基于豎向設(shè)計(jì)的總圖設(shè)計(jì)研究

許迎

摘 要：該文基于筆者多年從事總圖設(shè)計(jì)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以基于豎向設(shè)計(jì)的工廠總圖設(shè)計(jì)為研究對象，論文首先探討了豎向設(shè)計(jì)的相關(guān)概念和原則，進(jìn)而從工廠總圖設(shè)計(jì)中的重大問題出發(fā)，探討了具體的解決思路，相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：豎向設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 問題

中圖分類號：TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0011-02

不論平坦場地或坡地場地，都必須進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)，給出建、構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行場地排雨水設(shè)計(jì)，使工廠總圖布局與地形密切配合，以便做出優(yōu)秀的場地規(guī)劃布局和工廠總圖設(shè)計(jì)。而且，很多工程由于地形、地質(zhì)較復(fù)雜，支擋構(gòu)筑物和排水構(gòu)筑物多，豎向設(shè)計(jì)不僅難度較大，而且關(guān)系到方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性與場地利用的合理性，因此，豎向設(shè)計(jì)的重要性更為突出，對此進(jìn)行全面的探討也十分必要。

1 豎向設(shè)計(jì)概述

1.1 豎向設(shè)計(jì)概念

豎向設(shè)計(jì)（或稱垂直沒計(jì)、豎向布置）是對場地的自然地形及建、構(gòu)筑物進(jìn)行垂直方向的高程（標(biāo)高）設(shè)計(jì)；既要滿足使用要求，又要滿足經(jīng)濟(jì)、安全和景觀等方面要求。豎向設(shè)計(jì)作為工廠總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)與總平面布置同時(shí)考慮，配合進(jìn)行。

1.2 豎向設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

豎向設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是利用和改造建設(shè)用地的原有地形，具體包括以下幾方面：

1）選擇場地的豎向布置形式，進(jìn)行場地地面的豎向設(shè)計(jì)。2）確定建筑物室內(nèi)外地坪標(biāo)高，構(gòu)筑物關(guān)鍵部位（如焦?fàn)t機(jī)械軌道頂）的標(biāo)高，物料堆場和檢修場地的設(shè)計(jì)標(biāo)高，場地內(nèi)道路標(biāo)高和坡度。3）組織地面排水系統(tǒng)，保證地面排水通暢，不積水。4）安排場地的土石方工程.計(jì)算土石方填、挖方量，使土石方總量最小，填、挖方接近平衡，未平衡時(shí)選定取土或棄土地點(diǎn)。5）進(jìn)行有關(guān)工程構(gòu)筑物（擋土墻、邊坡）與排水構(gòu)筑物（排水溝、排洪溝、截洪溝等）的具體設(shè)計(jì)。

1.3 豎向設(shè)計(jì)的原則

1.3.1 滿足建、構(gòu)筑物的功能布置要求

要按照建、構(gòu)筑物使用功能要求，合理安排其位置，使建、構(gòu)筑物間交通聯(lián)系方便、簡捷、通暢，并滿足消防要求，符合景觀環(huán)境及生態(tài)環(huán)境要求。

1.3.2 充分利用自然地形

充分利用自然地形，對地形的改造要因地制宜，并應(yīng)充分考慮工廠建構(gòu)筑物布局，減少土石方工程量和各種工程構(gòu)筑物的工程量，并力求填、挖方就近平衡，運(yùn)距最短，從而降低工程造價(jià)。滿足各項(xiàng)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范要求，符合工藝流程要求，保證工程建設(shè)與生產(chǎn)期間的穩(wěn)定和安全。

1.3.3 解決場地排水問題

建設(shè)場地應(yīng)有完整、有效的雨水排水系統(tǒng)，重力自流管線盡量滿足自然排放要求，保證場地雨水能順利排除，且與周邊現(xiàn)有的或規(guī)劃的道路的排水設(shè)施等標(biāo)高相適應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行坡地場地、濱水場地設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別考慮防洪、排洪問題，以保證場地不受洪水威脅。

1.3.4 滿足工程建沒與使用的地質(zhì)、水文等要求

豎向設(shè)計(jì)要以安全為原則，充分考慮地形、地質(zhì)和水文的影響，避免不良地質(zhì)構(gòu)造的不利影響，采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧?/p>

