基于豎向設計的總圖設計研究

許迎

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

關鍵詞：豎向設計 總體設計 問題

中圖分類號：TB21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0011-02

不論平坦場地或坡地場地，都必須進行豎向設計，給出建、構筑物的設計標高，進行場地排雨水設計，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計。而且，很多工程由于地形、地質較復雜，支擋構筑物和排水構筑物多，豎向設計不僅難度較大，而且關系到方案的可行性、經濟性與場地利用的合理性，因此，豎向設計的重要性更為突出，對此進行全面的探討也十分必要。

1 豎向設計概述

1.1 豎向設計概念

豎向設計（或稱垂直沒計、豎向布置）是對場地的自然地形及建、構筑物進行垂直方向的高程（標高）設計；既要滿足使用要求，又要滿足經濟、安全和景觀等方面要求。豎向設計作為工廠總圖運輸設計的一個重要環(huán)節(jié)，應與總平面布置同時考慮，配合進行。

1.2 豎向設計的基本任務

豎向設計的基本任務是利用和改造建設用地的原有地形，具體包括以下幾方面：

1）選擇場地的豎向布置形式，進行場地地面的豎向設計。2）確定建筑物室內外地坪標高，構筑物關鍵部位（如焦爐機械軌道頂）的標高，物料堆場和檢修場地的設計標高，場地內道路標高和坡度。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，未平衡時選定取土或棄土地點。5）進行有關工程構筑物（擋土墻、邊坡）與排水構筑物（排水溝、排洪溝、截洪溝等）的具體設計。

1.3 豎向設計的原則

1.3.1 滿足建、構筑物的功能布置要求

要按照建、構筑物使用功能要求，合理安排其位置，使建、構筑物間交通聯(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，并應充分考慮工廠建構筑物布局，減少土石方工程量和各種工程構筑物的工程量，并力求填、挖方就近平衡，運距最短，從而降低工程造價。滿足各項技術規(guī)程、規(guī)范要求，符合工藝流程要求，保證工程建設與生產期間的穩(wěn)定和安全。

1.3.3 解決場地排水問題

建設場地應有完整、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)劃的道路的排水設施等標高相適應。當進行坡地場地、濱水場地設計時，應特別考慮防洪、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、水文等要求

豎向設計要以安全為原則，充分考慮地形、地質和水文的影響，避免不良地質構造的不利影響，采取適當?shù)姆乐未胧?/p>

2 豎向設計之重點問題分析

2.1 豎向設計與總平面設計

總平面布置就是在既定廠址和工業(yè)企業(yè)總體規(guī)劃的基礎上，根據生產、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、構筑物、交通運輸線路、工程管線、綠化和美化等設施的平面位置。

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，受豎向設計的制約有限。

在山區(qū)和地形高差較大地區(qū)建廠，自然地形千變萬化，適宜于建廠的場地形狀、范圍及自然坡度大小不一，交通運輸條件也各有不同。豎向設計多結合地形、地勢及地質等自然條件，采取臺階式布置。臺階平面位置及臺階高度也因地形而異。此時，總平面設計就要充分考慮豎向設計因素，并根據所建工廠的生產性質、規(guī)模、車間組成及其工藝聯(lián)系等具體情況，進行綜合考慮研究確定。以鋼鐵廠為例，可把生產聯(lián)系密切的而且又采用鐵路運輸?shù)臒掕F、煉鋼、軋鋼車間布置在一個臺階上；把燒結、焦化、原料場布置在另外的臺階上；同時，還設有布置其他公用工程及輔助工程的臺階。必要時，各臺階可隨著地勢的延伸形成一定的夾角，這就對總平面設計提出了更高的要求。既要充分考慮工藝路線短捷、物料流向明確流暢、公輔設施接近負荷中心，又要保證各臺階工段為一個有機的整體，也為豎向設計提供指導性的思路。

對于具體特定建、構筑物而言，如煤或焦炭的準備車間，甚至可以利用臺階之間的高差，設計成臺階型廠房，使物料高進低出，不僅節(jié)約了廠房土建投資，也縮短了運輸皮帶長度，有效節(jié)約了能源。

2.2 豎向設計與土石方工程

豎向設計應當力求減少土石方，降低土石方工程投資，創(chuàng)造快速完成土石方工程的條件。在設計中充分分析廠區(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后用廢渣填平，如預留的露天材料堆場或對地基要求不高的不影響一期工程生產的預留用地。巖石地帶和上層土質較好時，一般應當盡量減少挖方，并按照施工順序分期分區(qū)就近平衡。做好土方平衡設計，減少土石方運距，有大量的土石方施工時，應估計到后期施工的方便，一般應當在初期完成，避免二次搬運。場地最佳設計平土標高的確定，直接關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上，所確定的建、構筑物、鐵路、道路豎向布置標高合理與否，其重要性不言而喻。必須通過土方計算確定，并反復調整、優(yōu)化，以最終確定場地設計標高，達到節(jié)省土方量，方便施工，降低工程投資的效果。

目前工程實踐中以方格網法及斷面法應用較廣。可借助專業(yè)土方計算軟件進行仿真模擬計算，如鴻業(yè)PPS、HTCAD、飛時達TFT等，以提高工作效率及計算精度，也可大大降低計算工作強度。應當注意，在應用方格網法計算土方量時，對地形特別復雜、等高線密集、高差較大的工程應選用尺寸較小的方格網進行計算，如10 m×10 m。endprint

2.3 豎向設計與物料運輸

工廠物料運輸包括鐵路運輸、道路運輸、皮帶及管道運輸?shù)榷喾N方式。

廠內外鐵路、道路及排水設施等標高的連接，應有較好的技術條件，鐵路標高必須按有關鐵路設計規(guī)范規(guī)定設計，并與鐵路有關部門協(xié)商確定。廠區(qū)出入口道路路面標高，宜高于廠外道路路面標高，連接平順。

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

臺階式豎向設計則不同，鐵路只能布置在功能連接較緊密、運輸量較大的工段所在的一個平臺上，其他平臺運輸及交通只能考慮道路及皮帶、管道運輸。當臺階之間高差較大時，如何保證貨流及消防通道暢通也成為豎向設計的難點之一。道路可通入車間的情況下，物料運輸可采用道路、皮帶及管道聯(lián)合的方式。道路無法通達或可通達，但平臺間銜接路段過長，道路運輸不經濟時，則考慮完全采用皮帶及管道運輸。

設計實踐中常把原料場布置在較高平臺，這樣可以利用平臺間自然高差運輸物料，降低運行成本。

2.4 豎向設計與場地排水及防洪

豎向設計應當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)標高應符合《防洪標準》（GB50201-94），工廠設在江河湖岸附近時，建構筑物地坪應高于最高洪水位0.5 m以上，當直接受波浪和壅水影響時，應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。

雨水明溝的走向應與廠內鐵路、道路的邊溝結合，其平面位置由線路方向確定，水溝邊緊靠路肩外側的溝岸標高，應隨線路縱坡升降，另一側溝岸標高，應按場地整平標高及坡度而定。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，采用明溝排水不經濟時，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 結語

豎向設計應與總平面布置同時進行，結合所設計工廠的工藝流程統(tǒng)籌考慮，不可顧此失彼。還要充分考察廠址場地及周邊運輸條件，收集當?shù)貧庀蟆⑺牡刭|資料，采取適宜的布置方法及技術措施，使豎向設計更加科學化、合理化。

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