淺談我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)場(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)

崔寧波

(貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 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(shì)，工業(yè)企業(yè)對(duì)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(jì)場(chǎng)地處在不太理想的用地范圍內(nèi)也是很常見(jiàn)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(shí)，我們就不得不在場(chǎng)地設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮豎向設(shè)計(jì)了，尤其是在地勢(shì)有較大起伏、相對(duì)高度也大的建設(shè)場(chǎng)地，更應(yīng)結(jié)合總平面，利用豎向設(shè)計(jì)合理規(guī)劃場(chǎng)地的各種地形，在充分利用場(chǎng)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(dá)到項(xiàng)目要求的功能設(shè)計(jì)要求、節(jié)約項(xiàng)目投資的設(shè)計(jì)方案。

豎向設(shè)計(jì)的好壞與否直接影響了項(xiàng)目對(duì)場(chǎng)地的利用率、場(chǎng)地建設(shè)成本、項(xiàng)目推進(jìn)的速度、項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)等要素。根據(jù)建構(gòu)筑物的布置要求和運(yùn)輸線路的整體規(guī)劃，運(yùn)用豎向設(shè)計(jì)的思路，結(jié)合場(chǎng)地的具體地形條件，靈活地對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行改造，不難實(shí)現(xiàn)山坡地、河灘地成為適宜的建筑場(chǎng)地的效果。工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高合理確定，可以減少場(chǎng)平工程量，確保工廠安全，加快建設(shè)進(jìn)度，節(jié)約開(kāi)發(fā)費(fèi)用。由此可見(jiàn)，對(duì)工業(yè)場(chǎng)地做好豎向設(shè)計(jì)不僅完成了合理利用經(jīng)濟(jì)的要求，也達(dá)到了經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的目標(biāo)。

1 現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

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

(2)擬定場(chǎng)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(chǎng)地的標(biāo)高，同時(shí)也要確認(rèn)外部道路及排水系統(tǒng)等的標(biāo)高，以確保場(chǎng)地內(nèi)部外部能夠相互銜接；計(jì)算出場(chǎng)地需要挖掘以及填埋土石的方量，由此確定場(chǎng)地的土石挖掘填埋方案，盡量做到本地挖掘在本場(chǎng)地填埋，以避免資源的浪費(fèi)；

(4)確定出場(chǎng)地內(nèi)由于挖掘和填埋所需要的護(hù)坡和擋石墻等。

2 企業(yè)場(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)形式

2.1 水平式

當(dāng)場(chǎng)地的整體地下較為平緩，沒(méi)有較大坡度時(shí)，可以選擇將整個(gè)場(chǎng)地安排到同一個(gè)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(diǎn)。

2.2 臺(tái)階式

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

2.3 混合式

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

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

3 工業(yè)場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)的5種原則

3.1 合理利用場(chǎng)地的自然地形

在設(shè)計(jì)方案前需充分考察場(chǎng)地的地形條件，結(jié)合企業(yè)對(duì)場(chǎng)地的需求，利用場(chǎng)地的天然條件，結(jié)合地形條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效減少整個(gè)工程的土建工程量。同時(shí)，充分認(rèn)識(shí)到場(chǎng)地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，做好對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，避免因?yàn)閷?duì)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(chǎng)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(duì)高程的要求

不同性質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)工藝所要求的場(chǎng)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(yùn)輸，對(duì)于場(chǎng)地的平整度要求比較高；相對(duì)來(lái)說(shuō)，煤炭等礦山業(yè)，為了方便運(yùn)輸原料及物料，最好布置有一定坡度的坡地來(lái)展開(kāi)廠區(qū)的主要運(yùn)輸工藝過(guò)程，并采取階梯布置。

3.4 合理減少土石方工程量

首先，場(chǎng)地的豎向布置應(yīng)做到因地制宜，因勢(shì)利導(dǎo)，采取合理的布置形式以及建筑物的設(shè)計(jì)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(guò)于貼近山體，減少擋土墻、護(hù)坡工程等建、構(gòu)筑物的工程量。

3.5 保障場(chǎng)地排水需求

要保證場(chǎng)地的排水功能正常運(yùn)作，在設(shè)計(jì)排水管道時(shí)盡量多設(shè)計(jì)使用自流管線，以達(dá)到雨水能自然排放的要求，同時(shí)也要配合周圍排水設(shè)施的標(biāo)高。尤其是設(shè)計(jì)坡地場(chǎng)地時(shí)，要考慮到防洪、排洪的問(wèn)題，避免場(chǎng)地被洪水淹沒(méi)。

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

以氧化鋁廠為例，之前為國(guó)企服務(wù)時(shí)，業(yè)主通常會(huì)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(jì)方再在一片較為開(kāi)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(yíng)企業(yè)為主，與國(guó)企不同，民營(yíng)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(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 準(zhǔn)備工作

