山頂布置油氣站場的等高線設(shè)計方法探討

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長慶油氣站場很多位于遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)山區(qū)，地形復(fù)雜，尤其在黃土高原地區(qū)更是溝壑縱橫，支離破碎[1-2]，山頂建站比較常見。

山頂?shù)牡匦翁攸c是中間高、四周低，這種場地對于工藝聯(lián)系緊密的油氣站場來說，很不好利用，一般都是采用削山頭的方式得到足夠的建設(shè)場地。但是所削場地若沒有與站場很好地結(jié)合，不僅會因為大填大挖增加站場投資，而且還可能造成場地的安全隱患[1]。所以，找到與地形最大程度契合的總圖設(shè)計方法是關(guān)鍵，現(xiàn)在國內(nèi)還沒有對這一問題的方法研究，下面將針對此類地形的總圖設(shè)計方法進(jìn)行探討。

1 總圖設(shè)計方法

總圖設(shè)計最核心的內(nèi)容是站場平面和豎向的設(shè)計，合理的設(shè)計不僅取決于平面布置，而且與豎向設(shè)計關(guān)系極大[3]，在豎向設(shè)計時，反過來對平面布置進(jìn)行檢驗，如果二者不協(xié)調(diào)，還必須對平面進(jìn)行調(diào)整[4]。原始地形在設(shè)計中是用地形等高線來表達(dá)的，要使總圖設(shè)計與地形最大程度的契合，就是要站場平面、豎向與原始地形等高線最大程度地契合，從等高線入手進(jìn)行總圖設(shè)計是最高效、集約、目標(biāo)最明確的方式。下面從等高線入手，對平面、豎向這兩個方面的設(shè)計方法進(jìn)行闡述。

1.1 山頂?shù)匦蔚恼緢銎矫娌贾?/h3>

山頂?shù)匦蔚钠矫娌贾檬强倛D設(shè)計中最重要的一環(huán)，要從細(xì)微處著手，避免不必要的填挖[5-6]，最大程度地利用場地空間。山頂上布置站場要抓住兩個要素，一是站場的平面形狀，二是站場位置的確定。

1.1.1 根據(jù)等高線形狀布置站場平面

山頂在地形圖上表示為多圈閉合等高線，等高線高度由內(nèi)向外降低，且每個山頭的等高線都有其獨一無二的形狀，所以山頂布站不能套用，要從擬建山頭的具體條件出發(fā)調(diào)整站場的平面形狀[7]。

首先根據(jù)站場大小暫定其中一條閉合等高線為參考等高線，根據(jù)這條等高線調(diào)整站場的平面形狀，目的是既能讓整個站場平面位于參考等高線內(nèi)，又能最大限度地利用好線內(nèi)空間。隨著平面的調(diào)整，暫定的參考等高線可以更換，選擇的閉合等高線高程越高，說明場地利用率越高，土方量越小，與地形融合程度也越高，但也意味著站場可利用的場地面積變小了。

山頂閉合等高線有圓形、長形、水滴形、葫蘆形等，平面根據(jù)各異的等高線形狀也是要不斷調(diào)整變化。不用追求橫平豎直，四四方方[8]，盡量使站場邊緣都壓在暫定的閉合參考等高線上，然后看等高線內(nèi)部空間是否利用充分，若沒有，更換更高的閉合等高線為暫定參考等高線，依據(jù)前面方法繼續(xù)調(diào)整平面形狀，直至安全、經(jīng)濟、工藝等方面都達(dá)到最優(yōu)。這一步很關(guān)鍵，它直接關(guān)系到最后站場建設(shè)的安全、經(jīng)濟及生產(chǎn)的方便、有效，必須耐心調(diào)整，進(jìn)行多種方案對比。

站場平面調(diào)整不僅要根據(jù)等高線調(diào)整外部邊界，也要兼顧站內(nèi)工藝，做到雙贏。

根據(jù)參考等高線形狀，選擇能夠大面積利用的場地布置工藝聯(lián)系緊密、不便拆分的大區(qū)塊；狹小場地則布置工藝聯(lián)系較少、可拆分的建構(gòu)筑物。除此之外，平面形狀調(diào)整還要兼顧分區(qū)、風(fēng)向、交通等其他因素。

1.1.2 平面位置的確定

首先要把平面擺放在與站場最貼合的參考等高線內(nèi)，除此之外，站場的位置還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行一些微調(diào)。

為了場地雨水能夠快速流走，站場場地平整時是有坡度的，這使得場地邊緣的標(biāo)高是隨著坡度而變化的。擺放時要考慮以上因素，在站場高程最高的地方，邊界控制在參考等高線內(nèi)部；在站場最低的地方則可跨越參考等高線，根據(jù)場地邊緣標(biāo)高，選擇低高程的參考等高線；而位于中間高程的站場邊緣則可在兩參考等高線中間緩慢過渡。

擺放平面時還要注意邊坡的緩陡情況，對于非常陡峭的山坡，考慮站場場地的穩(wěn)定性，不建議在邊坡上做填方，所以站場邊界控制在參考等高線內(nèi)部；若邊坡比較緩，能夠考慮一定的填方，站場邊界可以跨過參考等高線。

