大型化工項目山地建廠的總圖豎向設(shè)計淺析

中國成達工程有限公司 成都 610041

大型化工項目山地建廠的總圖豎向設(shè)計淺析

鄭國濤*
中國成達工程有限公司 成都 610041

豎向設(shè)計要充分地利用合理的改造原有自然地形，選擇合理的設(shè)計標高，確定建筑場地上各建構(gòu)筑物的高程關(guān)系，使之滿足生產(chǎn)工藝、交通運輸?shù)囊?，并合理的組織地面排水，使之順利排出。在山地建廠確定恰當(dāng)?shù)呢Q向設(shè)計方案尤為重要，本文結(jié)合工程實例對山地建廠的豎向設(shè)計要點及注意事項進行分析。

化工項目 山地建廠 總圖豎向設(shè)計

現(xiàn)代化工企業(yè)，特別是大中型企業(yè)，其工藝過程復(fù)雜，組成規(guī)模龐大，物料搬運品種多，運量大，運輸方式多樣化等，這些特點的存在，對總圖設(shè)計提出了更高的要求?？倛D設(shè)計是在保證生產(chǎn)、滿足工藝和運輸要求前提下，結(jié)合工業(yè)場地的自然條件，合理地確定擬建建構(gòu)筑物、交通運輸線路、工程管線、綠化美化等設(shè)施的位置，使各設(shè)施成為統(tǒng)一的有機整體，并與城市交通運輸網(wǎng)相協(xié)調(diào)[1]。

總圖布置合理才能保證企業(yè)正常、安全、高效率的進行生產(chǎn)和運營。它是決定企業(yè)成功進行生產(chǎn)設(shè)計主要前提，也是影響企業(yè)的整體計劃、土地的使用率和利用率、以及工藝過程通順等的主要因素?？倛D設(shè)計在化工企業(yè)設(shè)計過程中有著重要的作用，而豎向設(shè)計又是總圖設(shè)計的非常重要的組成部分。

1 豎向設(shè)計需要注意的要點

因為山地建廠地形起伏較大，總圖設(shè)計除了要滿足工藝要求的平面位置外，還受到豎向高程關(guān)系的影響。豎向設(shè)計是要充分地利用原有自然地形并進行合理的改造，選擇合理的設(shè)計標高，確定建筑場地上各建構(gòu)筑物的高程關(guān)系，使之滿足生產(chǎn)工藝、交通運輸?shù)囊?，并合理的組織地面排水。山地建廠在總圖豎向設(shè)計需要注意的要點：

(1)實地勘察，收集相關(guān)資料。通常總圖專業(yè)會在項目前期介入，到項目現(xiàn)場實地勘察，與業(yè)主和相關(guān)人員進行前期溝通，收集相關(guān)設(shè)計資料。山區(qū)場地分析的重點：① 地形地貌分析：確認地形高差，分析地勢走向、地貌特點；② 地質(zhì)水文分析：了解地質(zhì)構(gòu)造，水文上應(yīng)了解水質(zhì)、水位高低、匯水面積、洪水位等；③ 交通分析：分析工程周圍道路、鐵路、水運交通運輸條件[2]。細致的前期調(diào)研工作是開展總圖設(shè)計非常重要的前提，所收集到的資料對科學(xué)分析和確定總圖設(shè)計至關(guān)重要。

(2)熟悉工藝流程圖、結(jié)合交通運輸進行設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)了解工程的物流方向、物流量大小、物料種類等特點，充分利用現(xiàn)有地形地貌，選擇最優(yōu)的物流路線，使得物流運輸跟地形地勢走向一致。并與廠外道路很好的銜接，從而減小物流運輸距離和降低提升高度，減小能耗，達到節(jié)能目的。

(3)充分利用地形、地質(zhì)條件。根據(jù)廠區(qū)場地地形特征，合理布置。相對平坦地區(qū)，主要生產(chǎn)車間長邊宜與地形等高線平行布置或成一定角度，以利于場地排水和減少場地土石方挖填量。對于坡地地形，建筑形狀可靈活多變，同一座廠房內(nèi)也可設(shè)置臺階或做成斜坡地坪。地下水位高的地段，可設(shè)置成填方并布置荷載輕的廠房、堆場[2]。

