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随着社会的进步和人类对工作环境、生活质量,特别是对美的追求的不断提高,人们已不再满足于原有的一套设计习惯。并且随着我国市场经济的确立,为了在竞争激烈的市场中求得生存和发展,更要求对以前不受建筑设计重视的给排水工程的设计来一个较大的改革,以适应日趋变化的业主市场。
长期以来,给排水工程设计采用的是一种封闭静止的方法,就工艺而工艺,就生产而生产,仅仅只是为了满足单一的一种功能,没有综合地考虑各种要素,因此工程的最终结果必然不能全方位地满足业主的各方面要求,更不能满足日趋重要的环境要求。
近年来给排水工程设计的经验教训告诉人们必须在设计的观念上要有一个较大的革新,或者说必须有一个新的认识才能真正确保给排水工程的设计质量的提高,即良好的功能和良好的建筑形象的高度统一。良好的功能可为生产和管理人员创造舒适安全和整洁优美的环境,从而提高劳动生产率;而良好的建筑形象也是一种功能,这种功能不光是物质上的还有精神上的。
水厂建筑的特点:一是工业建筑范畴,但不能忽略其美观;二是建筑物匍伏于地,尺度不大,并且形式单调均一分散、变化不大;三是构筑物所占比重特大,表现在体量闷沉、笨重,而且一般布置在厂区平面显眼的中心位置;四是污水处理厂气味重而难闻;五是为使水厂的环境更加接近自然,需有大面积的绿化。因此,水厂的建筑设计的意义倒并不完全在于如何做好工艺(这是很重要的),如何画出一张美丽的图画,而在于其理想的目标能得以实现,完美的构思能得以表达,合理的功能能得以兑现,以及优雅的环境能得以体现。为了达到这个目的,水厂的建筑设计首先应该在确实掌握丰富的信息、详实的资料的条件下,在加强内部工种联系的前提下,在正确的设计原则指导下和正确的方式组织下,有步骤、有计划地应用现代化的科学方法和先进的技术手段去加以制订(其中还要特别重视国外的各种先进经验)。我们不能把设计的全过程看成是一个封闭———自立门户的模式;单一———就事论事的模式,稳定———一成不变的模式;而应该看成是一个持续发展的、不断开放的、经常变化的动态体系,才能确保设计出一个完美的优秀工程。
二、要注意的几个因素
1 工艺流程的要求
给水处理厂即一般常称的自来水厂。由于原水水质不同,工艺流程有各种组合,但它的基本工艺为混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒。在城市水厂中,基本流程为原水一级泵房加药絮凝池沉淀或澄清池滤池消毒清水池二级泵房用户。水厂内的主体处理构筑物中沉淀池、滤池基本上都高出地面,只有清水池可以埋入地下,而当沉淀采用平流式沉淀时,其池长达100余m,在水厂中会形成单调冗长的池体,都需加以仔细设计。
大多数的城市污水处理厂的流程一般为提升后的污水重力经格栅沉砂初沉曝气二沉消毒出流。如果排入的水体是感潮水体,有时亦会在处理水排入前有提升泵站,以解决时污水厂的出水问题。
对于地下水位高的地区兴建的污水厂,为了解决构筑物的空池抗浮,往往以出水末端构筑物的高度为控制,而将进水泵站以后的构筑物以高出地面3~4m布置,这样就必须对这种沉闷不堪的大体量砼面作建筑处理,同时也必须对池间联系的狭小的通道走廊作恰当的建筑处理,否则作为一个整体环境来讲是极不理想的,往往也不易被人们所接受。
2 总体规划的要求
总体规划非常重要,它是设计的灵魂。在规划时首先要有一个总体布局的构思,其中应包括:工艺布局的合理、道路走向的清晰、广场的适宜、地域的平衡、人流的互不交叉和公建用房(即生活区,其中包括办公、科研、试验、管理、会议室、食堂、厨房等内容)的最佳布置,然后按照①功能分区合理、简捷、便利、经济的原则;②风向、日照、地形有利的原则;③构图优美、对比均衡、空间流通的原则等,根据工艺流程的要求,结合厂址的自然条件及环境条件(包括地形以至地质条件、厂外道路系统、绿化条件、朝向、原有建筑物等)来进行总体规划。在总体规划中必须注意要创造良好的日照、空气和通风条件,还要尽量避免噪声的干扰,合理安排和大量利用绿化,把生态环境放在首位统一规划(特别是厂前区),然后将建筑物(或构筑物)布置在经过深思熟虑的绿化等环境中。在绿化设施中须充分考虑到生态绿化和景观绿化的有机结合,并多种植些可以释放有益气体和减少尘埃的树种,以改善厂区环境,减少空气污染,提高厂区的明洁度。
同时,建筑物(构筑物)的设计原则还必须在立足于“环境、空间、形式”三者统一的原则基础上,使群体形象和个体形象都能表现出一种内在的含蓄和谐调,并通过曲直、高低、虚实、明暗、黑白、凹凸、方圆、上下等造型元素和设计手法的运用充分体现出工艺工程设计的新境界。
3 传统观念的改革
传统是指技术上、文化上历史的凝聚、沉淀和积累,它是人们长期经验和教训的总结,是固有的客观存在。它之所以能长期继承,经久不衰,并在某些方面形成一种固有的心理态势,就是因为它具有一定的吸引力和耐人寻味的余韵,因此它往往极易被人们长久地、习惯地循套,自然地袭用,即使有时会出现一些问题和不足,但对成功来说总往往可加以原谅,或者最后说总的还是成功的。我们如果辩证地看,则可以这样说,在继承传统之余必须要有充分的创新,即从“现实的需要出发对传统作转变的工作”。如果工艺总是老一套形式,形式总是老面孔,色彩总是陈调重弹,即使在功能上还可以过得去,能满足业主的一般要求,但从社会发展来看,从两个文明来看,无论如何在组织形式上、在事先指导上、在各专业的协调、在通气上都应该重新思考,不能一味循旧。在工艺上必须要创新、要提高、要有些新东西。在选型、色彩上必须要美观、要有所升华,否则就不能使业主感到非常满意,不能心情舒畅。为此可以说挑战创新是必须的,是绝对的,没有创新就会暮气沉沉没有生气,就不能前进。
4 防止专业之间的各行其是
长期以来,给排水工程的习惯做法是工艺一马当先,先提出设想,后再递交给其它各工种,尽管各工种可以回提条件给工艺,但由于已成习惯,且因为各专业对工程总的概念认识不足而未能充分进行必要的商榷了解,互相质疑,因此就提不出内在的、关键的问题,致使矛盾隐蔽得不到圆满的解决,有时还会引起返工,最后造成木已成舟的尴尬局面,导致项目得不到最佳的方案,达不到最理想的质量。
从管理科学上来说事先指导,预先协商,不把问题的解决拖到最后,这是最科学也是最有效的工作方法。如果一个专业的设计,一味地关在工作室里,并且总是闭门苦思(即没有和其它有关专业认真商量研究),就只会把这些设计(即使是本专业中最优秀的设想)从一个社会现象变成了一个孤零零的个体,并且将这个专业完全裹入到“绝对正确”之中而一丝也动弹不得,其结果必然是感觉迟钝且视感平平,最后远不能满足业主的总要求。因此,在整体设计中要非常重视事先的协调,重视事先的各有关专业的参与协商,并且必须认识到这不光是一个单一的项目也是一项系统工程,其优劣的关键必然是组成这个组织内的各有关要素的综合,而决不是一个主导专业的所为(当然,它是很重要的)。所以决不能允许各专业各行其是,或者说是过分地突出自己,而缺少必要的整体相融性。只有通过组织有序的精心的全面的设计安排,我们才能把一个初看好像支离破碎、意见分岐、没有完整性的模糊、凌乱的印象,变成一幅诗意盎然、变化有序、排列恰当、构图完美的图画。
5 建筑设计的重要性不可忽视
长期以来,由于历史的原因,建筑设计(特别是工业建筑)在思想上趋于封闭狭隘,在形式上趋于呆板一律,在色彩上趋于灰暗、单调,总之建筑在如何体现满足人类的舒适和精神要求这方面考虑得太少了,更谈不上在美观的构思上多下功夫,而只片面单纯地理解为单一的功能性构筑物,仅为满足生产而已,别无它求,诸如环境、空间、选型、尺度、色彩等方面都无关紧要也无须多考虑。
因此在工业建筑中,建筑的地位一直不高,也没有什么发言权,最后造成厂区建筑不美观,品味不高,大家不满意。随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,人们已不仅仅满足于需要有一流的先进的工艺、能生产出较好的社会需要的产品,人们的追求向更高层次发展,更需要有一个包括优美的环境,良好的工作条件在内的赏心悦目的舒适的氛围,更需要防止和减少工业建筑常有的废水废气对周边环境的污染。这就需要进行全方位的综合的建筑设计,对污染进行充分有效的处理,保证有清晰的水质和洁净的空气。建筑设计虽然不像工艺设计那样直接产生经济效益,但从全局、长远的效应来看,其对提高生产效率、保障职工的身体健康、社会的文明都能起到很好的、积极的能动作用。因此,我们有必要对给排水工程中建筑设计这个概念有一个新的认识,它必须是全面的、综合的、整体效应的结果并必须在整个设计过程中贯彻始终。设计实践告诉我们应该有一个懂总图的设计师来进行总的牵头、控制和协调,平衡各专业,取其所长限其所短来达到最佳的视觉效果,我们暂且称此设计师为总协调建筑师吧。在建筑设计全过程中,总协调建筑师要始终以能形成最佳环境景观的观念为依据,充分考虑到工艺流程的最先进、最便捷,结构布局的最经济、最合理,不断地向各有关专业的负责人就当地环境景观的形成进行有方向性的引导,并不时向他们提供大家能接受的各种状态建议或者能取得平衡的一些构想,以达到最广泛的共识,统一的行动。