2 豎向設(shè)計(jì)之重點(diǎn)問題分析

2.1 豎向設(shè)計(jì)與總平面設(shè)計(jì)

總平面布置就是在既定廠址和工業(yè)企業(yè)總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)、使用、安全、衛(wèi)生等要求，綜合利用環(huán)境條件，合理地確定場地上所有建筑物、構(gòu)筑物、交通運(yùn)輸線路、工程管線、綠化和美化等設(shè)施的平面位置。

在地形較平坦地區(qū)，豎向布置比較單一，基本上均采用平坡式布置，總平面布置可較為靈活，受豎向設(shè)計(jì)的制約有限。

在山區(qū)和地形高差較大地區(qū)建廠，自然地形千變?nèi)f化，適宜于建廠的場地形狀、范圍及自然坡度大小不一，交通運(yùn)輸條件也各有不同。豎向設(shè)計(jì)多結(jié)合地形、地勢及地質(zhì)等自然條件，采取臺(tái)階式布置。臺(tái)階平面位置及臺(tái)階高度也因地形而異。此時(shí)，總平面設(shè)計(jì)就要充分考慮豎向設(shè)計(jì)因素，并根據(jù)所建工廠的生產(chǎn)性質(zhì)、規(guī)模、車間組成及其工藝聯(lián)系等具體情況，進(jìn)行綜合考慮研究確定。以鋼鐵廠為例，可把生產(chǎn)聯(lián)系密切的而且又采用鐵路運(yùn)輸?shù)臒掕F、煉鋼、軋鋼車間布置在一個(gè)臺(tái)階上；把燒結(jié)、焦化、原料場布置在另外的臺(tái)階上；同時(shí)，還設(shè)有布置其他公用工程及輔助工程的臺(tái)階。必要時(shí)，各臺(tái)階可隨著地勢的延伸形成一定的夾角，這就對總平面設(shè)計(jì)提出了更高的要求。既要充分考慮工藝路線短捷、物料流向明確流暢、公輔設(shè)施接近負(fù)荷中心，又要保證各臺(tái)階工段為一個(gè)有機(jī)的整體，也為豎向設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性的思路。

對于具體特定建、構(gòu)筑物而言，如煤或焦炭的準(zhǔn)備車間，甚至可以利用臺(tái)階之間的高差，設(shè)計(jì)成臺(tái)階型廠房，使物料高進(jìn)低出，不僅節(jié)約了廠房土建投資，也縮短了運(yùn)輸皮帶長度，有效節(jié)約了能源。

2.2 豎向設(shè)計(jì)與土石方工程

豎向設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求減少土石方，降低土石方工程投資，創(chuàng)造快速完成土石方工程的條件。在設(shè)計(jì)中充分分析廠區(qū)地形圖，選擇適宜的平土方式，如條件允許，部分場地填方可留待生產(chǎn)后用廢渣填平，如預(yù)留的露天材料堆場或?qū)Φ鼗蟛桓叩牟挥绊懸黄诠こ躺a(chǎn)的預(yù)留用地。巖石地帶和上層土質(zhì)較好時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)盡量減少挖方，并按照施工順序分期分區(qū)就近平衡。做好土方平衡設(shè)計(jì)，減少土石方運(yùn)距，有大量的土石方施工時(shí)，應(yīng)估計(jì)到后期施工的方便，一般應(yīng)當(dāng)在初期完成，避免二次搬運(yùn)。場地最佳設(shè)計(jì)平土標(biāo)高的確定，直接關(guān)系到場地平整土方工程量的多少，場地排雨水條件是否優(yōu)越，以及在該場地平整基礎(chǔ)上，所確定的建、構(gòu)筑物、鐵路、道路豎向布置標(biāo)高合理與否，其重要性不言而喻。必須通過土方計(jì)算確定，并反復(fù)調(diào)整、優(yōu)化，以最終確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高，達(dá)到節(jié)省土方量，方便施工，降低工程投資的效果。

目前工程實(shí)踐中以方格網(wǎng)法及斷面法應(yīng)用較廣。可借助專業(yè)土方計(jì)算軟件進(jìn)行仿真模擬計(jì)算，如鴻業(yè)PPS、HTCAD、飛時(shí)達(dá)TFT等，以提高工作效率及計(jì)算精度，也可大大降低計(jì)算工作強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意，在應(yīng)用方格網(wǎng)法計(jì)算土方量時(shí)，對地形特別復(fù)雜、等高線密集、高差較大的工程應(yīng)選用尺寸較小的方格網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，如10 m×10 m。endprint

