基于竖向设计的总图设计研究

2014-06-10许迎

科技创新导报 2014年7期

许迎

摘要：该文基于笔者多年从事总图设计的相关工作经验，以基于竖向设计的工厂总图设计为研究对象，论文首先探讨了竖向设计的相关概念和原则，进而从工厂总图设计中的重大问题出发，探讨了具体的解决思路，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：竖向设计总体设计问题

中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0011-02

不论平坦场地或坡地场地，都必须进行竖向设计，给出建、构筑物的设计标高，进行场地排雨水设计，使工厂总图布局与地形密切配合，以便做出优秀的场地规划布局和工厂总图设计。而且，很多工程由于地形、地质较复杂，支挡构筑物和排水构筑物多，竖向设计不仅难度较大，而且关系到方案的可行性、经济性与场地利用的合理性，因此，竖向设计的重要性更为突出，对此进行全面的探讨也十分必要。

1 竖向设计概述

1.1 竖向设计概念

竖向设计（或称垂直没计、竖向布置）是对场地的自然地形及建、构筑物进行垂直方向的高程（标高）设计；既要满足使用要求，又要满足经济、安全和景观等方面要求。竖向设计作为工厂总图运输设计的一个重要环节，应与总平面布置同时考虑，配合进行。

1.2 竖向设计的基本任务

竖向设计的基本任务是利用和改造建设用地的原有地形，具体包括以下几方面：

1）选择场地的竖向布置形式，进行场地地面的竖向设计。2）确定建筑物室内外地坪标高，构筑物关键部位（如焦炉机械轨道顶）的标高，物料堆场和检修场地的设计标高，场地内道路标高和坡度。3）组织地面排水系统，保证地面排水通畅，不积水。4）安排场地的土石方工程.计算土石方填、挖方量，使土石方总量最小，填、挖方接近平衡，未平衡时选定取土或弃土地点。5）进行有关工程构筑物（挡土墙、边坡）与排水构筑物（排水沟、排洪沟、截洪沟等）的具体设计。

1.3 竖向设计的原则

1.3.1 满足建、构筑物的功能布置要求

要按照建、构筑物使用功能要求，合理安排其位置，使建、构筑物间交通联系方便、简捷、通畅，并满足消防要求，符合景观环境及生态环境要求。

1.3.2 充分利用自然地形

充分利用自然地形，对地形的改造要因地制宜，并应充分考虑工厂建构筑物布局，减少土石方工程量和各种工程构筑物的工程量，并力求填、挖方就近平衡，运距最短，从而降低工程造价。满足各项技术规程、规范要求，符合工艺流程要求，保证工程建设与生产期间的稳定和安全。

1.3.3 解决场地排水问题

建设场地应有完整、有效的雨水排水系统，重力自流管线尽量满足自然排放要求，保证场地雨水能顺利排除，且与周边现有的或规划的道路的排水设施等标高相适应。当进行坡地场地、滨水场地设计时，应特别考虑防洪、排洪问题，以保证场地不受洪水威胁。

1.3.4 满足工程建没与使用的地质、水文等要求

竖向设计要以安全为原则，充分考虑地形、地质和水文的影响，避免不良地质构造的不利影响，采取适当的防治措施。

2 竖向设计之重点问题分析

2.1 竖向设计与总平面设计

总平面布置就是在既定厂址和工业企业总体规划的基础上，根据生产、使用、安全、卫生等要求，综合利用环境条件，合理地确定场地上所有建筑物、构筑物、交通运输线路、工程管线、绿化和美化等设施的平面位置。

在地形较平坦地区，竖向布置比较单一，基本上均采用平坡式布置，总平面布置可较为灵活，受竖向设计的制约有限。

在山区和地形高差较大地区建厂，自然地形千变万化，适宜于建厂的场地形状、范围及自然坡度大小不一，交通运输条件也各有不同。竖向设计多结合地形、地势及地质等自然条件，采取台阶式布置。台阶平面位置及台阶高度也因地形而异。此时，总平面设计就要充分考虑竖向设计因素，并根据所建工厂的生产性质、规模、车间组成及其工艺联系等具体情况，进行综合考虑研究确定。以钢铁厂为例，可把生产联系密切的而且又采用铁路运输的炼铁、炼钢、轧钢车间布置在一个台阶上；把烧结、焦化、原料场布置在另外的台阶上；同时，还设有布置其他公用工程及辅助工程的台阶。必要时，各台阶可随着地势的延伸形成一定的夹角，这就对总平面设计提出了更高的要求。既要充分考虑工艺路线短捷、物料流向明确流畅、公辅设施接近负荷中心，又要保证各台阶工段为一个有机的整体，也为竖向设计提供指导性的思路。

