淺談我國現代工業企業場地的豎向設計

崔寧波

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

現代工業企業呈現出向集約化、設備大型化發展的態勢，工業企業對建設用地也提出了更高的要求。考慮到環保、城市發展以及傳統工業更趨近資源產地等方面，設計場地處在不太理想的用地范圍內也是很常見的事情。在用地面積、地形坡度和地質條件滿足不了我們的期望時，我們就不得不在場地設計的過程中考慮豎向設計了，尤其是在地勢有較大起伏、相對高度也大的建設場地，更應結合總平面，利用豎向設計合理規劃場地的各種地形，在充分利用場地的地形條件的基礎上再加以合理的改造，做出有較高標準，并且能達到項目要求的功能設計要求、節約項目投資的設計方案。

豎向設計的好壞與否直接影響了項目對場地的利用率、場地建設成本、項目推進的速度、項目的運營等要素。根據建構筑物的布置要求和運輸線路的整體規劃，運用豎向設計的思路，結合場地的具體地形條件，靈活地對場地進行改造，不難實現山坡地、河灘地成為適宜的建筑場地的效果。工業場地標高合理確定，可以減少場平工程量，確保工廠安全，加快建設進度，節約開發費用。由此可見，對工業場地做好豎向設計不僅完成了合理利用經濟的要求，也達到了經濟建設發展的目標。

1 現代工業企業場地豎向設計的基本任務

(1)選擇場地以何種方式進行豎向布置，規劃確定適合的標高，盡量減少對土石的使用，同時兼顧交通及生產的需求；

(2)擬定場地的排水系統，確保地面的雨水能夠順利排出；

(3)合理規劃并確定構筑物體、建筑物以及露天場地的標高，同時也要確認外部道路及排水系統等的標高，以確保場地內部外部能夠相互銜接；計算出場地需要挖掘以及填埋土石的方量，由此確定場地的土石挖掘填埋方案，盡量做到本地挖掘在本場地填埋，以避免資源的浪費；

(4)確定出場地內由于挖掘和填埋所需要的護坡和擋石墻等。

2 企業場地的豎向設計形式

2.1 水平式

當場地的整體地下較為平緩，沒有較大坡度時，可以選擇將整個場地安排到同一個水平面上，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。

2.2 臺階式

若地形為坡度較大的陡坡時，工業場地應布置成臺階式，合理規劃臺階高度寬度、連結，豎向排水及運輸聯系等問題。臺階式布置方式的特點是可以減少工程量，縮減成本，而且物料可以借助坡度進行自重運輸。

2.3 混合式

當場地中既有比較平坦的區域，又有坡度較大的地方時，我們就可以根據場地的實際情況，將整個場地劃分為水平式和臺階式交替的多個區域，每個區域有不同的坡度和水平高度，這樣的設計形式最大程度地利用了當地的地形環境，同時也比較節省工程的工作量，見圖1。

圖1 某工廠混合式豎向設計圖Fig.1 Hybrid vertical design of a plant

3 工業場地豎向設計的5種原則

3.1 合理利用場地的自然地形

在設計方案前需充分考察場地的地形條件，結合企業對場地的需求，利用場地的天然條件，結合地形條件進行設計，有效減少整個工程的土建工程量。同時，充分認識到場地的地質結構，做好對應的設計，避免因為對地質的考察不清楚而引起塌方或者山體滑坡等地質災害。

3.2 保障場地在使用期間的安全需求

充分考慮建、構筑物的安全需求，滿足規范、各類技術規程和使用期間的安全及穩定。

3.3 滿足生產工業對高程的要求

不同性質的工業生產工藝所要求的場地高程也不同，比如一般的制造業廠區，各建筑單體之間的聯系較為緊密，而且都依靠道路運輸，對于場地的平整度要求比較高；相對來說，煤炭等礦山業，為了方便運輸原料及物料，最好布置有一定坡度的坡地來展開廠區的主要運輸工藝過程，并采取階梯布置。

3.4 合理減少土石方工程量

首先，場地的豎向布置應做到因地制宜，因勢利導，采取合理的布置形式以及建筑物的設計標高，減少土方石工程量，平衡填、挖工程量；其次，應避免過于貼近山體，減少擋土墻、護坡工程等建、構筑物的工程量。

3.5 保障場地排水需求

要保證場地的排水功能正常運作，在設計排水管道時盡量多設計使用自流管線，以達到雨水能自然排放的要求，同時也要配合周圍排水設施的標高。尤其是設計坡地場地時，要考慮到防洪、排洪的問題，避免場地被洪水淹沒。

4 工業企業豎向設計步驟及優化創新

以氧化鋁廠為例，之前為國企服務時，業主通常會明確界定工廠的生產規模、主體設備、工藝方法等；設計方再在一片較為開闊的地域范圍內選擇工廠的地址，廠區的規模以及劃定廠區的用地等。如今，鋁工廠主要是以民營企業為主，與國企不同，民營企業只能在規定的范圍內完成選址和廠區建設，企業需要考慮的就是在有限的區域內達到最大的經濟效益。