站場平面布置時最常用的處理方式是旋轉(zhuǎn)和切角，這兩種方式用最小的代價使站場與地形得到更好的契合效果。

1.2 山頂?shù)匦蔚恼緢鲐Q向布置

豎向布置主要是對豎向形式和平整場地標(biāo)高的確定。豎向形式分為平坡式和臺階式[9-10]，場地的豎向形式為平坡式時，場地標(biāo)高的確定主要是參考站場外部最貼合的等高線的高程。若原始地形坡度非常陡峭，站場邊緣不考慮填方，則可直接取參考等高線高程為場地大致標(biāo)高。若原始地形坡度較緩，站場邊緣可考慮適當(dāng)填方，則場地標(biāo)高可在參考等高線的高程上抬高，抬高時注意邊緣填方高度與站內(nèi)建構(gòu)筑物的填方高度需在安全范圍內(nèi)（圖1）。

圖1 場地標(biāo)高與原始邊坡關(guān)系Fig.1 Relation between site elevation and original slope

1.3 臺階式豎向形式的站場布置

山頂站場的豎向形式一般都是平坡式，當(dāng)站場的選用場地為山頂?shù)钠膱龅貢r，也可采取臺階式布置。

臺階式豎向形式較為復(fù)雜，首先要結(jié)合平面劃分臺階界限。臺階劃分的時候要結(jié)合工藝，最好不要將自流物質(zhì)上游的設(shè)備擺放在低臺階。一般高臺階區(qū)域面積較大，適合布置聯(lián)系緊密的大面積區(qū)塊；而低臺階由于利用面積有限，布置關(guān)系相對松散的設(shè)備。

高臺階平面布置在以山頭為中心的閉合等高線內(nèi)部，它的總圖設(shè)計過程與前述平坡式總圖設(shè)計過程相同，都是先根據(jù)閉合等高線形狀多次調(diào)整平面形狀，然后找到最貼合的參考等高線，擺放合適位置，確定場地標(biāo)高。

因為低臺階等高線與山頂?shù)雀呔€形式不同，因此低臺階區(qū)域的總圖設(shè)計略有不同。低臺階區(qū)域一般位于山坡位置，等高線為多條大致平行的非閉曲線，等高線高度由一邊向另一邊降低。平面調(diào)整時，盡量選擇窄長的形狀且平行等高線布置，目的是使低臺階區(qū)域盡量少的跨越等高線數(shù)量，減小臺階之間的高差。低臺階區(qū)域的場地標(biāo)高要參考貼合站場邊緣的最低等高線高程，同時要注意高低臺階之間的高差在道路的允許范圍之內(nèi)。

2 應(yīng)用實例

某聯(lián)合站位于陜北黃土地區(qū)，擬建場地在山頂，周邊山坡大多非常陡峭，且多沖溝。下面用等高線法對站場進(jìn)行總圖設(shè)計。

2.1 根據(jù)等高線形狀調(diào)整平面

聯(lián)合站包括罐區(qū)、集輸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、供熱區(qū)及水處理區(qū)五個功能區(qū)域。先對這幾個區(qū)域進(jìn)行組合形成標(biāo)準(zhǔn)平面，再對標(biāo)準(zhǔn)平面旋轉(zhuǎn)、切角進(jìn)行一次調(diào)整，擺放合適位置，找到站場外側(cè)最貼合的參考等高線（如圖2所示：站場外側(cè)黑色等高線即是調(diào)整后的參考等高線）。可以看到，標(biāo)準(zhǔn)平面的參考等高線內(nèi)部還有許多未被利用的空白場地，所以需要對站場進(jìn)行深入調(diào)整。對平面再進(jìn)行一次、二次調(diào)整，一般調(diào)整次數(shù)很多，但本文僅展現(xiàn)二次代表性調(diào)整。同時根據(jù)站場調(diào)整界限，選取合適的參考等高線。調(diào)整后的平面隨等高線形狀變化，且參考等高線選取高程越來越高，參考等高線內(nèi)部空間利用也越來越充分。

圖2 站場平面隨參考等高線形狀變化圖Fig.2 Diagram of station plane changing with reference contour shape

2.2 細(xì)部調(diào)整平面位置

本站場外側(cè)邊坡較陡，站場邊緣均位于最終參考等高線內(nèi)部。

站場坡向東北角，因此站場東北側(cè)邊緣為最低點，站場邊緣靠近參考等高線；西南側(cè)為最高點，站場邊緣與參考等高線留有一定余地（圖3）。

圖3 場地坡向與站場位置關(guān)系圖Fig.3 Diagram of relation between slope direction and station position

原始地形坡度陡峭，站場邊緣不考慮填方，所以直接取參考等高線高程為場地東北側(cè)最低點高程。

2.3 經(jīng)濟技術(shù)對比

從圖4可以看出標(biāo)準(zhǔn)平面與兩次調(diào)整的參考等高線關(guān)系，下面對最初方案的標(biāo)準(zhǔn)平面參考等高線與最終方案的二次調(diào)整參考等高線進(jìn)行量化比較。

通過對比可見，最終方案比最初方案的面積共減少了19 044 m2，土方量共減少了264 819 m3，大大地節(jié)約了工程的投資費用。

圖4 參考等高線對比Fig.4 Contrast of referenced contour line

3 結(jié)束語

等高線設(shè)計法是在多年的設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出的實用、易于操作的總圖設(shè)計方法。本方法的設(shè)計過程總結(jié)如下：

（1）調(diào)整平面布置使參考等高線內(nèi)部空間利用最充分，并且找到最貼合站場的參考等高線。

（2）根據(jù)平整的場地坡度及周邊山坡的緩陡情況，細(xì)部調(diào)整平面位置，使站場的布置更合理。

（3）根據(jù)原始地形陡緩情況確定站場場地的大致標(biāo)高。

利用本方法的總圖設(shè)計不但提高了項目建設(shè)的經(jīng)濟、安全性，同時也提高了站場的設(shè)計效率。