为了对全局进行有效的控制,总协调师还要根据其对环境景观形成的基本观念预先策划制定各项设计细则,它将作为整体设计的原则引导各个单体在循序渐进中得以贯彻、实现、完善,起到启发创新的作用。在此前提下,又要避免造成对各单体专业自由构想的束缚,以细则为依据进行整个设计运作的协调,在各专业之间按照具体的变化情况就整体和单体衔接部分之间进行柔和的调整,使之达到统一。
此外,总协调师还要在尊重各专业特点的前提下,为实现全局的一种“缓和宽松的秩序”而进行工作,也就是说总的协调是指制约的开放性,或者说是在整体观上充分保持单体设计(专业设计)者的自立性,充分发挥其个性特点,把所谓的束缚性因素限制在最小的范围内,最后达到辩证的统一,即互相限制了各自的不足,又保留了各自长处,而且彼此心情愉快,形成最佳的综合效应。
建筑物的设计处理大体有以下的一些手法:
a.先按管道种类列。目前常见的是热塑复合管、钢塑复合管、钢筋混凝土圆管、钢筋混凝土雨水方涵。
b.再把不同管材按管径分列。
c.相同管径的管材还要按具体要求分列。如钢筋混凝土管还应按不同管基分开列,塑料管按环钢度不同分开列,方涵按现浇或预制分开列。d.埋深不同时也要分开列,跟定额相应分为2m,4m,6m,8m等。
2)雨、污水支管也按上述方主管道法列出来。需要注意的是支管一定要平面和纵断核对着列,以免落下。
3)检查井的工程量:
a.先按说明中明确的图集和不同管径确定各段检查井的规格;
b.再根据有无支管确定是直通、三通还是四通,有拐弯处采用扇形井的一般图纸会标明。
4)雨水连接管及雨水口:
a.常见的是D300mm或D400mm的钢筋混凝土承插管,180°混凝土满包管基或120°基础;
b.雨水口形式采用平篦或立篦,规格有单篦、双篦、多篦(数工程量时要注意,路口处为平篦);
c.按井深分开列(不硬性要求);
d.设暗井的按上面要求和明井分开列。
5)沟槽土方及垫层工程量计算。
2沟槽土方及垫层工程量的计算
2.1土壤分类
市政工程中,根据土石方工程施工的难易程度,将土石方划分了等级,分为:一、二类土壤,三类土壤,四类土壤,松石,次坚石,普坚石等六个等级(详细划分见定额)。根据土壤类别选取相应的放坡系数计算沟槽土方量。
2.2沟槽土方的开挖
沟槽土方工程按施工方法可分为人工土方和机械土方。一般沟槽土方开挖都采用机械开挖。人工开挖适用于量小或不宜机械施工的工程。如:雨水连接管沟的开挖、探坑开挖等。
1)沟槽土方开挖公式:V=(a+mh)×h×L×1.025。其中,a为沟槽底宽;m为放坡系数;h为挖深;L为槽长;1.025为检查井、进水井所需增加的开挖量(见定额说明)。
2)沟槽挖深。挖方段的挖填方量应按设计路基标高计算,因路基标高以上的土方在道路工程的土方表中已计算。如原地面标高低于设计土路基标高(填方段),根据施工规范按反挖法考虑,即挖填方按设计管顶标高加50cm计算。
3)土石方工程放坡与支撑的计算。土方开挖时,为了防止塌方,保证施工顺利进行,其土体边壁应采取稳定措施。常用方法是放坡和支护。
a.放坡。条件允许时,可以优先采用放坡。放坡系数以放坡宽度B与挖土深度H之比表示,即K=B/H。坡度通常用1∶K表示,显然,1∶K=H∶B。
b.支撑。在需要放坡的工程中,由于边壁周围受道路或建筑物等限制而不能放坡时,为防止垂直开挖的土体边壁坍塌,应采用支护结构对侧壁进行支撑。支护结构的形式分为支挡土板和支护桩。
4)工作面和开挖断面尺寸。
a.工作面。工作面是指工人施工操作或模板所需增加的开挖断面,与基础材料和施工工序有关。
b.开挖断面尺寸的确定。开挖断面是计算土方工程量的一个基本参数,它的宽度由基础(垫层)底设计宽
度、开挖方式、基础材料及做法所决定。开挖断面通常有以下几种情况。放坡、留工作面。设坡度为1∶K,工作面每边宽c,基础垫层宽a,深度为h,则开挖断面宽B(放线宽)为:B=a+2c+2Kh。双面支挡土板、留工作面。每一侧支挡土板的宽按100mm计算。工作面宽c,基础垫层宽a,则开挖断面宽B为:B=a+2c+200。如果单面支挡土板,则B=a+2c+100。不放坡、不支撑、留工作面。当基础垫层混凝土原槽浇筑时,可以利用垫层顶面宽作为工作面,因此开挖断面宽即等于垫层宽。当基础垫层支模板浇筑时,必须留工作面,则开挖断面宽B=a+2c。
5)填方。沟槽及基坑填方按沟槽或基坑挖方工程量减埋入构筑物的体积计算。钢筋混凝土管的扣除量参照定额第一册《通用项目》第一章《土石方工程》说明计算。其余的根据图纸计算。
6)土方工程量计算需要说明的地方。路基土方与排水土方不允许重复计算。排水工程的挖方与填方应考虑与道路工程进行平衡。
2.3土石方工程量计算规则
此部分详见定额规定。注:槽坑内作业指机械位于槽、坑的开挖线之内,顺槽、坑行进方向开挖。槽坑边作业指机械与槽、坑行进方向垂直,成90°左右进行开挖。
2.4土方工程定额的应用及注意事项
1)机械挖土方中若需人工辅助开挖,则机挖按总量的95%计,人工按总量的5%套相应定额子目乘以系数1.5。
2)干、湿土、淤泥的划分:含水率不小于25%或为常水位以下为湿土;堆积不能成型或具有流变性质的为淤泥或流沙。
3)采用降水措施的土方按干土计算。运湿土,可按相应的运土定额乘以系数1.18执行;汽车运淤泥、流沙按运土定额乘系数1.5。
3管道工程
1)排水管材。
a.钢筋混凝土排水管。钢筋混凝土管是目前使用最广泛的一种管材。按强度一般分为Ⅰ级~Ⅲ级管。施工中根据埋深和工艺确定。接口通常有承插式、企口式和平口式。
b.塑料管。即热塑管(胶圈接口)和钢塑管(热熔接口)。
c.金属管(不常用)。
d.陶土管(不常用)。
2)排水管道垫层及基础。排水管道的基础分为垫层、基础和管座三部分。排水管道的基础通常有砂土基础和混凝土带形基础。
a.砂土垫层及基础。常用的有素土、灰土和砂砾、中粗砂、碎石垫层及基础。
b.混凝土基础。钢筋混凝土排水管道基础为混凝土基础。混凝土的强度等级一般为C15,C20。分为平基础和管座。通常管座中心角分为90°,120°,180°和360°(满包)四种。常在槽底先铺一层10cm~15cm碎石垫层,然后才在上面浇筑混凝土基础。
3)排水管道接口。一般分为柔性、刚性、半柔半刚性三种形式。
4)大型排水管渠。一般指钢筋混凝土雨水方涵。
5)排水管道的闭水试验。
6)排水管道工程量计算说明。
a.排水管管径均指内径;
b.各种角度的混凝土基础、混凝土管铺设按图示长度扣除检查井长度后计算工程量。每座检查井扣除长度详见定额;但管道闭水试验,不扣各种井所占长度,以实际闭水长度计算;
目前铁路路基边坡水害问题较为突出,全国铁路灾害总计有68999处,14107公里长,其中水害占比为38.5%,水是诱发边坡滑坡、溜坍等现象最重要的因素,有“十滑九水”和“治坡先治水”的说法。在边坡工程中,对水的治理尤为重要,保证边坡水流通畅,边坡内含水率在一定的范围内,不让水在边坡内形成贯通面或水囊,从而保证边坡的稳定。
2.虹吸排水在边坡水害处理中的应用
针对近年来对边坡水害的研究,由中南大学国家级重点实验室通过前期调研、室内试验、现场整治施工,形成了“水钉法”综合解决方案。“水钉法”综合解决方案是通过在边坡中植入具有毛细功能不淤堵的排水材料组成的“水钉”,利用快速无损探测专用技术探查土体水害状况,依据水钉的特定设计理论,形成由铁路边坡病害诊断、水钉设计方案和施工工艺组成的集成创新技术,用以保障边坡的稳定性和提高安全系数。在2014年6月6日,京广线K2053段因持续暴雨导致边坡溜坍。中南大学用专业的设备探测到10-12米深处部分土体液化,土体中有两条渗水带;京广线K2053段长约160米,三级堑坡,高度约50米,2014年7月24日,发现天沟左右两侧,有几处不同程度的裂缝。经过探测发现有几处水囊,有土体液化现象,结合现场情况和探测结果,中南大学对病害制订了水钉整治方案。
3.虹吸排水在边坡水害处理中取得的效果
2014年9月到10月,在京广线K2078段安装了70根水钉,在京广线K2053段安装了8根水钉,安装期间非雨季,安装完成后,京广线K2078~K2115段70根水钉有32根流出清澈的水;京广线K2053段8根水钉中有4根流出清澈的水。对出水情况做了观测记录,通过检测,水钉附近的土体含水量有明显的降低。选取10升水桶一个,每个工点选取任意一个排水孔,对导排出的渗水注满水桶进行计时,同时观测水质清澈程度.
