大型化工項目山地建廠的總圖豎向設計淺析

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計淺析

鄭國濤*
中國成達工程有限公司 成都 610041

豎向設計要充分地利用合理的改造原有自然地形，選擇合理的設計標高，確定建筑場地上各建構筑物的高程關系，使之滿足生產工藝、交通運輸的要求，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的豎向設計方案尤為重要，本文結合工程實例對山地建廠的豎向設計要點及注意事項進行分析。

化工項目 山地建廠 總圖豎向設計

現代化工企業，特別是大中型企業，其工藝過程復雜，組成規模龐大，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，對總圖設計提出了更高的要求?？倛D設計是在保證生產、滿足工藝和運輸要求前提下，結合工業場地的自然條件，合理地確定擬建建構筑物、交通運輸線路、工程管線、綠化美化等設施的位置，使各設施成為統一的有機整體，并與城市交通運輸網相協調[1]。

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

1 豎向設計需要注意的要點

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

(1)實地勘察，收集相關資料。通?？倛D專業會在項目前期介入，到項目現場實地勘察，與業主和相關人員進行前期溝通，收集相關設計資料。山區場地分析的重點：① 地形地貌分析：確認地形高差，分析地勢走向、地貌特點；② 地質水文分析：了解地質構造，水文上應了解水質、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]。細致的前期調研工作是開展總圖設計非常重要的前提，所收集到的資料對科學分析和確定總圖設計至關重要。

(2)熟悉工藝流程圖、結合交通運輸進行設計。設計中應了解工程的物流方向、物流量大小、物料種類等特點，充分利用現有地形地貌，選擇最優的物流路線，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，達到節能目的。

(3)充分利用地形、地質條件。根據廠區場地地形特征，合理布置。相對平坦地區，主要生產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，同一座廠房內也可設置臺階或做成斜坡地坪。地下水位高的地段，可設置成填方并布置荷載輕的廠房、堆場[2]。

(4)豎向設計要與土石方計算過程相結合。豎向布置應當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，統一考慮廠區內土方平衡問題，了解土質情況，結合土壤松散系數、壓實系數的影響，盡量使整個廠區挖填接近平衡。避免部分地段取棄土困難或重復挖填土的現象。土方量過大，挖填不平衡，運距不合理等都會導致工程量增加。

(5)場地標高應高于歷史最高洪水位，并應有完善、有效的雨水排水系統。根據場地地形特點、結合廠區所在地區的雨水排放方式、建筑密度、環境衛生要求、地質和氣候條件等因素，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域，并組織場地排水系統，使地面雨水通過最快捷路徑排出場外。場地排水坡度應滿足規范要求，通常廠區整平坡度一般應不小于5‰，困難地段不宜小于3‰。還需注意的是，山地建廠，場地上應設置排洪溝以阻止場外山坡雨水流入場內[3]。截洪溝不應穿過廠區，當確有困難，必須穿越時，應從管線、鐵路、道路較少和建構筑物密集程度較小的地段穿越，穿過地段的截水溝應加鋪砌，并應確保廠區不受水害。

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

2 總圖豎向設計分析

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

本項目位于涪陵區白濤鎮王家壩，王家壩屬于白濤鎮丘陵盆地內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，具有明顯的“二元結構”。基巖埋藏深度8～12m。項目周圍地區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。

本工程廠區占地面積約為150000m2。本項目廠區分五個區：生產裝置區、輔助生產裝置區、廠前區、維修區、污水處理區。生產裝置區主要由合成氨裝置、尿素裝置組成，是廠區的核心部分，將其集中布置在廠區的中部，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(設計北)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(設計南)，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，合理確定建構筑物和道路的標高，保證生產運輸的連續性。恰當地利用、適應和改造自然地形條件，創造多種形式的豎向布置手法，力爭減少建設工程量，減少土石方挖填量。通過多種方案對比，權衡階梯布置高差會對運輸的影響，本項目最終采用了平坡式布置方式。創造穩定的場地和建筑地基及簡化基礎的條件。應使場地排水暢通，并注意防洪防澇。力求減少土石方挖填和往返運輸工程量，創造迅速完成土石方施工的條件。充分考慮廠區標高與周圍場地的銜接與協調。

項目處在山溝地段，東西兩側均為近百米山體。在西南地區，雨水較為豐富，為了預防洪水災害，在廠區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，廠區總圖將主要生產裝置(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(設計北)。將山體削出近600m長、150m寬的臺地。另將尿素散裝庫、罐區、液氨庫、維修、配氣站等布置在泄洪溝南側(設計南)，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。

經過廠區的土方計算，填方量為7554000m3，挖方量為775900m3，填挖方量基本平衡。

根據土方平衡計算結果，結合考慮新建廠區與周圍道路的銜接與協調，廠區的標高基本為217.25m。該廠豎向將采用平坡式布置方式，采取組織排水，通過道路排水匯入雨水總管。兩側開方山體也做好截洪溝及山體挖方邊坡的穩定措施，廠區周邊設置了天溝收集周圍山坡的雨水，避免廠區受到山體雨水的沖刷影響。

3 結語

豎向設計是規劃場地設計中一個重要的組成部分，它與總平面布置密切聯系而不可分割。豎向布置應當滿足生產工藝和交通的要求，并為其創造良好的條件。豎向布置應當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。盡量使整個廠區挖填接近平衡。各車間、裝置之間是相互聯系的，尤其是相鄰車間在生產上的聯系更為密切。因而生產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、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

場地豎向設計的合理與否，直接影響到整個建設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，確定場地的最佳設計標高，使之既能滿足生產和使用要求，又能達到土方挖填量最少、加快建設進度和節約基建投資的目的[1]。

1 雷 明.工業企業總平面設計[M].西安：陜西科學技術出版社,1998.

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

*鄭國濤：總圖工程師。2003年畢業于南陽理工學院城鎮建設專業。一直從事總圖設計工作。聯系電話：(028)65537009，

E-mail：zhengguotao@chengda.com。

2016-09-13)