喷泉工程施工指南-园林工程施工技术

知识点:了解喷泉施工的基础知识,掌握喷泉工程施工工艺流程和验收标准。

能力点:能根据施工图进行喷泉工程的施工、管理与验收。

任务描述

喷泉是园林理水的手法之一,它是利用压力使水从孔中喷向空中,再自由落下的一种优秀的造园水景工程,它以壮观的水姿、奔放的水流、多变的水形,深得人们喜爱。近年来,由于技术的进步,出现了多种造型喷泉、构成抽象形体的水雕塑和强调动态的活动喷泉等,大大丰富了喷泉构成水景的艺术效果。在我国喷泉已成为园林绿化、城市及地区景观的重要组成部分,越来越得到人们的重视和欢迎。

试根据某广场喷泉平面图及施工图来完成喷泉施工。希望通过学习能够识读喷泉施工图,熟悉喷泉施工的程序和要求,掌握喷泉工程常用的各种施工工艺特点。能够指导施工人员完成喷泉工程施工。

任务分析

在一般情况下,喷泉的位置多设于建筑、广场的轴线焦点或端点处,也可以根据环境特点,做一些喷泉水景,自由地装饰室内外的空间。其施工步骤为:定位放线、机械(人工)挖基槽(坑)、清理基槽(坑)、夯实、垫层、砌体、抹灰、贴面、喷头及管件安装、试水、调整、保护成品。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识喷泉工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能够利用喷泉施工的知识编制切实可行的喷泉工程施工组织方案。

③能够根据喷泉工程的特点,进行有效的施工现场管理、指导工作。

④做好喷泉工程的成品修整和保护工作。

⑤做好喷泉工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

一、喷泉的布置形式

喷泉有很多种类和形式,如果进行大体上的区分,可以分为以下几类:

(1)普通装饰性喷泉 它是由各种普通的水花图案组成的固定喷水型喷泉。

(2)与雕塑结合的喷泉 喷泉的各种喷水花与雕塑、观赏柱等共同组成景观。

(3)水雕塑 用人工或机械塑造出各种大型水柱的姿态。

(4)自控喷泉 一般用各种电子技术,按设计程序来控制水、光、音、色,形成多变奇异的景观。

二、喷泉布置要点

在选择喷泉位置,布置喷水池周围的环境时,首先要考虑喷泉的主题、形式,要与环境相协调,把喷泉和环境统一考虑,用环境渲染和烘托喷泉,并达到美化环境的目的,或借助喷泉的艺术联想,创造意境。

喷水池的形式有自然式和整形式两种。喷水的位置可以居于水池中心,组成图案,也可以偏于一侧或自由地布置;其次要根据喷泉所在地的空间尺度来确定喷水的形式、规模及喷水池的大小比例。

三、喷头与喷泉造型

1)常用的喷头种类

喷头是喷泉的主要组成部分,它的作用是把具有一定压力的水变成各种预想的、绚丽的水花,喷射在水池的上空。因此,喷头的形式、制造的质量和外观等,都对整个喷泉的艺术效果产生重要的影响。

喷头因受水流的摩擦,一般多用耐磨性好、不易锈蚀,又具有一定强度的黄铜或青铜制成。为了节省铜材,近年来也使用铸造尼龙制造喷头,这种喷头具有耐磨、自润滑性好、加工容易、轻便、成本低等优点。但存在易老化、使用寿命短、零件尺寸不易严格控制等问题。目前,国内外经常使用的喷头式样可以归结为以下几种类型:

(1)单射流喷头 是喷泉中应用最广的一种喷头,又称直流喷头,如图4.35(a)所示。

(2)喷雾喷头 这种喷头内部装有一个螺旋状导流板,使水流做圆周运动,水喷出后,形成细细的弥漫的雾状水流,如图4.35(b)所示。

(3)环形喷头 喷头的出水口为环形断面,即外实内空,使水形成集中而不分散的环形水柱。它以雄伟、粗犷的气势跃出水面,带给人们奋发向上的气氛,其构造见图4.35(c)。

(4)旋转喷头 它利用压力水由喷嘴喷出时的反作用力或其他动力带动回转器转动,使喷嘴不断地旋转运动,从而丰富了喷水造型,喷出的水花或欢快旋转或飘逸荡漾,形成各种扭曲线形,婀娜多姿,其构造如图4.35(d)所示。

(5)扇形喷头 这种喷头的外形很像扁扁的鸭嘴。它能喷出扇形的水膜或像孔雀开屏一样美丽的水花,构造如图4.35(e)所示。

(6)多孔喷头 多孔喷头可以由多个单射流喷嘴组成一个大喷头;也可以由平面、曲面或半球形的带有很多细小孔眼的壳体构成喷头,它们能呈现出造型各异的盛开的水花,见图4.35(f)。