二、虹吸排水在工程建设中的推广建议
1.虹吸排水在边坡排水系统优化
路基边坡在设计调查阶段要对边坡水系进行详细的调查,根据不同的地质情况,要采取不同的排水方式,尤其是土质边坡要充分的考虑排水管的堵塞,水分在边坡挡墙后形成流水贯通面或淤积水囊。鉴于边坡水害破坏,建议在边坡挡墙或变坡面可设置“水钉”,保证边坡内无积水,边坡不因水作用而失稳、滑塌。从中南大学在京广线K2053水害整治试验段出水效果来看:虹吸排水施工简单、方便,易于工地操作;排水系统不堵塞;主动吸排水,有水既排、无积水隐患;无泥砂流失,不会造成坡面下沉、塌陷;对既有边坡治理原位加固无需大开大挖;使用寿命长,可在新建工程中作为替代或增补,亦可作为后期既有护坡挡墙泄水孔堵塞造成的“挡水墙”问题;地下水发育导致的边坡溜坍问题;长期降雨造成边坡饱水失稳等的水害整治;造价合理,安全可靠。
2.虹吸排水在隧道结构防排水中的推广建议
2.1目前高速铁路隧道结构防排水中的设计情况。隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵,因地制宜,综合治理”的原则,结构防排水主要采用在喷射混凝土初支和模筑混凝土二衬之间设置土工无纺布+防水板的柔性防水层,防水板兼做隔离层。在施工环向缝处设置中埋橡胶止水带+背贴式橡胶止水带的复合防水结构,在纵向施工缝处设置中埋钢边止水带+遇水缓膨胀橡胶止水带的复合防水结构。
2.2目前隧道病害现状。根据2013铁道工务部门权威统计资料,全国既有铁路7193(总长8364.892km)座铁路隧道病害中,出现的衬砌裂损、结构渗漏、衬砌腐蚀、涵身开裂、涵身下沉错位、仰拱铺底变形、界限不足、冻害等病害、有53%以上的隧道病害与水的处理方法有直接的关系。
2.3隧道水害分析。隧道工程在使用过程中,由于现有结构防排水中间隔离层存在一定的缺陷,尤其是土质隧道中,随着时间的推移,土质中的微小颗粒日积月累,将土工无纺布板结无法起到过滤作用,致使隧道衬砌背后的水无法顺畅的流入排水管内。调查发现,大部分隧道衬砌渗水是由于衬砌中设置的排水管不出水,管内出现淤积泥沙,无法满足排水需求,衬砌背后水对衬砌腐蚀或隧道衬砌背后蓄积水量增多,水压增高,致使衬砌在薄弱环节渗水或开裂。
2.4隧道结构防排水优化建议。隧道防排水直接影响隧道的使用功能,故对隧道的防排水设计和施工因综合考虑。综合已有工程现状,建议在土质隧道中,防排水可考虑施工虹吸排水板,防止衬砌背后水流将土工无纺布板结导致排水不畅,致使衬砌后压力增加,衬砌薄弱处渗水或开裂。在目前的设计状态下,主要存在的问题有当水中的细小颗粒慢慢淤积在土工无纺布上,无纺布板结,水无法流入排水管中,结构排水系统失效。鉴于此种情况,建议利用中南大学研究的虹吸排水板将排水板包裹,解决淤积及利用虹吸作用快速排水,保证衬砌混凝土的使用耐久性。在硬质岩石隧道富水段、节理裂隙发育段、有断层构造等特水段落可设置虹吸排水板,有效的保证排水通畅。工程费用增加有限,为后期工程的安全使用提供保障。在建高速铁路隧道防排水设计中的现有设计思路在一些特殊的地质情况中,已无法满足排水要求,由中南大学研究试验的虹吸排水为设计拓宽了思路,具有推广价值。
1.给水工程设计
1.1给水工程的注意事项:
(1)给水供应系统没有固定的形式,设计时应根据用户的要求,结合室外给水系统的实际情况经技术经济比较或采用综合评判法确定供水方式。
(2)高层住宅内为解决上部供水不足增设了增压设备,目前常采用调节水箱和变频供水设备加压供水,加压设备为全自动系统以减少运行管理费用。
(3)住宅内生活用热水多采用电浴热水器、太阳能热水器及锅炉集中供热等方式供给。电加热系统和太阳能热水器供应系统在住宅设计中较多采用,所以在设计时仅在给水管上预留安装热水供应设施的接口,或每户设计独立的热水管道系统由住房自行解决热源[1]。
1.2给水设计的关键因素:
(1)适当增设单体建筑户外控制阀门:传统的住宅给水设计是在每一根立管的底层出地面处设切断阀门,而经济房户外小区内则是一个建筑楼群组共用一个地下控制阀门。
(2)适当增设单体建筑户体控制阀门:立管底部的给水阀门不可少,其目的主要是为了当底层住户发现下水管堵塞引起地面冒水时,可以及时关闭给水总阀,减少排污量。
(3)注意室外阀门的安装型式:室外安装的阀门大部分都是口径为Dg75以上的截止阀或闸板问或蝶阀,一般均是法兰安装,而且有国家标准图。需要注意的一个问题是,这些装于地下的阀门一旦损坏时如何更换。
(4)给水管道压力超过0.3~0.4MPa且管径≤20mm及管路较长时,管道会产生啸叫和振动,这主要由高速水流动力与管道系统产生共振所致。综合防治措施有适当加大管径、采用曲挠橡胶接头、支架与管道接触处加橡胶垫以及加装减压阀等。但注意减压阀本身也有噪音,要经反复调试,使噪音减至最小[2]。
2.排水系统的设计
2.1排水工程的注意事项:
(1)对于多层住宅,目前设计多采用底层污水单独出户,以避免因堵塞造成的一层泛水的难堪局面,减少邻里的矛盾。二层以上采用排水伸顶通气立管。
(2)底层卫生器具的排水管道不接到排水立管上为好,应单独排出。对满足不了上述要求的排水支管,应以单独的排出管排到室外检查井。
(3)住宅设计中不仅设计雨水系统,同时还设计室调冷凝水管收集每户安设空调板上的冷凝水,这样不仅使建筑物外墙美观,而且避免了空调冷凝水随意流放,影响楼下行人。
(4)地漏是排水管道系统中一个重要附件,功能是排除地面积水,设置在经常有水溅落的卫生器具附近地面(如浴盆、洗脸盆、小便盆、小便器、洗涤盆等)、地面有水需要排除的场所(如淋浴间、水泵房)或地面需要清洗的场所,住宅可用作洗衣机排水口,设计选用高水封防臭地漏[3]。
2.2排水工程的关键因素:
(1)地漏与存水弯的配合:规范上没有规定排水地漏一定要设存水弯,但这确实能影响用户的使用。全国通用给水排水标准图集上将带水封的圆形钟罩式地漏分为了甲、乙、丙、丁四种,虽然标准图上对存水部分的高度都作了具体规定,但都有一个存水量小,水封易因水的蒸发而被破坏的毛病。且往往制造和安装时还达不到设计的要求。
(2)室内排水管最小管径:一般讲,污水池、小便器(槽)等器具的排出管最小管径为DN32~50,而含有粪便污水的最小管径为DN100。通过观察后认为这各种规定只适用于楼面排水,而不适用于地面排水。原因如下:DN32-50的管径较小,容易堵塞,且不易疏通(疏通器在其内不易拐弯)。(3)对于多层住宅,目前设计多采用底层污水单独出户,以避免因堵塞造成的一层泛水的难堪局面,减少邻里的矛盾。二层以上采用排水伸顶通气立管。对住宅建筑底层设架空层、商场或商铺的情况,上部排水立管必须在底层进行转换,以不影响底层的使用功能。
(4)排水管道噪音问题。排水管的水流呈不充盈和重力流状态,噪音难免,且受管道材质影响。试验资料表明,DN100管道流量为2.7L/s时铸铁管噪音值为46.5dB,PVC-U管噪音值为58dB,故在要求安静的高档房间内(睡房除外),宜选用柔性连接铸铁管。新产品芯层发泡隔音PSP管,隔音效果好,价格略贵,也可选用。
3.节水技术
针对不同功能的建筑可采用不同的节水对策和技术:在经济房建设中,应改进马桶的冲洗方式,减少冲洗水量,加强水的循环利用。
(1)减少马桶冲洗水量目前,我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根据建设部的规定,全部使用冲水量≤9L的马桶,则住宅可节水4%,宾馆、饭店可节水3%,办公楼可节水11%[4]。
(2)厨房、沐浴、盥洗的节水厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径。
(3)真空节水技术为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。在各类建筑中采用真空技术,平均节水超过40%。若在办公楼中使用,节水率可超过70%[5]。
(4)在住宅中,由于大量的沐浴及盥洗水,应考虑将其经适当处理后供生活杂用及补充冷却水,主要包括厕所冲洗、园林灌溉和道路保洁等。推荐的中水处理工艺为:原水机械格栅毛发过滤器调节池混凝过滤活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋顶水箱专用水管系统(水表)用水点]。
4.结束语
经济住宅建筑的给排水管道系统看似简单,但确与我们的生活息息相关,关系到了人民的生命安全、身心健康,应引起设计人员高度重视。要正确的选择系统的形式、节水且噪音低的卫生设备、合适的管材及附件,以满足人们对居室内环境的要求。
在新世纪,建筑给排水将担负新的历史重任,面临新的挑战。建筑给排水将更突出以人为本的原则,并将重点调整到民用建筑与工业建筑并重,公共建筑与居住建筑并重,冷水供应与热水供应并重,供水的水量、水压与水质并重等方向上来,走上全面、均衡、务实、安全的发展之路。
参考文献
[1]盛培基.给排水工程设计中的节能问题应引起重视[J].江西能源,2007,(3).
