筑专业提的具体路径条件,对管线路径内的地下室结构顶板进行分级局部降板处理。这样便在绝大部分地下室顶板覆土不超过0.8m的情况下,使排水管线路径上的覆土从起点的0.8m一直增加到地下室边缘的1.25m,基本满足了排水管线的敷设要求与达到尽量减少结构负荷和结构构件尺寸的目标,最终成功地攻克了这一技术难题。3地板覆土房及地下屋顶系统设计3.1般覆土厚度在大型裙房屋面以及满铺地下室顶板上方覆土以进行大面积的绿化早已成为当下的时尚。为了能种植高大乔木,这种顶板覆土厚度一般会达到1m以上(成都地区一般覆土厚度1.2～1.8m)。虽然覆土较厚,但雨水仍然能通过覆土层到达裙房或地下室顶板,从而造成顶板浸水。如果不及时将浸水排走,会造成两种主要损害:①顶板长时间泡在水里会对顶板防水形成考验,一旦顶板防水没做好,浸水会渗入裙房或地下室室内影响装修并对顶板结构造成破环;②绿化顶板积水会导致种植物根系腐烂从而造成经济损失。3.2排水管的组合目前国内比较常见的覆土式顶板排水形式主要有以下几种:①透水层+排水边沟的组合;②排水板+碎石排水沟(带全透型软管)组合;③导流疏水管+排水干管组合;④盲沟+排水干管组合;⑤波纹输水管+排水干管组合等。在实际设计施工中,整体的综合造价、施工的复杂程度、使用的耐久度等都是需要于设计前认真思考和反复比对的。表1就几种常见的顶板排水形式在施工的复杂性与经济性进行了简单比较。3.3广场部分绿化根据建筑与园林专业的设计,3层的裙房大屋面与地下1层地下室(室外广场部分)顶板之上均采用覆土绿化的形式。经与业主及各相关专业的协商,综合考虑造价、施工及种植物类型等因素,最终敲定裙房大屋面上覆土厚度1m,地下室上室外广场覆土厚度0.8m,而顶板排水的设计如下。(1)土工布可达顶板上具体做法见图2。土工布的作用主要是挡泥土,防止泥土堵塞卵石层的空隙造成雨水无法到达地下室顶板从而无法排走,粗砂、细砂的主要作用是过滤,让水可以更容易通过土工布到达顶板上。另外顶板也要设一定的坡度,鉴于顶板面积太大,如果按较大坡度设置的话会大大增加土建的造价,所以在甲方的强烈要求下坡度仅做了0.5%,如此小的坡度会使上述排水安全系数大打折扣,为此还必须沿地下室外墙边做一圈排水暗沟,沟底低于地下室顶板,沟上方的做法与地下室顶板滤水层一样,只要能及时将暗沟内的水排至室外市政管渠,顶板的水就能源源不断流入暗沟内从而达到设计目的。(2)沟管接合解决顶板排水难题此位置顶板排水设计方式有一点不同于前面提到的地下室顶板排水,前文的地下室顶板虽然浸水了,但因种植土与大地土壤连接,只要当地地下水位低于地下室顶板,顶板上积水总会在顶板坡度的作用下慢慢流入地下室周边土壤中。而当覆土的位置换在屋面上后,如果不将顶板上的水引走,顶板就会一直浸在水中。针对此种情况,本工程采取了一种沟管接合的方式来解决地下室顶板的排水问题。顶板上的滤水措施依然是卵石层、土工布、粗砂、细砂、种植土,不同的是,结合建筑屋面的布局以及结构顶板的分缝情况,水专业在顶板比较居中的位置设计了几条沿竖向的暗沟。暗沟是直接设在顶板上的,各排水分区的顶板均向暗沟处找2%的坡,暗沟周边均开孔,目的是让覆土层内的水流入暗沟内。同时经过细致的计算在沟内合适位置布置DN50或DN75的虹吸雨水斗,通过虹吸管道穿入裙房3层,汇合后引至室外。此做法一个好处是能及时排走顶板渗水,同时裙房3层采用压力流(虹吸式)雨水系统走管,很好地解决了层高控制的问题,汇合后的立管数较普通重力流系统大大减少。但采用此系统必须注意:①由于招标的不可控性,所以向土建专业提水沟尺寸要求时应充分考虑到各种虹吸厂家雨水斗的安装宽度与斗前水深要求,并留一定的余量;②由于压力流(虹吸式)雨水系统在排除超设计重现期雨水量方面的能力远远不如重力流系统,所以设计水沟时必须要考虑配套的溢流系统并进行仔细校核。4解决水设计中出现的问题的水设计方法本文结合笔者多年从事建筑给排水设计工作的相关经验,对大型综合商住楼排水系