趙 軍

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

土地是人類賴以生存的承載體，是非常有限的自然資源，近些年由于土地資源的粗放型管理以及荒漠面積的擴大，致使人多地少的矛盾日益突出。據(jù)預測，到2040年，我國耕地將突破承載極限，土地已成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素之一。作為工程技術人員在廠址選擇以及在總圖運輸設計中，應高度重視土地的利用，盡量不占和少占耕地，使土地得到有效合理地開發(fā)利用。

總圖設計是以研究廠址選擇、總體規(guī)劃和場地內(nèi)各建筑物、構筑物、工程管線、交通運輸、綠化美化設施等在空間合理配置方面為對象的一門學科，主要工作是在國土規(guī)劃、城市規(guī)劃的指導下，按照區(qū)位最優(yōu)原理選定廠址，把工業(yè)布局落到實處；在既定的廠址上，遵守國家現(xiàn)行規(guī)范、標準，充分利用廠址自然條件、區(qū)位條件、交通運輸條件、工藝流程等條件，合理緊湊地進行總體規(guī)劃和優(yōu)化總平面布置方案。一方面使總圖設計在技術上先進可靠、投資上經(jīng)濟可行，另一方面使“十分珍惜和合理利用每寸土地，切實保護耕地”的基本國策貫徹、落實到總圖設計的全過程中去。

目前，由于企業(yè)的生產(chǎn)工藝新技術的應用，以及社會協(xié)作等因素，廠區(qū)占地面積相應減少，但工業(yè)企業(yè)仍然是用地大戶，小則幾十公頃，大則數(shù)百公頃。如何做到地盡其用，是總圖運輸設計人員從項目可行性研究階段到初步設計、施工圖階段，自始至終需要把握的重要內(nèi)容。

1 廠址選擇與節(jié)約用地

廠址選擇是一項政策性、科學性很強，涉及面很廣的綜合性技術經(jīng)濟工作，與國家工業(yè)規(guī)劃布局、產(chǎn)業(yè)政策、地區(qū)發(fā)展、人力資源、交通運輸、能源供給、市場需求、建廠條件等因素有關。

1.1 平地廠址與山地廠址的比較

對建廠條件來說，很重要的一條就是用地條件。沒有水、沒有電，可以從其他地方引來，沒有路，也可以修；但如果沒有土地，建廠就是一句空話，根本無法實現(xiàn)。因此，用地條件是工業(yè)企業(yè)建設的重要條件。

一般來說，大型工業(yè)企業(yè)由于設備體大量重，加上要求生產(chǎn)工藝的連續(xù)性以及物料運輸?shù)钠巾樞?，用地條件都比較苛刻，按照以往的建設經(jīng)驗，要求地形坡度小于5%。在地形坡度平緩的地區(qū)建設大型工業(yè)企業(yè)項目，場地平整工程量較小，支擋工程和基礎工程的費用也相應較低，在某種意義上來說是經(jīng)濟合理的。但是，在我國很多地區(qū)，比較平緩的地段，一般都是良田好土。在平地建廠，意味著要占用良田，減少耕地。隨著人口的增加和耕地資源的日益短缺，耕地好地的價值也在不斷地提升；再說，不是所有的土地都能作為耕地使用的，它是由土壤的成份、土壤結構和外部環(huán)境等多種因素決定的。因此，在選擇平地或坡度較陡的山地進行工業(yè)企業(yè)建設時，經(jīng)過新的比較，不能再用傳統(tǒng)的思路來考慮問題，而應當跟著時代的步伐，不斷創(chuàng)新設計。過去是優(yōu)先選擇地形平坦地區(qū)作為工業(yè)建設的廠址，主要考慮場地平整工程量、支擋工程費用、基礎處理費用?，F(xiàn)在除了考慮傳統(tǒng)的費用外，還要考慮土地的價值、土地的不可增長性、耕地的難以恢復性和長期收益性。

某大型海綿鈦項目的選廠中曾作對山地建廠和平坡建廠進行了經(jīng)濟上的比較，結果詳見表1。

表1 平地和山地建廠工程費用估算表Tab.1 Estimated cost of construction works for flat site and mountain site 人民幣：萬元

