高层建筑给排水管道防沉降破裂施工工法研究

高层建筑给排水管道防沉降破裂施工工法研究

牛海军

中国化学工程重型机械化有限公司

1摘要

在房屋结构建造时经常会发生地面沉降的情况和现象，对房屋的排水管道造成了十分巨大的破坏。因建筑沉降导致底部下出水管弯头接口处极易出现破裂漏水，尤其在高层建筑、土质松软地区该问题尤为严重。由于沉降速度慢、较长的时间、广泛的区域使下沉现象变得不易控制和防止。在当前的给排水管路工程建设中必须对这一问题予以关注，如若不能有效的对这一问题加以管理和解决，易对工程给排水管路建设竣工时的地面沉降问题造成破坏。

关键词：沉降；施工

1 abstract

When building structures are built, land subsidence often happens, which causes great damage to the drainage pipes of houses. Because of the building settlement, it is easy to crack and leak at the elbow joint of the bottom outlet pipe, especially in high-rise buildings and soft soil areas. Because of the slow subsidence speed, long time and wide area, the subsidence phenomenon becomes difficult to control and prevent. In the current construction of water supply and drainage pipeline, attention must be paid to this problem. If this problem cannot be effectively managed and solved, it will easily cause damage to the land subsidence when the construction of water supply and drainage pipeline is completed.

2引言

为缓解工程中沉降引起的对排水管道的危害，邯郸光热+项目进行了创新，并成立技术小组开展各项科技研究，取得高层建筑给排水管道防沉降破裂施工工法研究成果。

2 Introduction

In order to alleviate the harm to the drainage pipeline caused by the settlement in the project, Handan Solar-Thermal+Project has made innovations, and a technical team has been set up to carry out various scientific and technological research, and the research results on the construction method of preventing the settlement and rupture of the water supply and drainage pipeline in high-rise buildings have been obtained.

3工法特点

3.1针对性强，适用于土质松软、易沉降地区的建筑管道安装工程。

3.2对管道系统中受力最集中的底部下出水管弯头改用可曲挠橡胶防震弯头，吸收并补偿建筑沉降对竖管的压力。

3.3结合高层建筑最大沉降量和管道竖向自重，设置减震缓冲补偿支架，保护管道防止破裂。

3.4通过采取以上措施减少管道变形拉裂，避免日后返工，节省大量人工和材料。

4适用范围

适用于所有建筑管道安装工程，尤其适用于土质松软、易于沉降地区的管道安装工程。

5工艺原理

为预防和控制高层建筑因沉降对给排水管道造成的破坏，关键在于管道底部弯头部位和底部下出水管合理设计、吸收并缓冲管道所受整栋建筑沉降作用产生的压缩力。同时，底部下出水管应在建筑初沉降后引出。

5.1对管道敷设部位处土壤地基加以整平压实处置:按照项目土壤地质状况或测量的地层抗压力为基础，选用适当的方式(通常施工的土质地层可采取挖掘土方回填轧实的方式)加以处置。对整平处理完的地层设置预制混凝土块，作为管道支撑。

5.2对材质进行选择:通过对整个垂直管道系统进行受力分析，对管道系统中受力最集中的底部下出水管处弯头，由刚性弯头改用可曲挠橡胶防震弯头，在运行中补偿管道因地基沉降变化而产生的线性膨胀收缩以及管道的不同心度和其他原因引起地角向偏移，吸收并补偿建筑沉降对竖管的压力。

5.3设计新型管道弯头综合支撑支架:根据现场管道敷设情况，为加强立管的底部固定，对悬空和埋地立管下出水管弯头位设置减震支撑支架，减少水流的冲击而产生的管道震动和建筑沉降对管道的压力破坏。所设计减震缓冲补偿支架中的减震器根据建筑结构最大沉降量进行计算，由最大竖向压缩量计算竖向荷载和竖向刚度，从而选型弹簧减震器。

6施工工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

施工准备-沉降量计算-减震器选型-可曲挠橡胶弯头选型-缓冲支架制作-（辅助水泥墩预制）缓冲支架安装-支架检验-合格（不合格重新制作、安装）-记录验收。

6.2操作要点

6.1.1施工准备及管道敷设处地基预处理

建筑施工前先搞好各种准备，对工地进行清洗，并对施工者进行安全技能交底，检查校核水准仪等标准器具是不是已经合格并处于有效期内，检查各类特定工种的技术人员(如焊工)资格是不是有效等。

根据项目地质状况及以已确定的地层耐压为基础，选择适当的方式(通常场地的土质场地可采取开挖回填地基的方式)加以解决。对整平处理完的地层设置预制混凝土块，作为管道支撑。