4.1 準備工作

前期需要收集到建設場地在此時的現狀圖和1：500或1：1 000的現狀圖，如果是要考慮防洪能力的話，比例還需要進一步擴大，以統計徑流匯水面積；在豎向設計之前，應準確掌握道路布置圖和總平面布置圖，若施工場地有單獨的場地道路，也要掌握道路的縱斷面圖、平面圖和橫斷面圖等設計條件；此外還需要施工場地附近的水文情況和地理情況的資料，以方便對可能發生的暴雨、洪水或相關的氣質災害做提前的布置應對。

4.2 確定場地的豎向布置形式

豎向設計的合理性決定了生產廠區的生產效率、生產規模、工程能帶來的經濟收益等。比如氧化鋁廠中的生產材料和成品主要依靠傳送帶和管道來運輸，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約運輸成本。比如氧化鋁廠的分解車間，是由一組串聯的分解槽組成，利用每段分解槽之間的高差引導料漿利用重力勢能自己往下流，以此來進入下一道工序中，因此我們在進行豎向設計時要盡量結合當地方地理環境來確定豎向布置形式，達到降低土地成本，提高經濟效益的最終目的。

4.3 確定平土標高及平衡土方

首先在確定土方平整方案及標高之前，要考慮到4個因素：①廠址是否臨近河流湖泊或者大海，以防工廠被水淹沒，同時廠區的的地表高度都需要比計算出的洪水高度加上浪的高的高度還要再高0.5 m；②場地坡度保持在0.3 %以內，使雨水從倉庫、堆場及倉庫排向路面或周邊的排水設施，滿足場地的正常排雨水需求；③盡可能地減少土石工程量，提高場地的平整的經濟性與合理性；④考慮與廠區相鄰的其他廠區的標高，廠外附近的道路的標高，以及附近很多非常規單位的標高等等。

分析考慮完上述的幾個要素后，還需要對整個場地的土方進行計算，以此得出場地具體的標高。通常來說，除了場地整平的土石方外，在計算過程中還應考慮到地下構筑物、管線地溝、帶路、排水溝等工程所產生的多余土方，較松軟的余土和濕陷部分的土地所造成的土方缺失。如果場地的土石方不能達到平衡，需要從外界運輸或者往外運輸的話，要兼顧土石方本身平衡和取、棄土場地的運距、交通等條件，否則是不會達成預期要求的。由于填土需要分層碾壓、夯實，時間成本和人工成本高，工作內容細碎繁瑣，而且必須強化建筑本身的基礎，把挖掘出來的土方運輸到外面，雖然運輸的距離更長了，但是計算下來總體的費用卻比在廠區內平衡更低，因此雖然在費用上差別不大，由于對生態的保護，對農業、城市發展的有利影響，有效地縮短工地，從整體來看，也是合理的。

在計算場地土方石工程量是要正確協調“挖”與“填”的關系，要以盡量少挖盡量少填為基礎，最好讓場地內的挖掘填埋達到平衡，若無法平衡，則需要做到多挖掘少填埋。當場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候，要盡量在達到工程要求的基礎上少挖少填，努力達到兩者的平衡。這樣設計主要還是因為填方相較而言更加不穩定，大量的填方極有可能造成建筑的基礎變深，增加不必要的工程量。而相對而言挖方就沒有這方面的問題，即使把挖出來的土方運輸到外面，成本也相對來說更低，因此在考慮土方工程的時候，盡量做到多挖少填，以此來控制工程的造價。

4.4 細化道路和建、構筑物豎向設計

道路的豎向設計要以場地豎向布置的為基礎，道路豎向設計有著至關重要的作用。在類似氧化鋁廠的化工工程場地中，常選用與城市道路相同的道路設計方案，而設計最重要的就是最終確定出一個適合的道路坡道。要達到這個目的，我們就需要在各個坡度變化點的設計高程，再不斷地對其進行測試，以達到設計要求。在道路的豎向設計過程中，要充分考慮幾個方面：①確保場地正常排除雨水，每個區塊場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施；②滿足場地運輸車輛的爬坡要求，道路的坡度控制在7以內，視情況而定；③道路的豎向設計適宜應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。

建構筑物豎向布置的前提是場地的豎向設計以及道路的豎向設計，在設計中會以主體建筑所在場地或中心道路的標高作為基礎在此的基礎上再結合其他建筑的具體需求和場地地形條件進行增加標高或減小標高，達到設計的目的。

5 結 語

綜上所述，在總圖設計工程中，總圖豎向布置設計是其中很重要的一環，關系著工藝流程、管線走向、排水、資金以及工廠的長遠發展，且要考慮地質、水文等眾多因素，是一個細致繁雜的工作。因此，研究總圖豎向布置優化設計方案具有重要的現實意義，在實際應用中，要細致斟酌各方面因素，更好地為企業服務。