崔寧波

(貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)呈現(xiàn)出向集約化、設(shè)備大型化發(fā)展的態(tài)勢，工業(yè)企業(yè)對建設(shè)用地也提出了更高的要求?？紤]到環(huán)保、城市發(fā)展以及傳統(tǒng)工業(yè)更趨近資源產(chǎn)地等方面，設(shè)計場地處在不太理想的用地范圍內(nèi)也是很常見的事情。在用地面積、地形坡度和地質(zhì)條件滿足不了我們的期望時，我們就不得不在場地設(shè)計的過程中考慮豎向設(shè)計了，尤其是在地勢有較大起伏、相對高度也大的建設(shè)場地，更應(yīng)結(jié)合總平面，利用豎向設(shè)計合理規(guī)劃場地的各種地形，在充分利用場地的地形條件的基礎(chǔ)上再加以合理的改造，做出有較高標(biāo)準(zhǔn)，并且能達到項目要求的功能設(shè)計要求、節(jié)約項目投資的設(shè)計方案。

豎向設(shè)計的好壞與否直接影響了項目對場地的利用率、場地建設(shè)成本、項目推進的速度、項目的運營等要素。根據(jù)建構(gòu)筑物的布置要求和運輸線路的整體規(guī)劃，運用豎向設(shè)計的思路，結(jié)合場地的具體地形條件，靈活地對場地進行改造，不難實現(xiàn)山坡地、河灘地成為適宜的建筑場地的效果。工業(yè)場地標(biāo)高合理確定，可以減少場平工程量，確保工廠安全，加快建設(shè)進度，節(jié)約開發(fā)費用。由此可見，對工業(yè)場地做好豎向設(shè)計不僅完成了合理利用經(jīng)濟的要求，也達到了經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的目標(biāo)。

1 現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)場地豎向設(shè)計的基本任務(wù)

(1)選擇場地以何種方式進行豎向布置，規(guī)劃確定適合的標(biāo)高，盡量減少對土石的使用，同時兼顧交通及生產(chǎn)的需求；

(2)擬定場地的排水系統(tǒng)，確保地面的雨水能夠順利排出；

(3)合理規(guī)劃并確定構(gòu)筑物體、建筑物以及露天場地的標(biāo)高，同時也要確認(rèn)外部道路及排水系統(tǒng)等的標(biāo)高，以確保場地內(nèi)部外部能夠相互銜接；計算出場地需要挖掘以及填埋土石的方量，由此確定場地的土石挖掘填埋方案，盡量做到本地挖掘在本場地填埋，以避免資源的浪費；

(4)確定出場地內(nèi)由于挖掘和填埋所需要的護坡和擋石墻等。

2 企業(yè)場地的豎向設(shè)計形式

2.1 水平式

當(dāng)場地的整體地下較為平緩，沒有較大坡度時，可以選擇將整個場地安排到同一個水平面上，這樣的布置方式有所需土方量較小，但是占地面積較大的特點。

2.2 臺階式

若地形為坡度較大的陡坡時，工業(yè)場地應(yīng)布置成臺階式，合理規(guī)劃臺階高度寬度、連結(jié)，豎向排水及運輸聯(lián)系等問題。臺階式布置方式的特點是可以減少工程量，縮減成本，而且物料可以借助坡度進行自重運輸。

2.3 混合式

當(dāng)場地中既有比較平坦的區(qū)域，又有坡度較大的地方時，我們就可以根據(jù)場地的實際情況，將整個場地劃分為水平式和臺階式交替的多個區(qū)域，每個區(qū)域有不同的坡度和水平高度，這樣的設(shè)計形式最大程度地利用了當(dāng)?shù)氐牡匦苇h(huán)境，同時也比較節(jié)省工程的工作量，見圖1。

圖1 某工廠混合式豎向設(shè)計圖Fig.1 Hybrid vertical design of a plant

3 工業(yè)場地豎向設(shè)計的5種原則

3.1 合理利用場地的自然地形

在設(shè)計方案前需充分考察場地的地形條件，結(jié)合企業(yè)對場地的需求，利用場地的天然條件，結(jié)合地形條件進行設(shè)計，有效減少整個工程的土建工程量。同時，充分認(rèn)識到場地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，做好對應(yīng)的設(shè)計，避免因為對地質(zhì)的考察不清楚而引起塌方或者山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 保障場地在使用期間的安全需求