注：表中耕地收益單價按每畝每年的收入進行估計。使用期包括2年建設期，30年生產(chǎn)期。

從表1可以看出，從近期建設投資來看，平坡廠址的建設投資要比山地廠址低，但從長遠經(jīng)濟效果來看，山地廠址有更大的優(yōu)越性。

1.2 工業(yè)聚集區(qū)和社會協(xié)作對節(jié)約用地的影響

廠址選擇時需充分考慮與其它企業(yè)的協(xié)作和對社會的依托，因為生產(chǎn)的協(xié)作化、聯(lián)合化會大大降低廠區(qū)的占地面積，是節(jié)約用地的有效途徑。企業(yè)之間的協(xié)作和對社會的依托，是工廠設計模式改革的主要內(nèi)容之一，也是企業(yè)向國際接軌的有效措施之一。企業(yè)之間的協(xié)作大致包括廠外工程協(xié)作、動力設施協(xié)作、生產(chǎn)輔助車間的協(xié)作，以致形成企業(yè)集團公司，發(fā)揮集成優(yōu)勢、集團優(yōu)勢。生活福利、廠外運輸?shù)染劳猩鐣?，打破企業(yè)重復建設等多占土地的被動局面，節(jié)約有限的土地資源。

從節(jié)約用地的角度來看，在工業(yè)聚集區(qū)布置相關產(chǎn)業(yè)鏈或相同類型的工業(yè)企業(yè)，上游企業(yè)的產(chǎn)品作為下游企業(yè)的原料，可以大面積地減少原料堆場、成品庫房等用地。過去一段時期，每個大型企業(yè)都設有自己獨立的的機修分廠、自來水廠、污水處理站等公用輔助設施。因為這些輔助設施只為自己企業(yè)服務，因而規(guī)模都不大，但品種、工序卻很齊全，同時由于其服務對象的限制，供應量小，能力嚴重過剩。在同一工業(yè)聚集區(qū)的各個企業(yè)，這些具有相同性的公共輔助設施有些可以得到規(guī)?；ㄔO，占地面積可以大大縮小。如某鋁業(yè)公司，其修理廠占地面積達到35公頃，開工率不足20 %，造成投資和土地的浪費。如果有5個企業(yè)分散選廠建設，單獨建修理廠可能要150公頃土地。如果5個企業(yè)集中在同一工業(yè)聚集區(qū)建設，集中建設一個修理廠，只要50公頃土地就足矣。其他的公共輔助設施也具有相同性，不一一列舉?？梢娫诠I(yè)聚集區(qū)選廠建設，節(jié)約土地具有明顯優(yōu)勢。

2 總平面布置與節(jié)約用地

總平面布置主要是依據(jù)區(qū)域規(guī)劃、總體布局、工藝流程等要求，進一步進行功能分區(qū)，合理確定各建構筑物之間的關系?？偲矫娌贾煤侠砼c否，直接關系到企業(yè)的用地大小。在總圖運輸設計中，要始終貫徹節(jié)約用地政策。節(jié)約用地的方法是多種多樣的，要因地制宜，動態(tài)地布置。

2.1 緊湊布置，提高建筑系數(shù)

工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)有各種建構筑物、道路、鐵路、地下管道、架空管道、地下電纜、架空電線等設施。廠區(qū)內(nèi)建構筑物能緊湊布置，就可以提高建筑系數(shù)，從而達到節(jié)約用地的目的。但建構筑物之間的間距也不能無限的縮小，不但要滿足消防、安全、通風、日照、交通運輸?shù)纫?，還要滿足布置道路、鐵路、管線等需要。建構筑物的外形復雜，對總平面布置的緊湊性影響很大。建筑間距是按建筑物的凸出部分決定的，因而不規(guī)則的外形會造成廠區(qū)面積的損失。在考慮建筑物外形輪廓時，工藝與土建專業(yè)人員在做設計方案時就應密切配合，力求建筑外形輪廓簡單、規(guī)整。如有色金屬工業(yè)企業(yè)的電解車間，以往一般都會在廠房旁邊設一些小房間作為休息、存放工具、配電等輔助用房。這些輔助用房面積不大，但要突出廠房6～8 m，兩側就要增加用地寬度12～16 m。按300 kt/a電解廠房計算，大約長度1 000 m，其用地增加12 000～16 000 m2，如果能把這些輔助用房布置在兩幢電解廠房之間(里面由于工藝需要，還有很多空地)，使建筑外形輪廓簡單、規(guī)整就可以把這部分土地節(jié)約下來。

2.2 合并廠房，多(高)層廠房，集中布置

合理縮小建筑物間距，雖然可以使建筑物布置緊湊，節(jié)約廠區(qū)用地，但由于生產(chǎn)、運輸、防火、衛(wèi)生以及管線敷設的要求，所收到的節(jié)約用地的效果是很有限的。為了適應現(xiàn)代化連續(xù)生產(chǎn)和進一步節(jié)約用地的要求，在無特殊條件限制的情況下，研究廠房合并的可能性和選擇合并廠房集中布置是節(jié)約用地的最優(yōu)方案之一。