(7)变形喷头 通过喷头形状的变化使水花形成多种花式。变形喷头的种类很多,它们共同的特点是在出水口的前面有一个可以调节的、形状各异的反射器,水流通过反射器使水花造型,从而形成各式各样的、均匀的水膜,如牵牛花形、半球形、扶桑花形等,如图4.35(g)、(h)所示。

(8)蒲公英形喷头 这种喷头是在圆球形壳体上,装有很多同心放射状喷管,并在每个管头上装有一个半球形变形喷头。因此,它能喷出像蒲公英一样美丽的球形或半球形水花。它可单独使用,也可以几个喷头高低错落地布置,显得格外新颖、典雅,如图4.35(i)、(j)所示。

(9)吸力喷头 此种喷头是利用压力水喷出时,在喷嘴的喷口附近形成负压区。由于压差的作用,它能把空气和水吸入喷嘴外的环套内,与喷嘴内喷出的水混合后一并喷出。此时水柱的体积膨大,同时因为混入大量细小的空气泡,形成白色不透明的水柱。它能充分地反射阳光,因此光彩艳丽。夜晚如有彩色灯光照明则更为光彩夺目。吸力喷头又可分为喷水喷头、加气喷头和吸水加气喷头,其形式如图4.35(k)所示。

(10)组合式喷头 由两种或两种以上形体各异的喷嘴,根据水花造型的需要,组合成一个大喷头,称为组合式喷头,它能够形成较复杂的花形,如图4.35(l)所示。

2)喷泉的水形设计

喷泉水形是由喷头的种类、组合方式及俯仰角度等几个方面因素共同造成的。喷泉水形的基本构成要素,就是由不同形式喷头喷水所产生的不同水形,即水柱、水带、水线、水幕、水膜、水雾、水花、水泡等。由这些水形按照设计构思进行不同的组合,就可以创造出千变万化的水形设计。

水形的组合造型也有很多方式,既可以采用水柱、水线的平行直射、斜射、仰射、俯射,也可以使水线交叉喷射、相对喷射、辐状喷射、旋转喷射,还可以用水线穿过水幕、水膜,用水雾掩藏喷头,用水花点击水面等。常见的基本水形如表4.4所示。

图4.35　喷头种类

(a)单射流喷头;(b)喷雾喷头;(c)环形喷头;(d)旋转喷头;
(e)扇形喷头;(f)多孔喷头;(g)半球形喷头;(h)牵牛花形喷头;
(i)球形蒲公英喷头;(j)半球形蒲公英喷头;(k)吸力喷头;(l)组合式喷头

表4.4　喷泉中常见的基本水形

续表

上述各种水形除单独使用外,还可以将几种水形根据设计意图自由组合,形成多种美丽的水形图案,如图4.36所示。

图4.36　水形组合

从喷泉射流的基本形式来分,水形的组合形式有单射流、集射流、散射流和组合射流4 种,如图4.37所示。

四、喷泉的给排水系统

喷泉的水源应为无色、无味、无有害杂质的清洁水。因此,喷泉除用城市自来水作为水源外,也可用地下水;其他像冷却设备和空调系统的废水也可作为喷泉的水源。

图4.37　喷泉射流的基本形式

(a)单射流;(b)集射流;(c)散射流;(d)组合射流

1)喷泉的给水方式

喷泉的给水方式有以下4 种,如图4.38所示。

图4.38　喷泉的给水方式

(a)小型喷泉供水;(b)小喷泉加压供水;(c)泵房循环供水;(d)潜水泵循环供水;(e)利用高位蓄水池供水

(1)直流式供水(自来水供水) 流量在2～3 L/s 以内的小型喷泉,可直接由城市自来水供水,使用后的水排入雨水管网。

(2)离心泵循环供水 为了确保水具有必要的、稳定的压力,同时节约用水,减少开支,对于大型喷泉,一般采用循环供水。循环供水的方式可以设水泵房。

(3)潜水泵循环供水 将潜水泵直接放置于喷水池中较隐蔽处或低处,直接抽取池水向喷水管及喷头循环供水。这种供水方式较为常见,一般多适用于小型喷泉。

(4)高位水体供水 在有条件的地方,可以利用高位的天然水塘、河渠、水库等作为水源向喷泉供水,水用过后排放掉。为了确保喷水池的卫生,大型喷泉还可设专用水泵,以供喷水池水的循环,使水池的水不断流动;并在循环管线中设过滤器和消毒设备,以消除水中的杂物、藻类和病菌。

