工业厂区竖向设计研究

摘 要：针对工业厂区竖向设计这一问题，首先对工业厂区应用竖向设计方法的实际意义进行了分析；其次对工业厂区落实竖向设计时的基本要点展开了研究；最后以甘肃省嘉峪关市某一工业厂区作为案例，探究了竖向设计在工业厂区的实际应用情况，包括在该工业厂区的产品生产加工区和新产品研发区的应用。结果表明，竖向设计方法在工业厂区之中的应用能够发挥积极效果。

关键词：工业厂区；竖向设计；设计要点

为了减少对周边居民生活的消极影响，一般来说，工业厂区往往会选择与人们生活居住区域较远的位置建设。而这些区域原有的自然地形往往无法直接利用，工业企业总平面布置之中各种构筑物和建筑物的建设也无法在现存地形上进行建设，厂区自身的道路运输需求、消防需求以及排水需求也难以有效满足，因此，须引入更加适宜的设计方法。在此之中，竖向设计可以发挥良好的作用，可以实现对原始自然地形的合理改造和充分利用。

1 工业厂区竖向设计的实际意义

通常来说，工业厂区的竖向设计是工业企业总图运输设计中包含的一个构成要素。一般情况下，除了能够使用坐标对工业厂区中的道路、构筑物以及建筑物等部分的平面位置加以确定之外，还需要对这些部分的立面位置进行确定，而在这一环节中，就需要使用到竖向标高［1］。通过确定平面位置和立面位置相结合的形式，能够固定工业厂区内道路、构筑物以及建筑物的具体位置。相关主体在设计期间，总平面设计的进行往往是与竖向设计同时进行的，如果设计人员在总平面设计期间没有对竖向设计进行充分考虑，则工业厂区内部雨水排出方向出现错误的可能性较大，并且在施工人员实际埋设地下排水管道的过程中，也有很大概率发生不合理的现象，从而进行二次返工，这也意味着工业企业需要在其中投入更多的建设成本。如果在竖向标高和安全距离角度，竖向设计与总平面设计之间存在不恰当的情况，还应当优化并调整总平面设计之中工业厂区的道路、构筑物与建筑物的位置。

实现工业厂区竖向设计的科学化，一方面能够为相关主体基础建设投资规模的减少提供帮助，还可以实现施工进程的加快和施工用地面积的缩减；另一方面，高水平的竖向设计能够在很大程度上推动工业企业的高效运营管理与安全生产，促使企业自身实现高质量发展。设计人员如果能够以工业企业的施工流程需要以及工业厂区内部各个部分的布置要求作为基础，实现竖向设计的合理化对工业厂区所在地区的自然地形进行有效改造和充分利用，就能够促使诸如河滩地和山坡地一类的复杂的原始自然地形转变为可以与工业企业生产要求相符的工业生产场地。不仅如此，在竖向设计的过程中，竖向标高确定的合理化还可以帮助相关主体有效降低土石方工程量，减缓施工压力，加快施工进度。

2 工业厂区竖向设计的要点

2.1 对地形及自然条件全面掌握并利用

设计人员在实际开展工业厂区的设计之前，首先需要对工业生产过程中可能会对周边地区造成污染的程度进行充分考虑，如果属于化工生产，还需要对毒性传播问题做到全方位掌握，在此前提下开展更加恰当的竖向设计。由于工业生产的特殊性，因此，山区或者是一些远离城市的郊区是工业企业选择建设工业厂区的主要场所，在这些地区进行竖向设计时，设计人员需要对区域内的原始地形做到全方位的掌握，并对其进行充分利用，从而为总图竖向设计工作创造更加良好的基础。与此同时，需要在合理范围内设立符合规范的建筑物以及施工道路，综合考量施工场地的平整、标高关系。在施工前做好场地的整体评估工作，对总平面以及竖向使用功能进行合理预设和规划，需要对工厂建设的疑难点、矛盾点持有预见性，提升项目整体的应急性和灵活性，尽可能地提升工厂建设的经济性，在保证质量的大前提下，尽可能地减少施工期限，节省项目投资，增加工廠建设的实际经济收益。