合并廠房系指將生產(chǎn)關系密切，生產(chǎn)性質、衛(wèi)生條件及建筑特點相同或接近的車間，或者生產(chǎn)性質不同，互相間有一定影響，但采取技術措施可以解決的車間，在生產(chǎn)上允許、技術上經(jīng)濟合理的前提下，合并成一個較大的聯(lián)合廠房。如炭素陽極生產(chǎn)廠的焙燒車間、炭塊轉運站、組裝車間、炭塊庫等都可以采用聯(lián)合廠房。從而縮短生產(chǎn)物流線路、減少廠區(qū)占地面積和管線長度，這樣不僅方便了生產(chǎn)管理、降低投資和成本，而且有效地節(jié)約了用地。

采用多層廠房布置也是節(jié)約用地的有效手段之一。如炭素陽極生產(chǎn)廠的中碎配料混捏車間，過去按照工段進行布置，工段之間的物料通過帶式輸送機輸送，這樣，廠房之間要留出運輸、消防、通風等距離，采用帶式輸送機輸送還要保證有足夠的距離以滿足一定的坡度要求，這樣，就無形中占據(jù)了大量用地?，F(xiàn)在，我們經(jīng)過與工藝專業(yè)共同研究和統(tǒng)一規(guī)劃，把這幾個工段合并為一個高層廠房(俗稱高樓部)，采用斗式提升機輸送物料，大大地降低了廠區(qū)占地。

2.3 優(yōu)化總平面布置順序節(jié)約用地

在工業(yè)企業(yè)總平面布置中，有各種類型的生產(chǎn)車間和設施，由于他們的使用功能和性質不同，相互之間會存在不同的相容性。例如，電石倉庫與散發(fā)水汽水霧的車間，其相容性較差，電石遇到水就會發(fā)生化學反應，生成易燃易爆的乙炔，具有很大的危險性。同樣的，水汽水霧對屋外變配電裝置也有不利影響。因此，規(guī)范規(guī)定電石倉庫與冷卻塔之間的距離、屋外變配電裝置與冷卻塔之間的距離都比較大。為了滿足規(guī)范的規(guī)定，如果總平面布置把這兩類設施相鄰布置，那就要拉開距離，從而多占土地。如果我們優(yōu)化一下總平面布置順序，把影響較小的車間插在中間，用地面積就會大大縮小。以屋外配電裝置與循環(huán)水系統(tǒng)(冷卻塔)布置為例：如圖1a，是按順序布置的方案，其用地面積是11 339 m2；如圖1b，是優(yōu)化順序布置的方案，其用地面積是9 029 m2。后者節(jié)約用地約10%。

2.4 采用“立體布置”思維提高土地利用率

在以往的工業(yè)企業(yè)總平面設計中，一般按“平面布置”思維來考慮通道的寬度。在廠區(qū)通道中，我們要布置道路(鐵路、帶式輸送設施)、地下管線、架空管線、排水溝渠、綠化設施、擋土墻等設施，為了滿足施工、檢修、安全運行等需要，這些設施的占地就會很多?，F(xiàn)在通過用“立體布置”的思維方式來優(yōu)化通道內(nèi)各種設施的布置，可以有效地縮小通道寬度，達到節(jié)約用地的目的。如某氧化鋁廠其中一個通道，有道路、工藝管道、生產(chǎn)給水管、消防水管、生活給水管、雨水溝、循環(huán)給水管、循環(huán)回水管、蒸汽管、壓縮空氣管、照明電纜及燈桿、動力電纜、通訊電纜、計算機控制電纜等，如果按照常規(guī)的“平面布置”來考慮，通道寬度至少要32 m。而采用“立體布置”的思維方式來優(yōu)化設計后，通道寬度縮小到23.0 m，通道的寬度僅以滿足道路與建筑物的距離來控制即可，而不需要因為管道的設置增加通道寬度，節(jié)約土地約28 %，見圖2。

圖1 不同順序總圖布置占地效果對比Fig.1 Comparison of land covering effect in different sequences of general layout

3 管線綜合與節(jié)約用地

工業(yè)企業(yè)內(nèi)的管線，幾乎遍布整個廠區(qū)，甚至層層重疊，四通八達，其布置合理與否，對廠區(qū)通道寬度的設置、用地的節(jié)約和投資及運營費的節(jié)省具有重要意義。