2.3 豎向設(shè)計(jì)與物料運(yùn)輸

工廠物料運(yùn)輸包括鐵路運(yùn)輸、道路運(yùn)輸、皮帶及管道運(yùn)輸?shù)榷喾N方式。

廠內(nèi)外鐵路、道路及排水設(shè)施等標(biāo)高的連接，應(yīng)有較好的技術(shù)條件，鐵路標(biāo)高必須按有關(guān)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)，并與鐵路有關(guān)部門協(xié)商確定。廠區(qū)出入口道路路面標(biāo)高，宜高于廠外道路路面標(biāo)高，連接平順。

對于平坡式豎向設(shè)計(jì)的工程而言，鐵路及道路運(yùn)輸只需要按照工藝、消防等要求設(shè)計(jì)即可，而皮帶及管道運(yùn)輸也可由工藝專業(yè)根據(jù)常規(guī)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

臺(tái)階式豎向設(shè)計(jì)則不同，鐵路只能布置在功能連接較緊密、運(yùn)輸量較大的工段所在的一個(gè)平臺(tái)上，其他平臺(tái)運(yùn)輸及交通只能考慮道路及皮帶、管道運(yùn)輸。當(dāng)臺(tái)階之間高差較大時(shí)，如何保證貨流及消防通道暢通也成為豎向設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。道路可通入車間的情況下，物料運(yùn)輸可采用道路、皮帶及管道聯(lián)合的方式。道路無法通達(dá)或可通達(dá)，但平臺(tái)間銜接路段過長，道路運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則考慮完全采用皮帶及管道運(yùn)輸。

設(shè)計(jì)實(shí)踐中常把原料場布置在較高平臺(tái)，這樣可以利用平臺(tái)間自然高差運(yùn)輸物料，降低運(yùn)行成本。

2.4 豎向設(shè)計(jì)與場地排水及防洪

豎向設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮場地排水及防洪要求，合理劃分場地匯水面積和組織排水系統(tǒng)，使地面水以最快最短路徑排出。廠區(qū)標(biāo)高應(yīng)符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94），工廠設(shè)在江河湖岸附近時(shí)，建構(gòu)筑物地坪應(yīng)高于最高洪水位0.5 m以上，當(dāng)直接受波浪和壅水影響時(shí)，應(yīng)考慮波浪及壅水高度，保證廠區(qū)不被洪水淹沒。

場地雨水排水方式主要有明溝及暗管排水兩種。

雨水明溝的走向應(yīng)與廠內(nèi)鐵路、道路的邊溝結(jié)合，其平面位置由線路方向確定，水溝邊緊靠路肩外側(cè)的溝岸標(biāo)高，應(yīng)隨線路縱坡升降，另一側(cè)溝岸標(biāo)高，應(yīng)按場地整平標(biāo)高及坡度而定。鋪砌明溝的矩形斷面，溝底最小寬度不宜小于0.4 m，溝起點(diǎn)最小深度不得小于0.2 m，溝底縱坡以0.5%～2%為宜，最小可用0.3%，個(gè)別地形平坦的困難地段可用0.2%。如廠區(qū)地形平緩，占地面積大，采用明溝排水不經(jīng)濟(jì)時(shí)，宜采用暗管排水。

為了使場地雨水順利排出但不沖刷地面，廠區(qū)整平坡度一般應(yīng)不小于0.5%，困難地段不小于0.3%，最大坡度不宜大于6%，若確有困難，需采取防止沖刷的措施，如硬化地面或鋪砌地坪。

3 結(jié)語

豎向設(shè)計(jì)應(yīng)與總平面布置同時(shí)進(jìn)行，結(jié)合所設(shè)計(jì)工廠的工藝流程統(tǒng)籌考慮，不可顧此失彼。還要充分考察廠址場地及周邊運(yùn)輸條件，收集當(dāng)?shù)貧庀蟆⑺牡刭|(zhì)資料，采取適宜的布置方法及技術(shù)措施，使豎向設(shè)計(jì)更加科學(xué)化、合理化。

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