随着经济发展,小型设计单位增多;大型设计院随着市场经济体制改革,成立分院所室承包;没有资质的小型设计队伍挂靠有资质的设计院进行招标投标,对外承接任务等现象,使得设计队伍素质降低,缺少质量控制,设计能力薄弱,造成设计图纸质量差,增加设计联系单,加大工程投资风险。比如,城镇化给排水工程设计图纸管位标高不对;排水坡度与道路坡度相反;管径设计大大超过实际流量要求;出水口与提升泵站位置设计不合理等造成管道埋深,施工返工,加大了工程造价。
1.2设计缺少前期资料收集
收集现场第一手资料:一般设计人员必须前往现场进行详细踏勘,了解地质和地下管线情况,收集地质资料与综合管线资料。但有些设计人员往往爱闭门造车,或只在现场走马观花,设计时套用类似工程图纸完成设计任务,这样的设计方案往往经不起实践的检验,从而造成设计变更频繁,导致工程造价大幅上涨。比如,城镇化给排水设计确定重要的出水口是根据管网系统的布置及当地受纳水体的条件确定的,如果随意设计将造成不良后果;现状老管线保护和处理,以及电力,电信,燃气等管线综合处理,都需要收集前期设计资料,如果缺少前期这些资料,施工时就会出现各种各样问题,造成工程损失,工程造价难以控制。收集城镇建设规划资料:给排水工程设计必须在给排水工程规划图基础上设计,而有些城镇建设,往往出现道路要求尽快建设,给排水工程规划编制没有编制或在修编中,造成资料不齐全与道路工程同时设计施工现象,从而使道路建成后,出现重复开挖改建浪费现象。
1.3设计没有重视技术与经济相结合
以往传统的设计方法往往轻视决策,重视实施,忽视经济,注重技术,这使得设计人员设计时会关注设计的先进性与安全性,而忽视设计的经济性,并且项目审核人员也仅是严把质量关,重视技术方案,并不会过多考虑经济因素,没有对相同方案的经济性做比较,使得浪费了很多城镇工程的投资。同时,因为概算人员不参与项目技术方案的讨论,也不知道工程进展里的各项关系,所以,使得很难控制工程成本。工程资料不全,也缺乏地质勘探方面的资料,所以设计出的方案在施工时要经常返工,一些设计单位为使建设单位满意,将设计周期缩短,导致边设计边施工,这都使得预算工作变得形同虚设,发挥不了它对成本的控制管理作用。
2有效控制工程造价的方法与措施
2.1推行设计招标,严控资格预审
招投标制度在我国推行已有很长时间,并且受到人们的广泛使用,在我国市场经济体制下,它是一种重要的竞争与采购方法。以往传统的工程建设中,很多设计员都缺少竞争意识和经济意识,他们的设计思想都十分保守,并不认为降低工程成本是自己的本质工作。而建设单位在评标定标过程中有时会仅参考设计单位设计费用,经常选择设计报价最低的设计单位,这种做法是错误的,因为设计费用仅占工程总费用的一小部分,即便设计费提高也不能给工程总造价带来重要影响。评标时应该注重设计产品质量,设计的产品会对工程成本造成重大影响,设计产品好坏对工程成本影响能够高达百分之三十。所以,建设单位在城镇化工程定标过程中,应该把设计构思的新颖性、成本核算的合理性、设计方案技术、投标方的组织方案、方案的进度计划作为主要考虑因素。通过招投标的竞争,择优选择设计单位,确定最优设计方案,全面降低工程造价,进而使工程造价得到合理有效的控制。我国招投标活动有特定的机构进行管理,有严格的程序,有完善的法律、法规,资格预审是招标开始之前或开始初期,由招标人对申请参加投标的潜在投标人进行资质条件、业绩、信誉、技术、资金等多方面进行资格审查,严格审查,排除那些不合格的投标人,推行设计招标,严格资格预审,用法定程序从中选择条件优越者来完成工程设计任务,这有利于节约投资,提高投资效益。通过效果评定、技术比较及经济分析,当技术相当方案中力争选择经济合理的,不仅要保证技术先进,也要注意成本节省,用最少成本创最更大的经济效益。
2.2注重提升设计人员综合素质
城镇化工程设计的好坏与负责设计的工作人员有很大关系,只有设计人员具有较高技术水平和丰富的工程方面经济知识,才能设计出好质量、低成本的城镇化排水工程。要控制好城镇化工程成本,首先负责工程设计的设计单位及员工都要树立成本意识,形成经济核算的理念,一定要克服以往的保守设计方法,注重技术轻视经济的设计倾向,要将设计和概算、经济和技术充分结合到一起。工程项目的管理人员要和设计人员相互配好好,主动了解设计进度及设计方案,确保能够有效控制好工程成本。工程设计人员必须非常熟悉本专业的费用定额和预算定额,掌握工程材料的市场价格、估算价格,做好城镇工程成本控制工作。在项目设计开始前,设计人员必须彻底读懂项目建议书、项目任务书及项目的可行性分析报告,了解工程的实际地址情况和水文情况,掌握新型建筑材料和新型管材及其性能。前期的考察工作也会给工程节省很多成本,例如:设计人员实地考察到某排水工程的沟槽地是沙层,那么就可以将工程的部分灰土基础工程省去,节省灰土费用的支出。所以,设计单位不仅要注重设计人员的专业技术能力,也要注重他们综合素质的提高,可以从日常工作中开始,使他们形成节能、节约意识,提升他们的综合素质,进而设计出成本低、质量好的项目工程。
2.3加强限额设计,优化方案
城镇化排水工程建设应严格按照已批准的可行性研究报告或项目实施所确定的建设规模、建设内容和投资总额组织进行限额设计。为实现造价控制目标,要求设计单位在设计过程中始终推行限额设计,对项目投资目标进行合理分配,在初步设计完成时,复核及调整初步设计概算低于投资额;技术设计完成时,控制其修正概算不超过初步设计概算;施工图设计完成时,控制其施工图概算不超过修正概算,使限额设计贯穿设计的各个阶段。采用限额设计是工程建设领域控制投资支出,有效使用建设投资的有利手段,但限额设计并不是一味地节约投资,而是在尊重科学,实事求是,精心设计,优化方案,保证产品质量和达到生产能力的前提下,控制投资支出,有效使用建设资金,在设计过程中,掌握“功能提高,造价降低;功能不变,造价降低;辅助功能在允许幅度内降低,造价大幅度降低;适当提高造价,功能大大提高”的价值,工程理论原则优化设计,才能使设计产品在限额设计过程中,推出最佳设计方案。
2.4控制设计变更
要加强设计变更的控制,首先,项目设计之前要进行有必要的调研,将给排水工程的使用要求完整准确的表达给设计单位或人员;其次,给予设计单位充足的图纸设计时间,使图纸规范且满足施工要求;再次,审图阶段要仔细,在开工前各个阶段的施工单位要审好图,突出异议,减少纰漏;最后是在施工过程中加强监管减少错误。只有这样才能减少设计变更,控制成本。
2.5积极推行设计监理制度
政府可以从法律角度对城镇化排水工程进行规定,制定关于工程项目的专门规定,规定业主必须利用设计监理来全程监督工程项目,这种全程包括工程项目从确立开始一直到设计结束。充分发挥设计监理的监督作用,有关条文也要明确规定设计监理的具体工作,例如:他们要避免设计时会出现的失误及缺陷,提升设计的质量和有效的控制造价。现阶段,我国的工程监理工作还仅仅在施工过程中有具体实施,设计阶段对工程成本影响最大,反而没有对设计阶段进行监督,所以,政府部门一定要高度重视设计阶段的监督作用,规定中要明确规定设计监理工作一定在设计初期就开始,防止错误的设计工作给工程项目带来巨大影响。
2.6推行设计与施工一体化承包
工程项目属于系统性工程,其中设计阶段和施工阶段是总工程周期里的最重要阶段。设计阶段要研究怎样具体详细的描述工程,施工阶段要按照设计的施工图纸建造要描述的产品。在长时间的计划经济体制下,我国建设业将施工与设计按照两个独立的个体分离开来,分别有设计工程承包和施工工程承包,它们处在并列平行模式上,设计与施工的严重脱节,会使得采购与施工经常出现返工,进而提高了工程返工成本;它们不在相同主题下也就难以对它们有效控制,所以建设单位要协调好两个阶段要产生一笔费用,并且使设计阶段主导作用的发挥。如果运用设计、建造为一体的承包模式,设计工作与施工工作都有同一个总承包公司负责,公司内部的设计部门与施工部门就会成为一个联合体,共同负责工程的质量、工期及造价,要建设好工程项目,两个部门必须及时沟通协调,共同参与设计环节及施工环节,具体是在设计阶段可以由设计部门提供主要设计方案,起到主导作用,施工部门提供施工工艺设计方案,起到辅助设计的作用;在施工阶段由施工部门主要负责施工,设计部门可以提供意见,大家在相同主题下共同管理建设工程,这也有助于设计单位在整个过程上充分考虑及处理所有问题,也有助于满足材料采购和设备的具体安装要求。同时,这也使得设计单位积极的不断优化设计方案,更好的配合材料采购、设备采购及工程施工。总之,推行设计和建造为一体的承包方式可以调动承包商的主动性,进而保证工程质量与工程的同时,有效控制工程总造价。
