密云半山温泉酒店坐落在山谷之中, 周围群山环抱, 由盘山路将酒店和密溪路相连。密溪路的地面标高约为88 m, 酒店±0.00 m的绝对标高为118 m。山地地形高低不平, 与平原地带一马平川相比, 设计上有很多区别。以密云半山温泉酒店为例, 对山地建筑的给排水设计特点进行探讨和分析。

酒店雨水系统设计不仅是所在红线区域的雨水设计, 应考虑四周山体流域由于降雨引起的地表径流汇集到本项目用地的雨水设计。所以, 山地建筑的雨水设计应考虑山体的防洪设计。防洪设计需要参照全局地形图 (见图1) , 对汇水区域进行合理划分, 计算出洪水流量。酒店的雨水系统在红线区域内设置一道雨水沟, 收集红线区域的雨水, 经过初期弃流和过滤消毒处理后作为景观水池的补水, 如图2所示, 左侧雨水沟 (标注①) 为红线区域内部的雨水沟。在红线区域外山体与道路交界处做了一道排洪沟 (标注②) , 山体上各山坳处的雨水冲沟最终汇入该排洪沟。

值得注意的是, 排洪沟的设计应该进行现场踏勘并收集该地区的历史暴雨洪水资料, 如果缺乏该地区暴雨洪水资料, 可根据参数的地理分布规律, 用推理公式法推求出山洪的设计公式。

山坳处雨水冲沟自山上向山下流, 底部的雨水有较大压力, 设计时应设置减压设施。在雨水冲沟的下游处设计急流槽、消能台及跌水井等设施, 最后接至排洪沟。图3、图4为减压设施。

排洪沟最终排至排洪箱涵, 由于雨水中含有石子、污泥等大量的固体污染物, 排洪沟排入箱涵前应设置多级沉砂池, 并在入口处设置钢格栅。箱涵按洪水100年一遇设计。

酒店的给水、中水、温泉水等水源均在山下, 由山下至酒店供水管道的敷设, 是值得商榷的问题。北方的山体基本由岩石组成, 山地标高复杂多变, 部分山体坡度大于45°, 采用爆破技术开山控制标高难以一次到位, 室外管道暗敷困难, 施工难度高、投资大。为节省投资, 连接酒店及山下的室外给水、中水、温泉水采用沿山体明敷的方式。管道明敷对管材、接口、保温材料及支座的安全可靠、防水、防冻、防晒、防冲刷、耐收缩有技术要求, 特别是管道坡度大于45°, 防重力下沉也是必须要考虑的因素。明敷有压管道采用设混凝土模块包封, 如图5所示, 混凝土与管道之前采用软木支撑, 并在最低处根据受力计算设置混凝土支座 (见图6) 。考虑冬季和夏季、白天和夜间的温度变化大, 根据计算在管道适当部位设置了滑动支架、固定支架, 及适合室外条件的补偿器和保温伴热做法。设计中补偿器和管道保温材料为超细复合玻璃棉, 采用铝板或不锈钢板做保护壳, 固定支座与补偿器之间设滑动支座, 补偿器两端设导向滑动支座, 支座最大间距2.0 m, 具体做法见图7。图8为正在施工的明敷管道。

我国已有室外跌水检查井的国家标准图集及地方标准图集, 如华北标BS系列图集《排水工程》 (11BS4) 等, 室外跌水检查井深度的要求为:国标图集《排水检查井》 (02S515) 中跌水检查井的最大跌差≤6 m, 华北标《排水工程》 (11BS4) 中跌水检查井的最大跌差<D+4 m (D为管径) 。而在山地建筑中, 由于地势高差大, 石头山体施工难度大, 往往在设计中室外跌水检查井的跌差大, 跌差高度远远超过6 m。现有国家和地方标准图都不能满足实际工程的需求。

为此在酒店项目进行了高跌差防冲刷的排水检查井设计, 跌水井进水管和出水管的高差大, 为保证井底耐冲刷, 将原有C30混凝土垫层改为C35混凝土垫层, 且在此垫层上设置一层粒径200 mm的卵石耐冲层。此外跌水井采用钢筋混凝土井壁, 满足了山地建筑安全可靠性的要求。具体布置见图9。

很多建筑选址在半山的位置, 建筑体型、体量与地形、地貌相协调, 尽量不破坏原有山形、风景, 又使建筑为风景增色。为满足建筑立面等要求, 与传统冷却塔及其管道设置在建筑屋面或室外平地的水平布置方式不同, 冷却塔及其管道垂直布置可解决山体中设置冷却塔困难的问题。通常可以采用爆破等手段, 在山体中开出一片空地布置冷却塔及其管道;或者可以在山体中搭建一个大平台, 将冷却塔和管道水平布置在平台上面。本项目采用了冷却塔和管道垂直布置的形式, 其优点如下: ①不用爆破等方式, 对山体影响最小, 最为环保;②占地小, 结构投资最少;③能满足冷却塔与空气对流换热的要求;④垂直布置能满足管道安装、维修的需要。具体布置见图10。

山地是我国主要的地形, 占据大陆面积比例约60%。大量保持原本地形地貌的山地建筑将会越来越多地拔地而起。因此根据山地的地势特点设计出更科学更实用的山地建筑给排水系统, 需要设计人员不断地研究和总结。