充分考慮建、構(gòu)筑物的安全需求，滿足規(guī)范、各類技術(shù)規(guī)程和使用期間的安全及穩(wěn)定。

3.3 滿足生產(chǎn)工業(yè)對高程的要求

不同性質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)工藝所要求的場地高程也不同，比如一般的制造業(yè)廠區(qū)，各建筑單體之間的聯(lián)系較為緊密，而且都依靠道路運輸，對于場地的平整度要求比較高；相對來說，煤炭等礦山業(yè)，為了方便運輸原料及物料，最好布置有一定坡度的坡地來展開廠區(qū)的主要運輸工藝過程，并采取階梯布置。

3.4 合理減少土石方工程量

首先，場地的豎向布置應(yīng)做到因地制宜，因勢利導(dǎo)，采取合理的布置形式以及建筑物的設(shè)計標(biāo)高，減少土方石工程量，平衡填、挖工程量；其次，應(yīng)避免過于貼近山體，減少擋土墻、護坡工程等建、構(gòu)筑物的工程量。

3.5 保障場地排水需求

要保證場地的排水功能正常運作，在設(shè)計排水管道時盡量多設(shè)計使用自流管線，以達到雨水能自然排放的要求，同時也要配合周圍排水設(shè)施的標(biāo)高。尤其是設(shè)計坡地場地時，要考慮到防洪、排洪的問題，避免場地被洪水淹沒。

4 工業(yè)企業(yè)豎向設(shè)計步驟及優(yōu)化創(chuàng)新

以氧化鋁廠為例，之前為國企服務(wù)時，業(yè)主通常會明確界定工廠的生產(chǎn)規(guī)模、主體設(shè)備、工藝方法等；設(shè)計方再在一片較為開闊的地域范圍內(nèi)選擇工廠的地址，廠區(qū)的規(guī)模以及劃定廠區(qū)的用地等。如今，鋁工廠主要是以民營企業(yè)為主，與國企不同，民營企業(yè)只能在規(guī)定的范圍內(nèi)完成選址和廠區(qū)建設(shè)，企業(yè)需要考慮的就是在有限的區(qū)域內(nèi)達到最大的經(jīng)濟效益。

4.1 準(zhǔn)備工作

前期需要收集到建設(shè)場地在此時的現(xiàn)狀圖和1：500或1：1 000的現(xiàn)狀圖，如果是要考慮防洪能力的話，比例還需要進一步擴大，以統(tǒng)計徑流匯水面積；在豎向設(shè)計之前，應(yīng)準(zhǔn)確掌握道路布置圖和總平面布置圖，若施工場地有單獨的場地道路，也要掌握道路的縱斷面圖、平面圖和橫斷面圖等設(shè)計條件；此外還需要施工場地附近的水文情況和地理情況的資料，以方便對可能發(fā)生的暴雨、洪水或相關(guān)的氣質(zhì)災(zāi)害做提前的布置應(yīng)對。

4.2 確定場地的豎向布置形式

豎向設(shè)計的合理性決定了生產(chǎn)廠區(qū)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)規(guī)模、工程能帶來的經(jīng)濟收益等。比如氧化鋁廠中的生產(chǎn)材料和成品主要依靠傳送帶和管道來運輸，因此可以多考慮高度差，盡量減少傳送帶的豎直傳送高度以節(jié)約運輸成本。比如氧化鋁廠的分解車間，是由一組串聯(lián)的分解槽組成，利用每段分解槽之間的高差引導(dǎo)料漿利用重力勢能自己往下流，以此來進入下一道工序中，因此我們在進行豎向設(shè)計時要盡量結(jié)合當(dāng)?shù)胤降乩憝h(huán)境來確定豎向布置形式，達到降低土地成本，提高經(jīng)濟效益的最終目的。

4.3 確定平土標(biāo)高及平衡土方

首先在確定土方平整方案及標(biāo)高之前，要考慮到4個因素：①廠址是否臨近河流湖泊或者大海，以防工廠被水淹沒，同時廠區(qū)的的地表高度都需要比計算出的洪水高度加上浪的高的高度還要再高0.5 m；②場地坡度保持在0.3 %以內(nèi)，使雨水從倉庫、堆場及倉庫排向路面或周邊的排水設(shè)施，滿足場地的正常排雨水需求；③盡可能地減少土石工程量，提高場地的平整的經(jīng)濟性與合理性；④考慮與廠區(qū)相鄰的其他廠區(qū)的標(biāo)高，廠外附近的道路的標(biāo)高，以及附近很多非常規(guī)單位的標(biāo)高等等。