喷水池的水应定期更换。在园林或其他公共绿地中,喷水池的废水可以和绿地喷灌或地面洒水等结合使用,作水的二次使用处理。

2)喷泉管线布置

大型水景工程的管道可布置在专用或共用管沟内,一般水景工程的管道可直接敷设在水池内。为保持各喷头的水压一致,宜采用环状配管或对称配管,并尽量减少水头损失。每个喷头或每组喷头前宜设置调节水压的阀门。对于高射程喷头,喷头前应尽量保持较长的直线管段或设整流器。

喷泉给排水管网主要由进水管、配水管、补充水管、溢流管和泄水管等组成。水池管线布置示意如图4.39所示。其布置要点如下:

图4.39　喷泉给排水系统

①由于喷水池中水的蒸发及在喷射过程中有部分水被风吹走等,造成喷水池内水量的损失,因此,在水池中应设补充水管。补充水管和城市给水管相连接,并在管上设浮球阀或液位继电器,随时补充池内水量的损失,以保持水位稳定。

②为了防止因降雨使池水上涨而设的溢水管,应直接接通雨水管网,并应有不小于3%的坡度;溢水口的设置应尽量隐蔽,在溢水口外应设拦污栅。

③泄水管直通雨水管道系统,或与园林湖池、沟渠等连接起来,使喷泉水泄出后作为园林其他水体的补给水。也可供绿地喷灌或地面洒水用,但需另行设计。

④在寒冷地区,为防冻害,所有管道均应有一定坡度,一般不小于2%,以便冬季将管道内的水全部排空。

⑤连接喷头的水管不能有急剧变化,如有变化,必须使管径逐渐由大变小,另外,在喷头前必须有一段适当长度的直管,管长一般不小于喷头直径的20～30 倍,以保持射流稳定。

五、喷泉构筑物

1)喷水池

喷水池是喷泉的重要组成部分。其本身不仅能独立成景,起点缀、装饰、渲染环境的作用,而且能维持正常的水位以保证喷水。因此可以说喷水池是集审美功能与实用功能于一体的人工水景。

喷水池的形状、大小应根据周围环境和设计需要而定。形状可以灵活设计,但要求富有时代感;水池大小要考虑喷高,喷水越高,水池越大,一般水池半径为最大喷高的1～1.3 倍,平均池宽可为喷高的3 倍。实践中,如用潜水泵供水,吸水池的有效容积不得小于最大一台水泵3 min 的出水量。水池水深应根据潜水泵、喷头、水下灯具等的安装要求确定,其深度不能超过0.7 m,否则,必须设置保护措施。

2)泵房

泵房是指安装水泵等提水设备的常用构筑物。在喷泉工程中,凡采用清水离心泵循环供水的都要设置泵房。泵房的形式按照泵房与地面的关系分为地上式泵房、地下式泵房和半地下式泵房3 种。

地上式泵房的特点是泵房建于地面上,多采用砖混结构,其结构简单,造价低,管理方便,但有时会影响喷泉环境景观,实际中最好和管理用房配合使用,适用于中小型喷泉。地下式泵房建于地面之下,园林用得较多,一般采用砖混结构或钢筋混凝土结构,特点是需做特殊的防水处理,有时排水困难,会因此提高造价,但不影响喷泉景观。

泵房内安装有电动机、离心泵、供电、电气控制设备及管线系统等。水泵相连的管道有吸水管和出水管。出水管即喷水池与水泵间的管道,其作用是连接水泵至分水器之间的管道,设置闸阀。为了防止喷水池中的水倒流,需在出水管安装单向阀。分水器的作用是将出水管的压力水合成多个支路再由供水管送到喷水池中供喷水用。为了调节供水的水量和水压,应在每条供水管上安装闸阀。北方地区,为了防止管道受冻坏,当喷泉停止运行时,必须将供水管内存的水排空。方法是在泵房内供水管最低处设置回水管,接入房内下水池中排除,以截止阀控制。(www.xing528.com)

泵房内应设置地漏,特别注意防止房内地面积水。泵房用电要注意安全。开关箱和控制板的安装要符合规定。泵房内应配备灭火器等灭火设备。

3)阀门井

有时在给水管道上要设置给水阀门井,根据给水需要可随时开启和关闭,便于操作。给水阀门井内安装截止阀控制。

(1)给水阀门井 一般为砖砌圆形结构,由井底、井身和井盖组成。井底一般采用C10 混凝土垫层,井底内径不小于1.2 m,井壁应逐渐向上收拢,且一侧应为直壁,便于设置铁爬梯。井口圆形,直径600 mm 或700 mm。井盖采用成品铸铁井盖。