第一，设计人员需要分析相应的地形条件，对区域内存在的地形落差情况加以明确，在此期间，设计人员需要对场地本身和周边的地貌特点以及地形走势展开重点研究，为总图设计的合理性提供保障［2］。在对某一区域开展竖向设计时，需要充分考虑该区域场地的地形条件，依据地形条件的不同，设计相匹配的竖向设计方案。比如，当区域的自然地形坡度较小，或波动在2％以下时，可以采用同平坡式设计方案，但是如果波动范围大于2％时，就不能选择单一的平坡式，应该换用阶梯式或者是混合形式的设计方案。第二，除地形条件之外，设计人员还需要分析工业厂区所在地的地质水文情况。在设计工作开始之前，设计人员可以积极寻求与技术人员的合作，共同勘察工业厂区所在地及周围地区的地质结构特点，同时对水质情况、洪水位置以及水位高低波动情况等进行了解，在此基础上开展相应的总图设计。第三，在完成地形条件和地质水文条件的分析之后，设计人员还需要分析交通条件。这一环节涉及的内容应当包含周边地区的陆路运输能力、水路运输能力以及铁路运输能力等，全方位分析并勘察周边环境，促使总图设计的实效性和全面性进一步提升。考虑到目前的厂区建设用地地形条件较为复杂，一般都会面临山地、丘陵等地形阻碍，相关人员需要考虑先进行土地平整工作，可以采用经济适用的阶梯式方式，将该区域划分成多个台阶的形式，集中将生产设施和建造构筑物、建筑物等联系密切的组织设计在同一台阶，或者相邻台阶上。在台阶设计上，需要考虑台阶的长边与自然地形等高线相匹配，避免大量切坡，或者高填土的发生。在台阶的宽度上，需要考虑符合建构筑物、运输条件、露天管线以及自然绿化要求，避免在检修、消防或者施工等环节造成不必要的麻烦。在台阶的设计宽高度上，需要将其控制在4米或以下，依据水文地质条件以及项目需要，结合运输条件、基础深埋等要求，设计合理的台阶高度。与此同时，还需要设计合理的台阶连接方案，比如，需要考虑到地质条件、台阶规格、施工负荷以及降雨降水强度等多方面的因素，采用自然放坡、挡土墙，或者护坡、护墙等方案开展台阶连接工作。第四，还需要兼顾行业技术规范和施工经验条件，合理设计场地挖方以及填方边坡的坡度值，增加岩土等客观因素的考量。

2.2 科学规划土石方工程量，降低成本

在进行竖向总图的设计和制作时，设计人员需要分析工业厂区周边的地貌条件，尽量确保土石方工程的建设能够充分结合当地的地貌特点，并且做到平面设计与竖向设计的有机融合。在布置工业厂区内构筑物和建筑物的过程中，需要基于与周边环境相结合的前提，尽可能地保证地形条件能够与构筑物和建筑物的建设需要相适应，从而为总图竖向设计的合理性奠定基础，并创设出相对良好的视觉效果。例如，当厂区与城市道路相邻距离过近时，需要提高场地红线标高，范围在城市道路中心線标高以上的200～400毫米之间；如果厂区与城市道路标高一致时，需要将该段道路的坡度予以控制，使其在0.3％～8％之间。此外，设计人员在确定填土与挖土形式的过程中，也需要注重选择的科学性与合理性，按照现存的地形条件，确保工业厂区的规划足够恰当。如果选取的工业厂区建设场地内部存在着一些坡度较大的区域，并且这部分区域的占地面积较大，即可以以具体情况作为依据，选择阶梯式布局的设计方法，通过挡土墙、护坡和自然放坡的处理方式，实现土石方填挖工程量的减少。值得注意的是，在土石方填挖的过程中，施工团队还需要选择分区施工或分期施工的情况，进而有效防止重复填挖和取土困难等情况的发生。在进行土石方工程量的合理规划上，还需要准确进行土方计算，在确定好平土标高后，可以选择方格网法、局部分块计算法或者整体计算法、最小二乘法等多种计算方式进行土方数值计算，以此确保施工厂区初平、区域二次平整工作、建筑物及管道填挖单位工作量之间的土方平衡，并注意考虑土地的松散程度，以及土壤压实量的考量，动态调整土方计算数值。此处可以考虑以某一工厂建设为例进行综合计算，比如，当这一工厂园区的场地处于丘陵地带，地形坡向杂乱无章，场地标高限度在1763米至1812米范围内，厂区外部铁路专线到厂区的标准高度限制在1771米上下，我们可以这样进行土石方工程量地计算：考虑到冶金技术以及工艺流程的规范和理性，应当采取连续式、重点式混用的模式，设计合理的平土方式。其中，相应的土石方工程总量经计算，数值为200万立方米，填土方工程量和挖土方工程量分别为96万平方米、104万平方米。综合考量下，结合基槽余土、土壤松散系数的考量，基本实现了施工区域的土方平衡。

