未測量場地豎向設(shè)計(jì)方案

李 峰

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410100）

工業(yè)場地豎向設(shè)計(jì)是充分利用和改造自然地形，選擇合理的豎向布置系統(tǒng)，確定廠區(qū)最佳設(shè)計(jì)標(biāo)高，使之既能滿足生產(chǎn)和使用要求，又能達(dá)到減少土方工程量、加快建設(shè)進(jìn)度和節(jié)約基建投資的目的。運(yùn)用谷歌地球和Civil 3D軟件分析未測量場地，可以生成可參考利用的廠區(qū)地形圖，進(jìn)行更合理、更經(jīng)濟(jì)的豎向設(shè)計(jì)。根據(jù)兩種軟件的不同功能，地形圖生成過程包括利用谷歌地球讀取廠區(qū)標(biāo)高、利用Civil 3D軟件生成廠區(qū)地形圖兩部分，生成過程如圖1所示。

圖1 地形圖生成過程

文章通過工程實(shí)例詳細(xì)介紹地形圖生成過程，并運(yùn)用生成的地形圖進(jìn)行廠區(qū)高程分析，對工程項(xiàng)目進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)。

1 工程概況

該工程為吉爾吉斯共和國境內(nèi)新建污水處理廠項(xiàng)目，位于伊賽克湖州喬爾蓬阿塔市西約4.0km處，北靠天山，南臨伊賽克湖。喬爾蓬阿塔市污水處理廠按以統(tǒng)一規(guī)劃、分期建設(shè)、近遠(yuǎn)期結(jié)合，并與供水設(shè)施建設(shè)相配套為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)本期規(guī)模為1.2×104m3/d，遠(yuǎn)期預(yù)留設(shè)計(jì)規(guī)模為1.2×104m3/d。

由于此次設(shè)計(jì)為投標(biāo)前方案設(shè)計(jì)，加之吉方缺乏測量技術(shù)，擬建廠區(qū)沒有地形資料。通過現(xiàn)場踏勘，初步估測廠區(qū)地勢北高南低，自然地形坡度南北向較大，為減少工程量，節(jié)約投資，廠區(qū)豎向擬采用多級臺階布置。此設(shè)計(jì)擬運(yùn)用谷歌地球和Civil 3D軟件輔助生成廠區(qū)地形圖，作為初步方案設(shè)計(jì)輸入資料，以便更合理分析廠區(qū)地勢變化，更科學(xué)指導(dǎo)廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)。

2 地形圖生成過程

2.1 歌地球軟件應(yīng)用

谷歌地球是由谷歌公司開發(fā)的虛擬地球軟件，其將衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在地球三維模型之中，供用戶瀏覽全世界各個角落的高清衛(wèi)星圖片，為用戶獲取空間信息提供新的方法和手段，對工程項(xiàng)目也有強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)功能。

利用谷歌地球軟件主要有三步工作：劃定范圍、布置網(wǎng)格、讀取標(biāo)高。借助經(jīng)緯度定位儀器進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，測量讀取擬建廠區(qū)邊界經(jīng)緯度值并輸入谷歌地球軟件，在谷歌地球軟件中圈定廠區(qū)范圍；在圈定的范圍內(nèi)布置經(jīng)緯線，間距暫定10m，其中緯線標(biāo)記X000、X010、X020…Xhij，經(jīng)線標(biāo)記Y000、Y010、Y020…Ykmn；依次選定標(biāo)記的緯線，選擇“顯示高度配置文件”，在高度配置對話框中讀取經(jīng)緯線交叉點(diǎn)處自然標(biāo)高，然后將經(jīng)緯線和自然標(biāo)高數(shù)據(jù)由谷歌地球?qū)肜L圖軟件形成廠區(qū)網(wǎng)格圖。部分網(wǎng)格如圖2所示。