(2)排水阀门井 用于泄水管和溢水管的交接,并通过排水阀门井排进下水管网。泄水管道要安装闸阀,溢水管接于阀后,确保溢水管排水畅通。

4)喷泉照明

见水景照明工程相关内容。

六、喷泉的控制方式

喷泉喷射水量、时间和喷水图样变化的控制,主要有以下4 种方式:

1)手阀控制

这是最常见和最简单的控制方式,在喷泉的供水管上安装手控调节阀,用来调节各管段中水的压力流量,形成固定的水姿形式。

2)继电器控制

通常用时间继电器按照设计时间程序控制水系、电磁阀、彩色灯等的起闭,从而实现可以自动变换的喷水水姿形式。

3)音响控制

声控喷泉是利用声音来控制喷泉水形变化的一种自控泉。它一般由以下几部分组成:

(1)声电转换、放大装置 通常是由电子线路或数字电路、计算机组成。

(2)执行机构 通常使用电磁阀来执行控制指令。

(3)动力设备 用水泵提供动力,并产生压力水。

(4)其他设备 主要有管路、过滤器、喷头等。

声控喷泉的原理是将声音信号转变为电信号,经放大及其他一些处理,推动继电器或其电子式开关,再去控制设在水路上的电磁阀的启闭,从而控制喷头水流的通断。这样,随着声音的起伏,人们可以看到喷水大小、高矮和形态的变化。它能把人们的听觉和视觉结合起来,使喷泉喷射的水花随着音乐优美的旋律而翩翩起舞。

4)电脑控制

计算机通过对音频、视频、光线、电流等信号的识别,进行译码和编码,最终将信号输出到控制系统,使喷泉及灯光的变化与音乐变化保持同步,从而达到喷泉水形、灯光、色彩、视频等与音乐情绪的完美结合,使喷泉表演更生动,更加富有内涵。

任务实施

一、准备工作

1)资料确认

熟悉设计图纸。首先对喷泉设计图有总体的分析和了解,体会其设计意图,掌握设计手法,在此基础上进行施工现场勘察。对现场施工条件要有总体把握,哪些条件可以充分利用,哪些必须清除等。

2)现场准备工作

①布置好各种临时设施、职工生活及办公用房等。仓库按需而设,做到最大限度地降低临时性设施的投入。

②组织材料、机具进场。各种施工材料、机具等应有专人负责验收登记,要有购料计划,进出库时要履行手续,认真记录,并保证用料规格质量。

③做好劳务调配工作。应视实际的施工方式及进度计划合理组织劳动力,特别采用平行施工或交叉施工时,更应重视劳力调配,避免窝工浪费。

二、喷泉施工

(1)回水槽施工方法

①核对永久性水准点,布设临时水准点,核对高程。

②测设水槽中心桩,管线原地面高程,施放挖槽边线,堆土和堆料界线及临时用地范围。

③槽开挖时严格控制槽底高程决不超挖,槽底高程可以比设计高程提高10 cm,做预留部分,最后用人工清挖,以防槽底被扰动而影响工程质量。槽内挖出的土方,堆放在距沟槽边沿1.0 m 以外,土质松软危险地段采用支撑措施以防沟槽塌方。

④槽底素土夯实,槽四边周围使用MU5.0 毛石和M5 水泥砂浆砌筑:

a.浇筑方法:要求一次性浇筑完成,不留施工缝,加强池底及池壁的防渗水能力。混凝土浇筑采用从底到上“斜面分层、循序渐进、薄层浇筑、自然流淌、连续施工、一次到顶”的浇筑方法。

b.振捣:应严格控制振捣时间、振捣点间距和插入深度,避免各浇筑带交接处的漏振。提高混凝土与钢筋的握裹力,增大密实度。

c.表面及泌水处理:浇筑成型后的混凝土表面水泥砂浆较厚,应按设计标高用刮尺刮平,赶走表面泌水,初凝前,反复碾压,用木抹子搓压表面2～3 遍,以弥补裂缝。

d.混凝土养护:因工程施工,正值秋季,中午、夜晚温差较大,为保证混凝土施工质量,控制温度裂缝的产生,采取蓄水养护。蓄水前,采取先盖一层塑料薄膜、一层草袋,进行保湿临时养护。

(2)溢水、进水管线的安装参照设计图纸。

(3)按照设计图纸安装喷头、潜水泵、控制器、阀门等。

(4)喷水试验和喷头、水形调整。

任务考核

巩固训练

某广场欲建一处喷泉,试根据喷泉平面图、立面图及施工图,建造该喷泉。

一、材料及用具

喷泉平面图、喷泉正立面图、喷泉剖面图、喷泉管线、喷头、灯具、防渗材料、钢卷尺等。

二、组织实施

①将学生分成4 个小组,以小组为单位进行喷泉分段施工;