一、问题的由来
随着社会的进步和人类对工作环境、生活质量,特别是对美的追求的不断提高,人们已不再满足于原有的一套设计习惯。并且随着我国市场经济的确立,为了在竞争激烈的市场中求得生存和发展,更要求对以前不受建筑设计重视的给排水工程的设计来一个较大的改革,以适应日趋变化的业主市场。
长期以来,给排水工程设计采用的是一种封闭静止的方法,就工艺而工艺,就生产而生产,仅仅只是为了满足单一的一种功能,没有综合地考虑各种要素,因此工程的最终结果必然不能全方位地满足业主的各方面要求,更不能满足日趋重要的环境要求。
近年来给排水工程设计的经验教训告诉人们必须在设计的观念上要有一个较大的革新,或者说必须有一个新的认识才能真正确保给排水工程的设计质量的提高,即良好的功能和良好的建筑形象的高度统一。良好的功能可为生产和管理人员创造舒适安全和整洁优美的环境,从而提高劳动生产率;而良好的建筑形象也是一种功能,这种功能不光是物质上的还有精神上的。
水厂建筑的特点:一是工业建筑范畴,但不能忽略其美观;二是建筑物匍伏于地,尺度不大,并且形式单调均一分散、变化不大;三是构筑物所占比重特大,表现在体量闷沉、笨重,而且一般布置在厂区平面显眼的中心位置;四是污水处理厂气味重而难闻;五是为使水厂的环境更加接近自然,需有大面积的绿化。因此,水厂的建筑设计的意义倒并不完全在于如何做好工艺(这是很重要的),如何画出一张美丽的图画,而在于其理想的目标能得以实现,完美的构思能得以表达,合理的功能能得以兑现,以及优雅的环境能得以体现。为了达到这个目的,水厂的建筑设计首先应该在确实掌握丰富的信息、详实的资料的条件下,在加强内部工种联系的前提下,在正确的设计原则指导下和正确的方式组织下,有步骤、有计划地应用现代化的科学方法和先进的技术手段去加以制订(其中还要特别重视国外的各种先进经验)。我们不能把设计的全过程看成是一个封闭———自立门户的模式;单一———就事论事的模式,稳定———一成不变的模式;而应该看成是一个持续发展的、不断开放的、经常变化的动态体系,才能确保设计出一个完美的优秀工程。
二、要注意的几个因素
1工艺流程的要求
给水处理厂即一般常称的自来水厂。由于原水水质不同,工艺流程有各种组合,但它的基本工艺为混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒。在城市水厂中,基本流程为原水一级泵房加药絮凝池沉淀或澄清池滤池消毒清水池二级泵房用户。水厂内的主体处理构筑物中沉淀池、滤池基本上都高出地面,只有清水池可以埋入地下,而当沉淀采用平流式沉淀时,其池长达100余m,在水厂中会形成单调冗长的池体,都需加以仔细设计。
大多数的城市污水处理厂的流程一般为提升后的污水重力经格栅沉砂初沉曝气二沉消毒出流。如果排入的水体是感潮水体,有时亦会在处理水排入前有提升泵站,以解决时污水厂的出水问题。
对于地下水位高的地区兴建的污水厂,为了解决构筑物的空池抗浮,往往以出水末端构筑物的高度为控制,而将进水泵站以后的构筑物以高出地面3~4m布置,这样就必须对这种沉闷不堪的大体量砼面作建筑处理,同时也必须对池间联系的狭小的通道走廊作恰当的建筑处理,否则作为一个整体环境来讲是极不理想的,往往也不易被人们所接受。
2总体规划的要求
总体规划非常重要,它是设计的灵魂。在规划时首先要有一个总体布局的构思,其中应包括:工艺布局的合理、道路走向的清晰、广场的适宜、地域的平衡、人流的互不交叉和公建用房(即生活区,其中包括办公、科研、试验、管理、会议室、食堂、厨房等内容)的最佳布置,然后按照①功能分区合理、简捷、便利、经济的原则;②风向、日照、地形有利的原则;③构图优美、对比均衡、空间流通的原则等,根据工艺流程的要求,结合厂址的自然条件及环境条件(包括地形以至地质条件、厂外道路系统、绿化条件、朝向、原有建筑物等)来进行总体规划。在总体规划中必须注意要创造良好的日照、空气和通风条件,还要尽量避免噪声的干扰,合理安排和大量利用绿化,把生态环境放在首位统一规划(特别是厂前区),然后将建筑物(或构筑物)布置在经过深思熟虑的绿化等环境中。在绿化设施中须充分考虑到生态绿化和景观绿化的有机结合,并多种植些可以释放有益气体和减少尘埃的树种,以改善厂区环境,减少空气污染,提高厂区的明洁度。
同时,建筑物(构筑物)的设计原则还必须在立足于“环境、空间、形式”三者统一的原则基础上,使群体形象和个体形象都能表现出一种内在的含蓄和谐调,并通过曲直、高低、虚实、明暗、黑白、凹凸、方圆、上下等造型元素和设计手法的运用充分体现出工艺工程设计的新境界。
3传统观念的改革
传统是指技术上、文化上历史的凝聚、沉淀和积累,它是人们长期经验和教训的总结,是固有的客观存在。它之所以能长期继承,经久不衰,并在某些方面形成一种固有的心理态势,就是因为它具有一定的吸引力和耐人寻味的余韵,因此它往往极易被人们长久地、习惯地循套,自然地袭用,即使有时会出现一些问题和不足,但对成功来说总往往可加以原谅,或者最后说总的还是成功的。我们如果辩证地看,则可以这样说,在继承传统之余必须要有充分的创新,即从“现实的需要出发对传统作转变的工作”。如果工艺总是老一套形式,形式总是老面孔,色彩总是陈调重弹,即使在功能上还可以过得去,能满足业主的一般要求,但从社会发展来看,从两个文明来看,无论如何在组织形式上、在事先指导上、在各专业的协调、在通气上都应该重新思考,不能一味循旧。在工艺上必须要创新、要提高、要有些新东西。在选型、色彩上必须要美观、要有所升华,否则就不能使业主感到非常满意,不能心情舒畅。为此可以说挑战创新是必须的,是绝对的,没有创新就会暮气沉沉没有生气,就不能前进。
4防止专业之间的各行其是
长期以来,给排水工程的习惯做法是工艺一马当先,先提出设想,后再递交给其它各工种,尽管各工种可以回提条件给工艺,但由于已成习惯,且因为各专业对工程总的概念认识不足而未能充分进行必要的商榷了解,互相质疑,因此就提不出内在的、关键的问题,致使矛盾隐蔽得不到圆满的解决,有时还会引起返工,最后造成木已成舟的尴尬局面,导致项目得不到最佳的方案,达不到最理想的质量。
从管理科学上来说事先指导,预先协商,不把问题的解决拖到最后,这是最科学也是最有效的工作方法。如果一个专业的设计,一味地关在工作室里,并且总是闭门苦思(即没有和其它有关专业认真商量研究),就只会把这些设计(即使是本专业中最优秀的设想)从一个社会现象变成了一个孤零零的个体,并且将这个专业完全裹入到“绝对正确”之中而一丝也动弹不得,其结果必然是感觉迟钝且视感平平,最后远不能满足业主的总要求。因此,在整体设计中要非常重视事先的协调,重视事先的各有关专业的参与协商,并且必须认识到这不光是一个单一的项目也是一项系统工程,其优劣的关键必然是组成这个组织内的各有关要素的综合,而决不是一个主导专业的所为(当然,它是很重要的)。所以决不能允许各专业各行其是,或者说是过分地突出自己,而缺少必要的整体相融性。只有通过组织有序的精心的全面的设计安排,我们才能把一个初看好像支离破碎、意见分岐、没有完整性的模糊、凌乱的印象,变成一幅诗意盎然、变化有序、排列恰当、构图完美的图画。
5建筑设计的重要性不可忽视
长期以来,由于历史的原因,建筑设计(特别是工业建筑)在思想上趋于封闭狭隘,在形式上趋于呆板一律,在色彩上趋于灰暗、单调,总之建筑在如何体现满足人类的舒适和精神要求这方面考虑得太少了,更谈不上在美观的构思上多下功夫,而只片面单纯地理解为单一的功能性构筑物,仅为满足生产而已,别无它求,诸如环境、空间、选型、尺度、色彩等方面都无关紧要也无须多考虑。