对于具体特定建、构筑物而言，如煤或焦炭的准备车间，甚至可以利用台阶之间的高差，设计成台阶型厂房，使物料高进低出，不仅节约了厂房土建投资，也缩短了运输皮带长度，有效节约了能源。

2.2 竖向设计与土石方工程

竖向设计应当力求减少土石方，降低土石方工程投资，创造快速完成土石方工程的条件。在设计中充分分析厂区地形图，选择适宜的平土方式，如条件允许，部分场地填方可留待生产后用废渣填平，如预留的露天材料堆场或对地基要求不高的不影响一期工程生产的预留用地。岩石地带和上层土质较好时，一般应当尽量减少挖方，并按照施工顺序分期分区就近平衡。做好土方平衡设计，减少土石方运距，有大量的土石方施工时，应估计到后期施工的方便，一般应当在初期完成，避免二次搬运。场地最佳设计平土标高的确定，直接关系到场地平整土方工程量的多少，场地排雨水条件是否优越，以及在该场地平整基础上，所确定的建、构筑物、铁路、道路竖向布置标高合理与否，其重要性不言而喻。必须通过土方计算确定，并反复调整、优化，以最终确定场地设计标高，达到节省土方量，方便施工，降低工程投资的效果。

目前工程实践中以方格网法及断面法应用较广。可借助专业土方计算软件进行仿真模拟计算，如鸿业PPS、HTCAD、飞时达TFT等，以提高工作效率及计算精度，也可大大降低计算工作强度。应当注意，在应用方格网法计算土方量时，对地形特别复杂、等高线密集、高差较大的工程应选用尺寸较小的方格网进行计算，如10 m×10 m。endprint

2.3 竖向设计与物料运输

工厂物料运输包括铁路运输、道路运输、皮带及管道运输等多种方式。

厂内外铁路、道路及排水设施等标高的连接，应有较好的技术条件，铁路标高必须按有关铁路设计规范规定设计，并与铁路有关部门协商确定。厂区出入口道路路面标高，宜高于厂外道路路面标高，连接平顺。

对于平坡式竖向设计的工程而言，铁路及道路运输只需要按照工艺、消防等要求设计即可，而皮带及管道运输也可由工艺专业根据常规流程进行设计。

台阶式竖向设计则不同，铁路只能布置在功能连接较紧密、运输量较大的工段所在的一个平台上，其他平台运输及交通只能考虑道路及皮带、管道运输。当台阶之间高差较大时，如何保证货流及消防通道畅通也成为竖向设计的难点之一。道路可通入车间的情况下，物料运输可采用道路、皮带及管道联合的方式。道路无法通达或可通达，但平台间衔接路段过长，道路运输不经济时，则考虑完全采用皮带及管道运输。

设计实践中常把原料场布置在较高平台，这样可以利用平台间自然高差运输物料，降低运行成本。

2.4 竖向设计与场地排水及防洪

竖向设计应当充分考虑场地排水及防洪要求，合理划分场地汇水面积和组织排水系统，使地面水以最快最短路径排出。厂区标高应符合《防洪标准》（GB50201-94），工厂设在江河湖岸附近时，建构筑物地坪应高于最高洪水位0.5 m以上，当直接受波浪和壅水影响时，应考虑波浪及壅水高度，保证厂区不被洪水淹没。

场地雨水排水方式主要有明沟及暗管排水两种。

雨水明沟的走向应与厂内铁路、道路的边沟结合，其平面位置由线路方向确定，水沟边紧靠路肩外侧的沟岸标高，应随线路纵坡升降，另一侧沟岸标高，应按场地整平标高及坡度而定。铺砌明沟的矩形断面，沟底最小宽度不宜小于0.4 m，沟起点最小深度不得小于0.2 m，沟底纵坡以0.5%～2%为宜，最小可用0.3%，个别地形平坦的困难地段可用0.2%。如厂区地形平缓，占地面积大，采用明沟排水不经济时，宜采用暗管排水。

为了使场地雨水顺利排出但不冲刷地面，厂区整平坡度一般应不小于0.5%，困难地段不小于0.3%，最大坡度不宜大于6%，若确有困难，需采取防止冲刷的措施，如硬化地面或铺砌地坪。

3 结语

竖向设计应与总平面布置同时进行，结合所设计工厂的工艺流程统筹考虑，不可顾此失彼。还要充分考察厂址场地及周边运输条件，收集当地气象、水文地质资料，采取适宜的布置方法及技术措施，使竖向设计更加科学化、合理化。

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