2.3 符合工业厂区防洪与雨水排放标准

工业厂区竖向设计期间，关于厂区自身的防控以及雨水排放等问题同样十分重要，这一部分设计质量的提升能够为厂区内部顺利排放雨水提供保障，避免厂区在降雨量较大的季节出现内涝的情况［3］。在设计厂区的排雨水系统时，可以参考以往的施工设计经验，从明沟、暗管以及明沟暗管结合等多种方式中，选择符合厂区条件的排雨水设施。设计人员需要以地形条件、当地降水量等要素作为依据，选取最恰当的排水方式，例如在地下埋设暗管或者是选择明沟排水等。在多种排水设施中，明沟排水是最常用，也是最简便、可行的设计方案。在设计阶段，相关人员需要先对厂区的坡度进行测量，然后依据厂区干道的排布陈列情况，将一个完整的厂区分割成多片排水区，每个排水区设立相应的独立的明沟系统，分别负责相应区域内的排雨水工作。通过将厂区排水设施实行分片设计、分区管理，将原本负荷过重的排雨水工作量打散、重组，以多区域的明沟系统组织的形式，组成该厂区的整体排雨水系统。在这一施工过程中，需要注意控制好每段水沟的规格，合理设计断面尺寸和坡度，依据厂区施工条件和具体要求，选择矩形或梯形的水沟形状，切实保证水沟设计符合实际排雨水需要。相关人员设计水沟纵坡时，需要保证其数值等同于地面坡度，必要时可以略高于地面坡度，将数值控制在小于2‰范围内。在施工区域场地起伏波动较小的情况下，相关人员可以采用设计标高法，用箭头的形式表现出场地的雨水排放方向，同时用控制点标高的形式，展现地面标高要求，当设计的点标数量越多时，越能完善施工地面的设计表现。此外，为了防止内涝现象的产生，在竖向设计期间，还需要对工业厂区中绿化用地面积和硬化路面面积进行合理分配与布局，同时着重考虑厂区内坡面对排水带来的影响，通过多种措施的结合，实现短时间内排放雨水的目的。如果面临工业厂区施工区域地形条件复杂的情况，可以考虑在工业厂区外部，增设额外的雨水导流设施，尽可能地减少大面积降雨降水带给厂区的负面影响，防止雨水对厂区的冲击破坏，避免自然因素造成的厂区设施破坏带来的经济损失。

3 工业厂区竖向设计应用实例

3.1 工业厂区基本情况概述

一工业厂区位于甘肃省嘉峪关市郊区位置，厂区整体形状为较为规整的长方形，南北方向的长度大约为854米，东西方向最宽的距离约为421米，最窄的距离约为396米。该工业厂区周围环境基本为堆积有建筑垃圾和生活垃圾的废弃空地，场地标高大致为24.69～37.86米。负责该工业厂区的企业已经将厂区的建设场地进行了平整，整体的地形呈现出西北方向较高、东南方向较低的特点，与周边区域的整体地形走势大致相同。在该工业厂区之中，按照该企业的生产需求，将厂区划分成了若干个不同的区域，包括材料储存区、产品生产加工区、生产动力区、新产品研发区以及办公区等，基本可以满足相应的生产需求。其中，产品生产加工区主要分布在厂区的西南一侧，新产品研发区主要分布在该厂区的西北一侧。

3.2 厂区竖向设计具体内容

3.2.1 产品生产加工区竖向设计

在产品生产加工区内存在着复杂的管线，并且还涉及频繁的原材料和货物运输，各种生产工艺之间存在着紧密的联系。在该区域内，设计人员采用的竖向设计方式为竖向平坡式，各个建筑物和构筑物的地坪标高保持相同。在结合建筑室内外高差的前提下，将建筑地坪的高度设定为39米。

3.2.2 新产品研发区竖向设计

在该工业厂区之中，新产品研发区域本身并未占据较大的面积，同时其地下管线分布的复杂程度也相对较低。因此，设计人员在确定这一区域的竖向设计形式时，选取的形式为阶梯式，这种方式能够灵活调整标高。

3.2.3 增加工业厂区竖向设计的灵活性

为了提升该处工业园区的设计灵活性，使其充分满足现实需要，还可以对厂区内部进行局部竖向调整。比如，对场地内的建构筑物、铁路道路条件以及堆放设施的标高限度进行设计考量时，需要分别考虑各项的竖向要求，同时站在实际角度上，考虑周围建筑物、道路铁路的客观实际影响，依照具体情况进行合理有效的分析；可以采用更多元化的形式，灵活处理项目之间的竖向关联性，在综合考量多方面影响条件下，确定最终的标高范围。

结语

综上所述，在工业厂房建设期间，由于其通常会占据较大的场地面积，并且存在着较为庞大的建筑规模，同时还涉及多种原材料和成品的运输，对交通运输条件有着较高的要求。不仅如此，工业厂区还需要承担起较为复杂的生产工作流程，使得设计工作面临较大的困难，无法对原有的地形条件进行保留。所以，相关单位应当与实际情况进行有机结合，实行竖向设计的方法，基于安全可靠、顺畅合理的前提，将工业厂区的场地处理难度降到最低，尽可能地减少土方工程量，实现项目基建投资的充分节约。

参考文献：

［1］顾巍冬.石化厂区在山地条件下的总图竖向设计思考［J］.化工设计通讯，2021，47（10）：3435.

［2］罗金库.浅析山区火电厂厂区竖向设计［J］.红水河，2020，39（04）：3942.

［3］白洁.浅谈化工企业竖向设计［J］.化工管理，2020（11）：211212.

作者简介：王艳霞（1988— ），女，甘肃金昌人，本科，中级工程师，设计师，研究方向：总图运输。