因此在工业建筑中,建筑的地位一直不高,也没有什么发言权,最后造成厂区建筑不美观,品味不高,大家不满意。随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,人们已不仅仅满足于需要有一流的先进的工艺、能生产出较好的社会需要的产品,人们的追求向更高层次发展,更需要有一个包括优美的环境,良好的工作条件在内的赏心悦目的舒适的氛围,更需要防止和减少工业建筑常有的废水废气对周边环境的污染。这就需要进行全方位的综合的建筑设计,对污染进行充分有效的处理,保证有清晰的水质和洁净的空气。建筑设计虽然不像工艺设计那样直接产生经济效益,但从全局、长远的效应来看,其对提高生产效率、保障职工的身体健康、社会的文明都能起到很好的、积极的能动作用。因此,我们有必要对给排水工程中建筑设计这个概念有一个新的认识,它必须是全面的、综合的、整体效应的结果并必须在整个设计过程中贯彻始终。设计实践告诉我们应该有一个懂总图的设计师来进行总的牵头、控制和协调,平衡各专业,取其所长限其所短来达到最佳的视觉效果,我们暂且称此设计师为总协调建筑师吧。在建筑设计全过程中,总协调建筑师要始终以能形成最佳环境景观的观念为依据,充分考虑到工艺流程的最先进、最便捷,结构布局的最经济、最合理,不断地向各有关专业的负责人就当地环境景观的形成进行有方向性的引导,并不时向他们提供大家能接受的各种状态建议或者能取得平衡的一些构想,以达到最广泛的共识,统一的行动。
为了对全局进行有效的控制,总协调师还要根据其对环境景观形成的基本观念预先策划制定各项设计细则,它将作为整体设计的原则引导各个单体在循序渐进中得以贯彻、实现、完善,起到启发创新的作用。在此前提下,又要避免造成对各单体专业自由构想的束缚,以细则为依据进行整个设计运作的协调,在各专业之间按照具体的变化情况就整体和单体衔接部分之间进行柔和的调整,使之达到统一。
此外,总协调师还要在尊重各专业特点的前提下,为实现全局的一种“缓和宽松的秩序”而进行工作,也就是说总的协调是指制约的开放性,或者说是在整体观上充分保持单体设计(专业设计)者的自立性,充分发挥其个性特点,把所谓的束缚性因素限制在最小的范围内,最后达到辩证的统一,即互相限制了各自的不足,又保留了各自长处,而且彼此心情愉快,形成最佳的综合效应。
建筑物的设计处理大体有以下的一些手法:
随着经济的发展,一批建筑规模庞大,集酒店、公寓、写字楼、购物中心、娱乐、餐饮、会议中心等多种功能于一身的综合性建筑物在许多城市雨后春笋般地兴建起来,并成为城市标志性建筑物。如珠海市国际会议中心,其建筑面积逾15万m2,一至四层为裙楼,上部各有一幢22层五星级酒店,一幢9层会议中心大楼,三幢21层高级公寓楼,是该城市迄今规模最大、档次最高,功能最齐全,设备最先进的建筑。大型多功能建筑给水排水工程在所有建筑给水排水工程中,系统最复杂、设施标准最高,因而对设计、施工及材料设备等方面均提出了很高的要求。以珠海市国际会议中心(简称国会中心)工程为例简要的分析大型多功能建筑给水排水工程。
1、给水系统大型多功能建筑给水系统的安全可靠性要求很高,一旦发生停水将严重影响建筑功能的发挥。因此从工程设计上应充分考虑到系统的安全可靠性。
首先,给水系统必须有可靠的水源保证,其措施是从市政给水管网的两个不同位置(其间有阀门分隔)分别引入一根进水管,并设置足够容量的贮水池。
其次,必须选择合理的给水系统的设计方案。大型多功能建筑一般为高层甚至超高层建筑,城市给水管网的服务水压只能满足底部几层的用水需求。而大部分楼层的用水必须考虑系统内部自行增压来解决;同时由于楼层较多,给水系统中上、下层管道中的静水压力差必然很大,为了避免下层管道的静水压力过大,引起泄漏增加甚至管道、附件破裂以及产生水击形成噪音、振动,因此给水系统必须实行竖向分区。
按是否设置高位水箱,给水方式分为水箱给水方式和无水箱给水方式,给水方式按竖向分区又可分为串联式、并联式、减压等三种给水方式,其中减压方式又分为设减压水箱和减压阀两种。由于设减压阀效果好、投资少又不占建筑面积,因此被广泛采用。
该系统采用水箱给水方式,并采用集中增压,即由设于地下层泵房的增压泵(一用一备)同时供水至五个天面水箱,每个水箱除设高、低水位继电器外还设液压水位控制阀,实现了系统的自动控制,大大减少了泵房的建设费用和管理费用。竖向分高、中、低三区,低区包括地下层及四层裙楼,由市政自来水直接供水。高区由天面水箱供水,中区由天面水箱经比例式减压阀供水。以减压阀代替减压水箱,其优点是节省了建筑面积,降低了系统造价,避免产生二次污染。
给水管道材料以往都是热镀锌钢管一统天下,但由于近年来生产出了符合给水管材要求的uPVC塑料给水管,凭借其外观美丽,防腐蚀性好,不仅在建筑工程中应用,甚至已用到市政给水管道,目前其价格略高于镀锌钢管。国会中心给水系统在公寓楼部分采用了uPVC塑料给水管。
大型多功能建筑给水系统的噪声、振动应受到严格控制,否则影响使用功能,其措施是采用消声止回阀,对水泵进行隔振处理等。
2、热水供应系统大型多功能建筑一般要求全天提供热水,因此必须设置中央热水供应系统。热水供应方式分为集中式和分散式两种。为了避免热水管道敷设过长而热量损失过多及管路易出故障,一般选用分散式供热水方式。
国会中心即采用分散式供热水方式,分别在酒店、会议中心楼、公寓楼设置独立的热水系统,其水源由各天面水箱供给,管网同冷水一样作竖向分区,以保证两个系统的冷热水压力均衡。各区热水系统之中央热水设备均设于天面水箱下热水房内,管网采用上行下回机械全循环方式以保证热水供应稳定。
热水设备有热水炉、贮热水罐、循环水泵、贮油箱等,其主要设备是热水炉,燃料可以为柴油、石油气等。国会中心采用进口热水炉以确保运行正常以及符合环保要求,以柴油为燃料,由室外油库统一供应。中央热水设备示意图见图2.可供选择的热水管道材料有热镀锌钢管,紫铜管、uPVC塑料热水管。镀锌钢管价格最低,但容易受热水腐蚀,寿命较短,一般8-10年就须更换,适用于档次较低之热水系统;紫铜管使用效果最好,寿命长,用于热水管道有较长历史。国会中心热水管道就是选用进口紫铜管作管道材料。
3、消防给水系统大型多功能建筑由于内部结构复杂,人流频繁,加上室内木装修等易燃物品较多,因此发生火灾的可能性较大,一旦失火通过电梯间、楼梯间、管道井等很容易造成火势蔓延。所以这类建筑其消防给水系统应能立足于自救,发生火情能迅速扑灭。
按照高层建筑防火规范要求,国会中心消防给水系统应设计成消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统、水幕消防系统等三个独立的消防给水系统,并保证可靠的消防供电(两个独立电源)和消防水源。
3.1消火栓给水系统大型多功能建筑的消火栓给水系统,以消火栓处所受静水压力不大于800kPa为标准进行竖向分区。国会中心建筑高度未超过80m,因此其消火时便于操作水枪,在消防立管底部动水压力超过500kPa的消火栓前增设减压措施。该系统采用临时高压给水方式,即发生火灾后才启动消防泵来增压供水,天面水箱贮存10分钟消防水量用以扑灭初期火灾。与给水系统相同,消火栓系统也采用集中增压方式。酒店部分由于受天面水箱设置高度的限制,另设气压给水装置以满足最高几层消火栓所需水压。建筑内部保证两股充实水柱同时到达室内任何部位,消火栓直径均为65mm,水带长度25m,水枪喷嘴口径19mm.消火栓系统消防用水量为2400L/min,设4套水泵接合器。3.2自动喷淋灭火系统自动喷淋灭火系统由供水设施、报警阀、管网、闭式喷头及火灾探测系统等组成,是世界上普遍采用的一种固定式灭火设施。实践证明,该系统具有安全可靠,控火灭火成功率高,经济实用,适用范围广等优点。大型多功能建筑要求安装自动喷淋灭火系统的场所较多,国会中心除公寓楼部分外所有场所均安装了喷头。系统同样采用集中增压供水方式,增压泵及所有报警阀均设在地下层泵房内。每个报警阀控制喷头数不超过800个,最不利喷头的工作压力不小于0.1MPa,喷头口径为12.7mm,熔解温度72℃,每个喷头保护面积7~9m2.消防用水量为1800L/min,持续时间为1h,即初期供水10min和加压供水50min.