②按下列施工内容完成施工任务:

管线安装、喷头安装、水形调试、灯具安装与调试等。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照喷泉施工任务考核进行评分;

②根据喷泉设计要求,完成喷泉施工。

拓展提高

现代喷泉类型

随着喷头设计的改进、喷泉机械的创新以及喷泉与电子设备、声光设备等的结合,喷泉的自由化、智能化和声光化都将有更大的发展,将会带来更加美丽、更加奇妙和更加丰富多彩的喷泉水景效果。

一、音乐喷泉

它是在程序控制喷泉的基础上加入音乐控制系统,计算机通过对音频及MIDI 信号的识别,进行译码和编码,最终将信号输出到控制系统,使喷泉及灯光的变化与音乐保持同步,从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合,使喷泉表演更生动,更加富有内涵。

二、程控喷泉

将各种水型、灯光,按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计,通过计算机运行控制程序发出控制信号,使水型、灯光实现多姿多彩的变化。

三、旱泉

喷泉放置在地下,表面饰以光滑美丽的石材,可铺设成各种图案和造型。水花从地下喷涌而出,在彩灯照射下,地面犹如五颜六色的镜面,将空中飞舞的水花映衬得无比娇艳,使人流连忘返。停喷后,不阻碍交通,可照常行人,非常适合于宾馆、饭店、商场、大厦、街景小区等。

四、跑泉

跑泉尤适合于江、河、湖、海及广场等宽阔的地点。计算机控制数百个喷水点,随音乐的旋律超高速跑动,或瞬间形成排山倒海之势,或形成委婉起伏波浪式,或组成其他的水景,衬托景点的壮观与活力。

五、室内喷泉

各类喷泉都可采用。控制系统多为程控或实时声控。娱乐场所建议采用实时声控,伴随着优美的旋律,水景与舞蹈、歌声同步变化,相互衬托,使现场的水、声、光、色达到完美的结合,极具表现力。

六、层流喷泉

层流喷泉又称波光喷泉,采用特殊层流喷头,将水柱从一端连续喷向固定的另一端,中途水流不会扩散,不会溅落。白天,就像透明的玻璃拱柱悬挂在天空,夜晚在灯光照射下,犹如雨后的彩虹,色彩斑斓。适用于各种场合与其他喷泉相组合。

七、趣味喷泉

(1)子弹喷泉 在层流喷泉基础上,将水柱从一端断续地喷向另一端,犹如子弹出膛般迅速准确射到固定位置,适用于各种场合与其他的喷泉相结合。

(2)鼠跳喷泉 一段水柱从一个水池跳跃到另一个水池,可随意启动,当水柱在数个水池之间穿梭跳跃时即构成鼠跳喷泉的特殊情趣。

(3)时钟喷泉 用许多水柱组成数码点阵,随时反映日期、小时、分钟及秒的运行变化,构成独特趣味。

(4)游戏喷泉 一般是旱泉形式,地面设置机关控制水的喷涌或音乐控制,游人在其间不小心碰触到,则忽而这里喷出雪松状水花,忽而那里喷出摇摆飞舞的水花,令人防不胜防。可嬉性很强。适合于公园、旅游景点等,具有较强的营业性能。

(5)乐谱喷泉 用计算机对每根水柱进行控制,其不同的动态与时间差反映在整体上即构成形如乐谱般起伏变化的图形,也可把7 个音阶做成踩键,控制系统根据游人所踩旋律及节奏控制水型变化,娱乐性强,适用于公园、旅游景点等,具有营业性能。

(6)喊泉 由密集的水柱排列成坡型,当游人通过话筒时,实时声控系统控制水柱的开与停,从而显示所喊内容,趣味性很强,适用于公园、旅游景点等,具有极强的营业性能。

八、激光喷泉

配合大型音乐喷泉设置一排水幕,用激光成像系统在水幕上打出色彩斑斓的图形、文字或广告,既渲染美化了空间,又起到宣传、广告的效果。适用于各种公共场合,具有极佳的营业性能。

九、水幕电影

水幕电影是通过高压水泵和特制水幕发生器,将水自上而下,高速喷出,雾化后形成扇形“银幕”,由专用放映机将特制的录影带投射在“银幕”上,形成水幕电影。当观众在观看电影时,扇形水幕与自然夜空融为一体,当人物出入画面时,好似人物腾起飞向天空或自天而降,产生一种虚无缥缈和梦幻的感觉,令人神往。