(4)豎向設(shè)計要與土石方計算過程相結(jié)合。豎向布置應(yīng)當(dāng)充分地利用地形進行合理改造，盡量使場地土石方挖填量最小。仔細研究地形圖，統(tǒng)一考慮廠區(qū)內(nèi)土方平衡問題，了解土質(zhì)情況，結(jié)合土壤松散系數(shù)、壓實系數(shù)的影響，盡量使整個廠區(qū)挖填接近平衡。避免部分地段取棄土困難或重復(fù)挖填土的現(xiàn)象。土方量過大，挖填不平衡，運距不合理等都會導(dǎo)致工程量增加。

(5)場地標高應(yīng)高于歷史最高洪水位，并應(yīng)有完善、有效的雨水排水系統(tǒng)。根據(jù)場地地形特點、結(jié)合廠區(qū)所在地區(qū)的雨水排放方式、建筑密度、環(huán)境衛(wèi)生要求、地質(zhì)和氣候條件等因素，合理選擇暗管、明溝、地面自然排滲等排水方式劃分場地匯水面積和排水區(qū)域，并組織場地排水系統(tǒng)，使地面雨水通過最快捷路徑排出場外。場地排水坡度應(yīng)滿足規(guī)范要求，通常廠區(qū)整平坡度一般應(yīng)不小于5‰，困難地段不宜小于3‰。還需注意的是，山地建廠，場地上應(yīng)設(shè)置排洪溝以阻止場外山坡雨水流入場內(nèi)[3]。截洪溝不應(yīng)穿過廠區(qū)，當(dāng)確有困難，必須穿越時，應(yīng)從管線、鐵路、道路較少和建構(gòu)筑物密集程度較小的地段穿越，穿過地段的截水溝應(yīng)加鋪砌，并應(yīng)確保廠區(qū)不受水害。

(6)山區(qū)建廠設(shè)計地面連接形式通常采用混合式。廠區(qū)臺階數(shù)不宜過多，可分成主臺階和輔助臺階。在主臺階上可布置對全廠生產(chǎn)運輸有重大影響的生產(chǎn)車間和設(shè)施，輔助臺階則可布置一般性的建構(gòu)筑物、堆場和輔助設(shè)施等，合理分臺階，既方便生產(chǎn)，又便于交通運輸和管網(wǎng)敷設(shè)。

2 總圖豎向設(shè)計分析

以重慶某大型化工項目總圖設(shè)計為例，對總圖豎向設(shè)計中應(yīng)重點考慮的問題進行分析。

本項目位于涪陵區(qū)白濤鎮(zhèn)王家壩，王家壩屬于白濤鎮(zhèn)丘陵盆地內(nèi)的襲奪溝谷堆積平壩。平壩呈南北延伸的柳葉形，長750m，寬200～300m，海拔高196m。王家壩為第四紀地質(zhì)，具有明顯的“二元結(jié)構(gòu)”?；鶐r埋藏深度8～12m。項目周圍地區(qū)主要含水層是下伏基巖的裂隙、巖溶含水層和第四紀底部的砂礫巖含水層，水位深0.5～1.2m。地震基本烈度屬于VI度區(qū)。

本工程廠區(qū)占地面積約為150000m2。本項目廠區(qū)分五個區(qū)：生產(chǎn)裝置區(qū)、輔助生產(chǎn)裝置區(qū)、廠前區(qū)、維修區(qū)、污水處理區(qū)。生產(chǎn)裝置區(qū)主要由合成氨裝置、尿素裝置組成，是廠區(qū)的核心部分，將其集中布置在廠區(qū)的中部，合成氨裝置和尿素裝置呈一字形排列，由主管廊相連接。合成氨裝置的北側(cè)(設(shè)計北)布置有控制樓、變電所。尿素儲運及包裝布置在尿素裝置的南側(cè)(設(shè)計南)，工藝流程順暢，棧橋線路短捷。