3.3水幕消防系统该系统不直接用来扑灭火灾,而是与防火卷帘,防火幕配合使用,起到防火隔断、防火分区、冷却防火隔绝物,防止火势蔓延的作用。水幕消防系统由水幕喷头、管网、控制设备、水源等四部分组成。水幕喷头是开式喷头,喷出的水形成水帘状,形式有窗口、檐口、台口等。国会中心由于建筑规模大,设有多个防火分区,分区之间设置保护卷帘水幕消防设备,在防火卷帘两侧各布置一排水幕喷头,由地下层泵房专用水幕增压泵供水。水幕消防用水量为20L/s,室上专设两套水泵接合器。
4、排水系统大型多功能建筑要求排水通畅和通气良好,若发生排水管阻塞现象则严重影响建筑物的使用功能。国会中心排水考虑分区排出,地下层排水通过潜污泵强制排水。排水立管能够单独排出尽量单独排出,酒店部分采用几根排水立管通过设于技术层的水平干管加以连接,分几路排出,每根排水立管均设专用通气立管。
排水管道材料过去采用排水铸铁管,排出横管采用钢管,现在一般均用uPVC塑料排水管代替,既美观,排水效果又好,正常使用年限可达50年。uPVC管道接头采用粘接,立管上必须隔层安装伸缩节,以消除因温差影响产生的胀缩。uPVC管排水噪音较大,须在立管安装消能装置以减少噪音。
5、特殊给水排水系统为满足大型多功能建筑特殊功能的需要,如室内游泳池,水景等,相应地要设置特殊给水排水系统。国会中心分别在酒店22层天面(供总统套房单独使用)和裙楼天面设游泳池。游泳池水必须符合国家有关规定,如浑浊度不大于5度,细菌总数不得超过1000个/ml等,因此游泳池用水必须进行循环水净化处理,一般采用接触过滤和消毒等措施,使池水不断循环使用,只需补充少量补给水。
国会中心游泳池循环水处理设备包括压力式过渡罐、循环水泵、加药设备、消毒设备、加热设备、滤毛器等。其中加热设备只有当池水温度不能满足使用要求时才启用,加热方式采用热水锅炉直接加热。游泳池供水方式采用池底供水,池面溢流回水的循环供水方式,该方式的优点是将池表面的污物迅速排除,池底污物少,有利水的循环和保证水质。
2 城市管道排水工程施工的主要技术措施
2.1 管道漏水、积水的技术控制
对于因测量与实际施工造成管道的漏水与积水情况,施工人员可从以下几方面进行技术控制:
①在施工前必须结合施工的相关测量章程积极做好交接桩的复测和维护工作;
②在施工放样时,在依据施工地的水文地质情况基础之上依照相关埋置深度与设计的要求、规定进行合理放样,而后复测检验其效果;
③严格按照样桩施工,积极做好沟槽与平基的轴线、纵坡的测量验收工作;
④施工过程中,如遇到必须避让的建筑物时,需在适当位置加设连接井,并以直线联通,使得连接井的转角至少在 135°以上。同时,因管道基础条件太差而使之出现不均匀的沉陷,进而出现局部的积水现象,则可采取以下技术控制方法:
①严格遵照设计规范进行施工,保证管道基础上稳定性与强度,若地基的地质水文条件不好,则可通过换良来提升其基槽底部受应力;
②若槽底的土壤长期在水下浸泡,则可在开挖其松软土层之后,用诸如杂砂石或是碎石等一些稳定性较好的材料在该处进行回填密实;
③若在地下水位之下进行土方开挖,则需积极做好抗槽底部的排水降水工作,以确保干槽开挖,或是在草坑底部预留大约 20cm 的厚土层,待工序完成后再清除。
2.2 井盖下沉、错位的技术控制
①在具体施工操作中,需积极做好相应工程施工中的垫层与基层工作,并将破管当做流槽来合理使用;
②为最大限度避免管道出现错位或是变形等类似情况,可在井室的中心位置确保其施工操作的质量,严格控制那些不合规范的施工操作,以减少井盖变形的情况出现;
③需确保井盖安装到位,并在安装中确保其座浆的饱满,同时,在相关施工操作中,不可混淆面底与轻重型号的使用方法,每一步操作、安放位置都必须按照设计进行,以从整体上保证井盖施工的效率与质量。
2.3 雨水管的安置技术控制
施工中,检查完雨水管质量之后,就可配合憾掘机进行雨水管的准确安置。一般来说,城市雨水管的规格为长约 2m,内径为 1.5m。在下放过程中,需注意利用钢丝沿着管壁捆扎,以免因排水管太重而致使钢丝将排水管勒坏。同时,若在基坑内进行雨水管安置,一般空间都比较狭小,故需注意施工安全,在埋管的过程中,务必从低处向高处进行掩埋,并迎着流水方向进行填土,以确保整个雨水管掩埋的结实度,避免管道漏水现象出现[2]。
2)施工单位对建筑采暖及给排水工程施工缺乏目标性和计划性。因为建筑采暖及给排水工程缺乏相关政府部门和施工单位的足够重视,没有具体的完善的施工计划和目标指导相关人员施工,导致施工过程中经常会出现为建筑采暖及给排水工程预留的孔洞位置不适合或者是根本没有预留。使施工过程出现反复重改的局面,或者是在后期进行补救时,会对完成的建筑主体造成新的破坏,影响后期的施工,使施工工程的质量出现问题,存在安全隐患。
3)建设单位对建筑采暖及给排水工程的重视不足。建筑采暖及给排水工程是整个建筑施工中的重要组成部分,因为相对于主体建筑物而言,建筑采暖及给排水工程所占的分量比较轻,因此,建设单位经常会忽视,甚至会有建设单位安排非采暖及给排水的人员进行现场监管控制,在施工过程中对出现采暖及给排水的管道预留位置不当甚至于未留等情况不能及时发现,这会给后期的施工带来很大的不便,也给住户造成居住隐患。
4)建筑采暖及给排水工程施工人员的技术和素质不高。目前,我国大多数的建筑采暖及给排水施工人员没有经过系统地培训,缺乏专业全面的施工知识,他们的学习就只有通过在施工的实践过程中得到,从而获得知识的积累和完善,但是这样获得的知识是片面的,会致使他们在具体施工时,出现与施工图纸不符的情况,造成建筑的质量出现问题。
2建筑采暖及给排水工程施工中应注意的问题
1)做好建筑采暖及给排水工程施工的前期准备工作。
a.结合施工的实际情况。对建筑采暖及给排水工程制定详细可行的方案和计划。在施工时,详细可行的计划很重要,在施工过程出现细节问题时,可以根据计划及时地做出调整,避免造成损失。施工计划主要有工程的整体结构、采暖及给排水工程计划提出的依据、施工前的所需材料的准备、对施工方案的审查、施工计划不足进行补充和提供保障。
b.仔细准备和检查建筑采暖及给排水工程的施工材料。准备施工材料时,需要进行以下工作:审查建筑采暖及给排水工程的施工图纸,管道直径、工程标高、大小尺寸以及建成主体的尺寸复核等相关工作,使之与相关的建筑规范、标准相符。还要对工程的施工设备机具进行检查和维修,不能有丝毫的马虎,严格按照相关的规范来检测,最后一定要取得设备的检验合格证书。
c.给建筑采暖及给排水工程的施工人员做好培训工作。建筑施工人员的技术是否精湛,是否具备很强的专业性,与建筑的施工质量息息相关。建筑施工单位可以定期配送一些员工去进行专业技术的学习,也可以聘请专业技术人员进行专项培训,丰富其专业知识,提高其施工技术水平,保证建筑工程的质量。
2)保证建筑采暖及给排水工程施工过程中的监管、沟通和质量。
a.建筑采暖及给排水工程施工工程中的质量要保证。在进行建筑施工时,专业技术人员和施工人员要做到密切配合、协调沟通,使施工过程得以顺利进行。要做到统一的计划,把调试采暖及给排水、确定排水口位置还有水表的安装位置,以及暖气的安装工作做好。
b.施工时做到分类分区。在施工过程中,使用分类分区施工的方法,可以在进行高层建筑的建造时,减低因为建筑面积大、垂直高度跨度大而造成的施工难度,能够使得工程的施工工期缩短,成本降低。