企業(yè)內(nèi)的地下管線包括雨排水管、生產(chǎn)消防給水管、生活給水管、凈循環(huán)水給水管和回水管、濁循環(huán)水給水管和回水管，埋地照明線，直埋電力電纜、電纜隧道等；架空管線包括冷風管、蒸汽管、壓縮空氣管、煤氣、氧氣、氮氣、氬氣管道等等。

設計中應根據(jù)地下管線與地上管線布置要求，合理的盡可能的節(jié)省用地。以下幾個措施可以節(jié)約管線占地：

3.1 共溝布置

在管線較多的廠區(qū)主要通道設置綜合管溝，溝內(nèi)布置各種有壓水管、蒸汽管、壓縮空氣管、采暖管、電纜等，把分散、平鋪埋設的管線集中到綜合管溝內(nèi)，可以大大地節(jié)約用地，并方便施工和檢修。

3.2 共架布置

在工藝管道較多的廠區(qū)主要通道設置綜合管架，管架可以根據(jù)需要分為若干層，布置各種有壓工藝管道、蒸汽管、壓縮空氣管、采暖管、電纜等，在南方等非冰凍地區(qū)，還可以把各種有壓水管集中布置到綜合管架上，同樣可以節(jié)約用地，方便施工和檢修。

圖2 “立體布置”思維考慮的通道布置Fig.2 Channel layout by “three-dimensional layout” thinking

3.3 合理調整管道鋪設順序

在以往的工業(yè)企業(yè)綜合管線設計中，一般管線從建筑紅線向道路的鋪設順序為：電信電纜、電力電纜、熱力管(溝)……我們從規(guī)范得知：建筑物基礎外緣至通訊電纜要0.50 m，建筑物基礎外緣至電力電纜要0.60 m；電纜溝(管)至通訊電纜要0.50 m，電纜溝(管)至熱力管(溝)要2.00 m，通訊電纜至熱力管(溝)要0.80 m，電纜溝(管)至生活給水管要1.20 m，熱力管(溝)至生活給水管要1.20 m，根據(jù)通常的鋪設順序和規(guī)范規(guī)定，鋪設通訊電纜、電纜溝(管)、熱力管和生活給水管需要4.20 m用地。只要調整一下順序，即按通訊電纜、電纜溝(管)、生活給水管、熱力管的順序鋪設，僅需要3.40 m用地，見圖3。節(jié)約用地19 %?？梢?，合理調整管道鋪設順序，也可以達到節(jié)約用地的目的。

圖3 不同順序鋪設管線占地效果對比Fig.3 Comparison of land occupation of laying pipelines in different orders

4 物流與節(jié)約用地

物流設計是工業(yè)企業(yè)總平面布置的主要內(nèi)容之一。企業(yè)物流一般由4方面組成：①是裝卸點；②是物料種類；③是運輸線路及流向；④是運輸量。工業(yè)企業(yè)廠內(nèi)外物料品種繁多，物料流向復雜，所以如何將原料、生產(chǎn)、成品等各單元有機地進行布置，避免物料折返、迂回運輸，是節(jié)約用地的關鍵。

4.1 物料堆存場地及備品備件庫、成品倉庫面積

企業(yè)內(nèi)綜合原料場、備品備件庫、成品倉庫等用地面積一般會占到全廠用地面積的10 %左右，所以總圖設計人員要合理確定物料堆存時間和堆存量，達到少占土地的目的。

4.2 努力實現(xiàn)物料的“零”距離運輸

企業(yè)廠內(nèi)物料的運輸方式一般有鐵路、道路、膠帶輸送機等幾種，其中鐵路、道路、膠帶運輸通廊等用地約占總用地面積的25 %。所以在設計中，要貫徹物料“零”距離運輸要求，從而減少鐵路、道路、膠帶運輸通廊面積，達到節(jié)約用地目的。在這個過程中，方法多種多樣，如廠房合并、同類物料品種集中堆存、倉庫盡量靠近車間、減少卸料點等。

5 結 語

我國的土地資源是稀缺的，并且存在地區(qū)差異性和土地肥沃性，人多地少的矛盾越來越突出，在工業(yè)企業(yè)的選址、總平面布置以及物流設計中貫徹節(jié)約用地已成為一項國策，作為工程技術設計人員要有節(jié)約用地，保護耕地的思想，合理確定廠址以及廠內(nèi)各單元間的布置形式，充分研究新工藝、新理論，將企業(yè)占地面積減至最小。