前期需要收集到建設(shè)場(chǎng)地在此時(shí)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(jìn)一步擴(kuò)大，以統(tǒng)計(jì)徑流匯水面積；在豎向設(shè)計(jì)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(chǎng)地有單獨(dú)的場(chǎng)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(jì)條件；此外還需要施工場(chǎng)地附近的水文情況和地理情況的資料，以方便對(duì)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(duì)。

4.2 確定場(chǎng)地的豎向布置形式

豎向設(shè)計(jì)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(lái)的經(jīng)濟(jì)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(lái)運(yùn)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(yùn)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(shì)能自己往下流，以此來(lái)進(jìn)入下一道工序中，因此我們?cè)谶M(jìn)行豎向設(shè)計(jì)時(shí)要盡量結(jié)合當(dāng)?shù)胤降乩憝h(huán)境來(lái)確定豎向布置形式，達(dá)到降低土地成本，提高經(jīng)濟(jì)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(gè)因素：①?gòu)S址是否臨近河流湖泊或者大海，以防工廠被水淹沒(méi)，同時(shí)廠區(qū)的的地表高度都需要比計(jì)算出的洪水高度加上浪的高的高度還要再高0.5 m；②場(chǎng)地坡度保持在0.3 %以內(nèi)，使雨水從倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)及倉(cāng)庫(kù)排向路面或周邊的排水設(shè)施，滿足場(chǎng)地的正常排雨水需求；③盡可能地減少土石工程量，提高場(chǎng)地的平整的經(jīng)濟(jì)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(gè)要素后，還需要對(duì)整個(gè)場(chǎng)地的土方進(jìn)行計(jì)算，以此得出場(chǎng)地具體的標(biāo)高。通常來(lái)說(shuō)，除了場(chǎng)地整平的土石方外，在計(jì)算過(guò)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(chǎng)地的土石方不能達(dá)到平衡，需要從外界運(yùn)輸或者往外運(yùn)輸?shù)脑?，要兼顧土石方本身平衡和取、棄土?chǎng)地的運(yùn)距、交通等條件，否則是不會(huì)達(dá)成預(yù)期要求的。由于填土需要分層碾壓、夯實(shí)，時(shí)間成本和人工成本高，工作內(nèi)容細(xì)碎繁瑣，而且必須強(qiáng)化建筑本身的基礎(chǔ)，把挖掘出來(lái)的土方運(yùn)輸?shù)酵饷?，雖然運(yùn)輸?shù)木嚯x更長(zhǎng)了，但是計(jì)算下來(lái)總體的費(fèi)用卻比在廠區(qū)內(nèi)平衡更低，因此雖然在費(fèi)用上差別不大，由于對(duì)生態(tài)的保護(hù)，對(duì)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(lái)看，也是合理的。

在計(jì)算場(chǎng)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(chǎng)地內(nèi)的挖掘填埋達(dá)到平衡，若無(wú)法平衡，則需要做到多挖掘少填埋。當(dāng)場(chǎng)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(shí)候，要盡量在達(dá)到工程要求的基礎(chǔ)上少挖少填，努力達(dá)到兩者的平衡。這樣設(shè)計(jì)主要還是因?yàn)樘罘较噍^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(duì)而言挖方就沒(méi)有這方面的問(wèn)題，即使把挖出來(lái)的土方運(yùn)輸?shù)酵饷?，成本也相?duì)來(lái)說(shuō)更低，因此在考慮土方工程的時(shí)候，盡量做到多挖少填，以此來(lái)控制工程的造價(jià)。

4.4 細(xì)化道路和建、構(gòu)筑物豎向設(shè)計(jì)

道路的豎向設(shè)計(jì)要以場(chǎng)地豎向布置的為基礎(chǔ)，道路豎向設(shè)計(jì)有著至關(guān)重要的作用。在類似氧化鋁廠的化工工程場(chǎng)地中，常選用與城市道路相同的道路設(shè)計(jì)方案，而設(shè)計(jì)最重要的就是最終確定出一個(gè)適合的道路坡道。要達(dá)到這個(gè)目的，我們就需要在各個(gè)坡度變化點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，再不斷地對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在道路的豎向設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮幾個(gè)方面：①確保場(chǎng)地正常排除雨水，每個(gè)區(qū)塊場(chǎng)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(chǎng)地運(yùn)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(jì)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(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)以及道路的豎向設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中會(huì)以主體建筑所在場(chǎng)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(chǎng)地地形條件進(jìn)行增加標(biāo)高或減小標(biāo)高，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在總圖設(shè)計(jì)工程中，總圖豎向布置設(shè)計(jì)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(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，且要考慮地質(zhì)、水文等眾多因素，是一個(gè)細(xì)致繁雜的工作。因此，研究總圖豎向布置優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，在實(shí)際應(yīng)用中，要細(xì)致斟酌各方面因素，更好地為企業(yè)服務(wù)。