c.预留埋设。在施工过程中,使用预留埋设的方法,精确地按照原来的施工图纸给预留位置进行布局,要仔细地观察套管和孔洞能否相吻合。
3)控制和保证建筑采暖及给排水工程后期的质量。在建筑采暖及给排水工程进行到收尾阶段时,施工人员也不能放松警惕,要仔细审查施工的质量是否符合相关的标准规范,主要检查管道漏水、管道位置、暖气通道等。对建筑采暖及给排水工程的试用是不能够被忽视的一个重要环节,对工程进行试用时,如果发现存在问题,要及时地更正解决,保证施工质量。
3建筑采暖及给排水工程施工中经常采用的措施
1)加强相关政府部门的监管力度。在建筑采暖及给排水工程施工中,相关政府部门要切实履行好自己的职责,不能够把监管工作只停留在表面,做形象工程,要坚持为人民服务的原则,全面做好对建筑工程的监管工作。如果在监管中,发现问题,要及时地督促施工单位和施工人员进行纠正和补救,最后做好负责验收的工作,严把质量关。与此同时,相关政府部门也要重视自身人员专业素养的提升,提高其对建筑施工的整体质量的监管水平。同时也有必要做好施工人员技术培训的引导工作。
2)强化建筑采暖及给排水工程施工人员的专业素养。在进行建筑采暖及给排水工程施工时,不仅要求施工人员有专业的技术水平,还要有很高的道德素养。因此,施工单位要组织专门的技术培训课程,对施工人员进行系统全面地培训,告知施工人员在施工过程中要掌握和注意的施工要点,以确保施工质量。
3)要加强建设单位对建筑施工的重视。在建筑工程中,建筑采暖及给排水是非常重要的组成部分,建设单位必须要强化对其的重视度,根据不同的施工地点、施工条件,安排专业的技术人员定期在施工现场进行监管。合理选定监理单位及其专业监理人员进行旁站监理。
到目前为止,大多数的施工方对于给排水处理工程造价管理的概念以及实际的意义理解得过于片面,只是单纯的停留在结算这个单一的因素上.现如今,市政给排水工程造价控制方面通常情况下会出现两种问题,一个是轻预算,另一个则是重结算,这两个问题的存在直接产生了许多不良的影响。而针对工程造价的控制方面,最为突出且常见的现象就是:除了竣工结算以外,对于工程造价的其他阶段基本上不予以仔细的审核,也就意味着这些阶段没有得到很好的控制,简而言之,即为主要侧重于事后核算,但就事实而言,前期阶段的管理工作对于整个工程造价的管理及控制都起着重要的作用。市政给排水工程涉及到的范围很广,其不仅仅涉及系统辅件和施工材料以及施工设备,除此之外,对于工程成本与质量的协调性也要予以兼顾。目前,对于工程成本节约积极性的调动还并不充分,这主要是因为施工工程项目的施工工序比较复杂,而且对于施工工程的质量的要求较高,而对于材料的掌握以及材料的对比费用往往又跟不上市场更新换代以及市场价格变动的步伐,从而出现概算的值大于估算的值,预算的值超过了概算的值,而决算的值远远大于预算的值。
1.2、施工阶段设计变更不确定性很强
排水处理在工程中很重要,尤其是系统工程的排水处理工程就会更加的突出,这是由于如果排水处理出现了状况就会直接的影响到整个生产装置的正常生产情况带来严重的影响,从而间接的带来无法弥补的经济损失。有时处理不当,甚至会造成火灾和爆炸等事故,除此之外,排水处理工程还有一个不可忽视的特点就是倘若出现问题,找到问题的所在需要很长的时间,由于造成这些问题的原因是不可预见的,以至于遇到问题需要临时应对,换而言之解决时间就会很长。施工过程的管理是一个不可忽视的关键性工作。然而,目前存在的一个问题就在于:作为审查部门,对于工程项目设计深度的审查以及招标文件还有承包合同的合理与完善程度也未做到严格地控制,除此之外,很多施工单位对于项目的开工都操之过急,从某种意义上来讲施工单位不可能做好项目开工的准备,甚至就连建筑标准以及投资额度的要求都不够了解就草率的开工,从而导致后期在施工的过程当中对部分内容进行涂改,而对于所更改的内容的必要性以及合理性的监督也未到位,而且也没有制定针对性的应急机制。
2、给排水工程造价的控制措施
2.1、设计阶段控制
工程项目设计阶段的造价控制是给排水工程项目建设过程中的一个关键性环节。在对给排水工程项目的设计阶段进行控制时,其主要目的就在于的预先控制。所谓的设计阶段控制就是指尽可能地使工程项目的实际的经济投资成本得到降低,但其前提条件有两个,即为:必须要达到工程项目所要求的的质量标准以及其功能需求,并且,与此同时,其相关费用不得超出工程项目计划的具体投资预算。在工程项目的设计阶段达到工程项目造价的控制目标,对于造价构成分布趋于合理化是极为有利的,其不但可以保证资金的使用效率,而且还有利于其工程设计人员找到一种合理有效的可以实现其理想的规划目标的方式。
2.2、对于工程施工阶段的造价控制
工程施工项目的实施阶段,是建设项目价值和使用价值实现的主要阶段,简单来说,就是把设计图纸和原材料以及半成品还有设备等变成工程实体的过程。施工阶段的工程造价控制对于提高投资效益有着极为重大的影响作用,这主要是因为施工阶段的工程造价控制是实施建设工程全过程造价管理中的一个重要的组成部分。以下则是对工程施工阶段的造价控制的方法进行的介绍。
2.2.1、对施工承发包的行为进行控制设计施工图交底的方式交底会,这样做的意义是为了使设计方向工程施工的有关各方针对设计施工图得到更加详细的说明设计意图。在此过程中,作为设计方,一旦不能够按照约定在规定时期内达成要求的履职效果,那么就由其来承担设计方的责任。而所谓图纸会审,就是指当图纸中出现一些与现行设计规范以及施工验收规范相违背的情况,那么其履职责任就由监理方来承担,承包商不承担过失责任。这足以说明工程各方的责任行为原则是非常的关键。
2.2.2、严格控制工程变更。在工程实施阶段,设计变更也作为一个重要因素对工程造价造成不可忽视的影响。在施工进行之前,为了降低造价,则有必要组织施工人员到现场进行踏勘工作,并且对其图纸进行必要的会审以及技术交底,应当尽量将设计变更提前,因为设计变更发生得越早,其损失就会越小。所以,当工程项目不得不进行设计变更时,无论对工程造价的影响大与小,都应当要尽量做到将其控制在设计阶段的初期,特别时对于一些对工程造价造成极大影响作用设计变更,为了降低损失,则必须要做到先算账后变更。
2.2.3、对现场签证进行严格地管理在对工程项目进行建设的过程中,往往会出现一项经常性的工作即:现场签证。正是因为这个原因,作为驻地监理和甲方代表,就必须要在其各自的工作岗位中要有足够的责任感以及使命感,一定要认真且严谨地对其施工现场进行详细的记录。
2.3、工程结算阶段的造价审查
在对工程进行结算时,工程结算量是有一定的标准和依据的,其标准和依据就是该工程项目的招标文件以及承包合同中的工程量,所以,在结算的过程中,一定要对其工程量进行严格地审核。若在施工过程中,其工程量有所变更,则必须要对其中的变更工程量认真地加以审核,尤其要仔细地审查的是施工签证单,严格审查其符合性以及合理性。由于工程结算是一个比较复杂的过程,对工程造价的结果亦产生一定的影响,所以就要求进行审核工作相关人员一定要对其工程设计图纸还有工程量的计算规则加以熟悉并掌握,除此之外,还要对其整个工程的图纸设计以及施工过程要有着全面的了解。由于在结算审核时经常会发生定额换算错误和定额错套等情况,所以在诸多的审核工作中,定额的套用也是非常重要的,由此看来,对于合理定价和减少不必要的投资而言,把好工程结算关也是极为重要的。