6.1.2最大沉降量计算

建筑下沉主要由基础变形以及其他原因所造成的变形，基础形变主要是由于建筑材料的重力，使基座上的土层被挤压，从而造成建筑下沉。是因为基本的地质结构不平衡，季度性或者每周性的气温或者地下水的变动导致以及受风力造成的晃动等。其中并不含有偶然性的地震影响。在房屋发生下沉后，必须要对其沉降量值加以分析，因为房屋真正的下降流程，是循着从迟缓—活泼—迟缓—平稳的流程。

人们在平时最关注的就是建筑最大沉降率问题，《建筑变形测量规范》(JGJ8—2016)的规定是:

最大沉降量HM=H(建筑物总高)×0.02%。

6.1.3减震器选型计算

由建筑最大沉降量，竖向额定荷载，计算出管道所受竖向压力，从而选型弹簧减震器。以建筑高度100m，加厚PVC管DN100为例，进行计算:

1)最大沉降量:建筑物HM=H(建筑物总高)×0.02%=20mm；

2)2)竖向荷载:W=100m*2kg/m=200kg；

3)竖向刚度:K=W/δ=200kg/20mm=10kg/mm；

4)减震器选型:根据竖向荷载200kg，竖向刚度10kg/mm，由阻尼弹簧减震器选型。

6.2.4可曲挠橡胶防震弯头选择

由于高层建筑底部下出水管弯头是建筑沉降对管道作用力最为集中的部位，继续采用与管材相一致的刚性弯头，势必会随着建筑沉降而压爆弯头。

可曲挠橡胶接头，是将各种金属延伸器的高可机械延展度与可曲挠橡胶接头的多定位功用集于一身，在实际工作中可以补偿管子由于环境温度改变所形成的线性膨胀收缩，和补偿因地面下沉而形成的管子的不同心率以及其他因素所造成地角向偏离，是一个多用途的管道补偿器。

6.2.5缓冲支撑托架设计制作安装

加强排水立管的底部固定，悬空式的立管弯头位，采用专门托架加强支撑。埋地式的立管弯头位，底部设置混凝土支撑，减少水流的冲击而产生的管道震动和建筑沉降对管道的压力。

1）立管底部加强支撑托架安装

2）埋地式立管弯头位加强支撑安装

6.2.6缓冲固定托架检验

1)托架设置方式是否合理，不可以用熔焊形式的开孔。严格按照国家设计规定和标准，要求按照支架的间距和尺寸配置支吊挂件;支架孔须通过钻、锚孔，不得通过风、电焊等开孔，以支架上打洞的孔径比螺栓孔径大2mm为宜。

2)管道托架要牢固，不可松动。

3)材料配件的外观、规格、型号、材质、数量、随机资料检验；管道、弯头及管架安装的坐标位置、标高、垂直度(立管) 、水平度  、平行度、弯曲度、坡度、管道接口强度、管道接口严密性、管道焊接、法兰连接平行度、垫片使用、固定支架、活动支架安装位置检验；管道防腐的防腐层质量、厚度的检验均应符合GB50242-2016 验收标准要求。

7质量控制

7.1工程质量控制标准

◇《埋地用聚乙烯(PE)结构壁管道系统》GB/T19472.2-2017;

◇《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2016;

◇《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2016;

◇《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001;

◇《建筑给水氯化聚乙烯(PVC-C)管管道工程技术规范》CECS136:2002;

◇《建筑排水用卡箍式铸铁管及管件》CJ/T177-2002；

◇《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GBJ50141-2008。

严格执行上述等相关标准规范要求以及严格执行设计文件和技术规格书对工程施工质量的要求。

8.2施工质量控制措施

8.2.1安排施组编制人员对全体参与施工的人员进行技术交底，讲解工程项目的管道的安装特点、设计意图、管理措施、施工方法等。

8.2.2将管子安装并固定在支架上，先对管子的伸缩量进行测试，以确定伸缩量在规定范围内。

8.2.3当管道进行灌水或试压时，安排专人对托架和管道的受力状况进行检测，检测托架知否稳固，减振器和橡胶弯头是否处于正常允许范围内。

8.2.4加强过程监督检查和检验，及时做好工程交验记录。

9结束语

9.1该技术实施手段简便，所需要的建筑材料全部采用普通建筑材料，既节省了社会资金，同时又达到节能环保的要求，对高层建筑具有较深远的意义。

9.2本技术安全质量可靠，可有效保障高层建筑给排水管的长期安全、稳定使用，避免管道出现渗漏和维修，同时也让社会、业主和施工方避免了易沉降地区给排水管道施工带来的不必要的影响及损失。

10参考文献

《建筑变形测量规范》(JGJ8—2016)；

《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)；

《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2016。