項目豎向布置充分利用了地形，選擇相適宜的豎向布置形式，合理確定建構(gòu)筑物和道路的標高，保證生產(chǎn)運輸?shù)倪B續(xù)性。恰當(dāng)?shù)乩?、適應(yīng)和改造自然地形條件，創(chuàng)造多種形式的豎向布置手法，力爭減少建設(shè)工程量，減少土石方挖填量。通過多種方案對比，權(quán)衡階梯布置高差會對運輸?shù)挠绊?，本項目最終采用了平坡式布置方式。創(chuàng)造穩(wěn)定的場地和建筑地基及簡化基礎(chǔ)的條件。應(yīng)使場地排水暢通，并注意防洪防澇。力求減少土石方挖填和往返運輸工程量，創(chuàng)造迅速完成土石方施工的條件。充分考慮廠區(qū)標高與周圍場地的銜接與協(xié)調(diào)。

項目處在山溝地段，東西兩側(cè)均為近百米山體。在西南地區(qū)，雨水較為豐富，為了預(yù)防洪水災(zāi)害，在廠區(qū)中間位置以暗箱式排水涵的形式，保留了原有的自然泄洪溝在遇到洪水災(zāi)害時起到泄洪通道的作用，提高了抵御洪水侵害的能力，保障了工程項目的安全。因地形所限，廠區(qū)總圖將主要生產(chǎn)裝置(合成氨及尿素)、辦公樓及公用工程、控制室、變電所等，布置在泄洪溝北側(cè)(設(shè)計北)。將山體削出近600m長、150m寬的臺地。另將尿素散裝庫、罐區(qū)、液氨庫、維修、配氣站等布置在泄洪溝南側(cè)(設(shè)計南)，同樣需將山體削出近100m寬、500m長的臺地，兩臺地以道路相連，使廠區(qū)總寬可達250m左右，以滿足安裝、生活、安全、消防及儲運要求。重慶某大型化工廠具體總平面布置見圖1。

經(jīng)過廠區(qū)的土方計算，填方量為7554000m3，挖方量為775900m3，填挖方量基本平衡。

根據(jù)土方平衡計算結(jié)果，結(jié)合考慮新建廠區(qū)與周圍道路的銜接與協(xié)調(diào)，廠區(qū)的標高基本為217.25m。該廠豎向?qū)⒉捎闷狡率讲贾梅绞?，采取組織排水，通過道路排水匯入雨水總管。兩側(cè)開方山體也做好截洪溝及山體挖方邊坡的穩(wěn)定措施，廠區(qū)周邊設(shè)置了天溝收集周圍山坡的雨水，避免廠區(qū)受到山體雨水的沖刷影響。

3 結(jié)語

豎向設(shè)計是規(guī)劃場地設(shè)計中一個重要的組成部分，它與總平面布置密切聯(lián)系而不可分割。豎向布置應(yīng)當(dāng)滿足生產(chǎn)工藝和交通的要求，并為其創(chuàng)造良好的條件。豎向布置應(yīng)當(dāng)充分地利用地形和合理的改造地形，力求場地土石方挖填量最小。盡量使整個廠區(qū)挖填接近平衡。各車間、裝置之間是相互聯(lián)系的，尤其是相鄰車間在生產(chǎn)上的聯(lián)系更為密切。因而生產(chǎn)工藝會對場地豎向布置和臺階寬度均有重大的影響和嚴格的要求，如相鄰車間應(yīng)考慮布置在同一臺階或相鄰階梯上，以避免豎向布置給生產(chǎn)、施工及運輸和消防帶來的不便和不必要的浪費。

圖1 重慶某大型化工廠的總平面布置

場地豎向設(shè)計的合理與否，直接影響到整個建設(shè)用地使用性能的利用程度，同時會造成工程量的大小變化，影響工程的經(jīng)濟效益。充分利用和改造場地的自然地形，選擇合理的豎向布置系統(tǒng)，確定場地的最佳設(shè)計標高，使之既能滿足生產(chǎn)和使用要求，又能達到土方挖填量最少、加快建設(shè)進度和節(jié)約基建投資的目的[1]。

1 雷 明.工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

2 熊立平.淺談山地建廠的總圖豎向設(shè)計分析[J].科學(xué)咨詢:科技·管理, 2011 (8) :74-75.

*鄭國濤：總圖工程師。2003年畢業(yè)于南陽理工學(xué)院城鎮(zhèn)建設(shè)專業(yè)。一直從事總圖設(shè)計工作。聯(lián)系電話：(028)65537009，

E-mail：zhengguotao@chengda.com。

2016-09-13)