圖2 廠區(qū)部分網(wǎng)格圖

經(jīng)緯線間距可根據(jù)擬建廠區(qū)地形復(fù)雜程度調(diào)整，間距越小，生成地形圖精度越高，反之越低。為詳細(xì)反映廠區(qū)地形實(shí)際情況，可以在地形突變處增加網(wǎng)格密度。

2.2 CiviI 3D軟件應(yīng)用

Civil 3D軟件是歐特克公司為制造、工程建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)提供的數(shù)字化設(shè)計(jì)和工程服務(wù)軟件。該軟件根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行專門定制，其三維動態(tài)模型不僅有助于設(shè)計(jì)人員加快土木工程、道路、場地土石方、雨水排放系統(tǒng)等工程設(shè)計(jì)進(jìn)程，而且還可以為用戶提供真實(shí)、可視化設(shè)計(jì)方案，幫助用戶做出更科學(xué)的決策。

利用Civil 3D軟件主要有三步工作：定義塊文件、生成曲面地形、豎向分析。將含有自然標(biāo)高的廠區(qū)網(wǎng)格圖在Civil 3D軟件中打開，首先，在經(jīng)緯線交叉點(diǎn)處創(chuàng)建塊，并通過“特性”命令賦予每個塊的高程值。其次，創(chuàng)建新曲面。在“工具空間”對話框中選擇曲面，并創(chuàng)建曲面，在新曲面“定義”→“圖形對象”命令中選擇“添加塊”，將創(chuàng)建的塊全部轉(zhuǎn)化為Civil 3D軟件可以識別高程數(shù)據(jù)的塊文件。最后，檢查生成的塊文件，確定無誤后即可生成地形曲面。

在Civil 3D軟件中，對生成的地形曲面可以進(jìn)行等高線、高程、坡度、坡面箭頭、流域等豎向因素分析。文章根據(jù)廠區(qū)豎向擬采用多臺階布置的特點(diǎn)，主要進(jìn)行高程分析，如圖3所示。

圖3 廠區(qū)高程分析圖

3 豎向設(shè)計(jì)方案

以上述生成的廠區(qū)地形圖作為豎向設(shè)計(jì)輸入資料可知：廠區(qū)地勢北高南低，東西平緩，自然地形標(biāo)高為1698.5～1709.0m，由北至南坡度約8.0%，坡度較陡。結(jié)合工藝方案和高程分析，廠區(qū)豎向采用三級臺階布置。

一級臺階北側(cè)布置，長度為170.0m，寬度為42.5m，設(shè)計(jì)標(biāo)高為1706.0m，主要布置粗、細(xì)格柵、污泥脫水間和變配電間。二級臺階中間布置，長度為170.0m，寬度為45.0m，設(shè)計(jì)標(biāo)高為1703.5m，主要布置CASS池和倉庫。三級臺階布置在南側(cè)，長度為170.0m，寬度為42.3m，設(shè)計(jì)標(biāo)高為1701.0m，主要布置綜合樓、濾布池和接觸消毒池。兩臺階之間高差均采用擋土墻結(jié)合放坡處理。不同臺階四周采用道路聯(lián)通，道路最大縱坡為7.8%，局部人行通道采用踏步聯(lián)接。廠區(qū)平面及豎向布置方案如圖4所示。

圖4 廠區(qū)平面及豎向布置方案圖（單位：m）

4 結(jié)束語

豎向設(shè)計(jì)是總圖運(yùn)輸工作過程中最復(fù)雜的內(nèi)容，其合理與否直接關(guān)乎工程基建投資大小。因此，在設(shè)計(jì)中必須依托完整、準(zhǔn)確的地形圖輸入資料。文章針對前期無測量資料的工程項(xiàng)目，提出運(yùn)用谷歌地球和Civil 3D軟件輔助生成可參考利用的廠區(qū)地形圖的方法，并以此指導(dǎo)項(xiàng)目豎向設(shè)計(jì)，使工程前期方案更加合理、可行。