分析考慮完上述的幾個要素后，還需要對整個場地的土方進行計算，以此得出場地具體的標(biāo)高。通常來說，除了場地整平的土石方外，在計算過程中還應(yīng)考慮到地下構(gòu)筑物、管線地溝、帶路、排水溝等工程所產(chǎn)生的多余土方，較松軟的余土和濕陷部分的土地所造成的土方缺失。如果場地的土石方不能達到平衡，需要從外界運輸或者往外運輸?shù)脑?，要兼顧土石方本身平衡和取、棄土場地的運距、交通等條件，否則是不會達成預(yù)期要求的。由于填土需要分層碾壓、夯實，時間成本和人工成本高，工作內(nèi)容細碎繁瑣，而且必須強化建筑本身的基礎(chǔ)，把挖掘出來的土方運輸?shù)酵饷?，雖然運輸?shù)木嚯x更長了，但是計算下來總體的費用卻比在廠區(qū)內(nèi)平衡更低，因此雖然在費用上差別不大，由于對生態(tài)的保護，對農(nóng)業(yè)、城市發(fā)展的有利影響，有效地縮短工地，從整體來看，也是合理的。

在計算場地土方石工程量是要正確協(xié)調(diào)“挖”與“填”的關(guān)系，要以盡量少挖盡量少填為基礎(chǔ)，最好讓場地內(nèi)的挖掘填埋達到平衡，若無法平衡，則需要做到多挖掘少填埋。當(dāng)場地的地形有較大的起伏，情況較為特殊以至于必須要有大量的挖掘和填埋的時候，要盡量在達到工程要求的基礎(chǔ)上少挖少填，努力達到兩者的平衡。這樣設(shè)計主要還是因為填方相較而言更加不穩(wěn)定，大量的填方極有可能造成建筑的基礎(chǔ)變深，增加不必要的工程量。而相對而言挖方就沒有這方面的問題，即使把挖出來的土方運輸?shù)酵饷?，成本也相對來說更低，因此在考慮土方工程的時候，盡量做到多挖少填，以此來控制工程的造價。

4.4 細化道路和建、構(gòu)筑物豎向設(shè)計

道路的豎向設(shè)計要以場地豎向布置的為基礎(chǔ)，道路豎向設(shè)計有著至關(guān)重要的作用。在類似氧化鋁廠的化工工程場地中，常選用與城市道路相同的道路設(shè)計方案，而設(shè)計最重要的就是最終確定出一個適合的道路坡道。要達到這個目的，我們就需要在各個坡度變化點的設(shè)計高程，再不斷地對其進行測試，以達到設(shè)計要求。在道路的豎向設(shè)計過程中，要充分考慮幾個方面：①確保場地正常排除雨水，每個區(qū)塊場地至少要與低于自身320 m以上的道路相連，方便雨水能順利排到周邊的排水設(shè)施；②滿足場地運輸車輛的爬坡要求，道路的坡度控制在7以內(nèi)，視情況而定；③道路的豎向設(shè)計適宜應(yīng)用鋸齒式坡度的布置形式，首先是方便排水，雨水自流匯集并排入排水系統(tǒng)。

建構(gòu)筑物豎向布置的前提是場地的豎向設(shè)計以及道路的豎向設(shè)計，在設(shè)計中會以主體建筑所在場地或中心道路的標(biāo)高作為基礎(chǔ)在此的基礎(chǔ)上再結(jié)合其他建筑的具體需求和場地地形條件進行增加標(biāo)高或減小標(biāo)高，達到設(shè)計的目的。

5 結(jié) 語

綜上所述，在總圖設(shè)計工程中，總圖豎向布置設(shè)計是其中很重要的一環(huán)，關(guān)系著工藝流程、管線走向、排水、資金以及工廠的長遠發(fā)展，且要考慮地質(zhì)、水文等眾多因素，是一個細致繁雜的工作。因此，研究總圖豎向布置優(yōu)化設(shè)計方案具有重要的現(xiàn)實意義，在實際應(yīng)用中，要細致斟酌各方面因素，更好地為企業(yè)服務(wù)。