工業企業總平面布置與節約用地

趙 軍

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

土地是人類賴以生存的承載體，是非常有限的自然資源，近些年由于土地資源的粗放型管理以及荒漠面積的擴大，致使人多地少的矛盾日益突出。據預測，到2040年，我國耕地將突破承載極限，土地已成為制約經濟和社會發展的重要因素之一。作為工程技術人員在廠址選擇以及在總圖運輸設計中，應高度重視土地的利用，盡量不占和少占耕地，使土地得到有效合理地開發利用。

總圖設計是以研究廠址選擇、總體規劃和場地內各建筑物、構筑物、工程管線、交通運輸、綠化美化設施等在空間合理配置方面為對象的一門學科，主要工作是在國土規劃、城市規劃的指導下，按照區位最優原理選定廠址，把工業布局落到實處；在既定的廠址上，遵守國家現行規范、標準，充分利用廠址自然條件、區位條件、交通運輸條件、工藝流程等條件，合理緊湊地進行總體規劃和優化總平面布置方案。一方面使總圖設計在技術上先進可靠、投資上經濟可行，另一方面使“十分珍惜和合理利用每寸土地，切實保護耕地”的基本國策貫徹、落實到總圖設計的全過程中去。

目前，由于企業的生產工藝新技術的應用，以及社會協作等因素，廠區占地面積相應減少，但工業企業仍然是用地大戶，小則幾十公頃，大則數百公頃。如何做到地盡其用，是總圖運輸設計人員從項目可行性研究階段到初步設計、施工圖階段，自始至終需要把握的重要內容。

1 廠址選擇與節約用地

廠址選擇是一項政策性、科學性很強，涉及面很廣的綜合性技術經濟工作，與國家工業規劃布局、產業政策、地區發展、人力資源、交通運輸、能源供給、市場需求、建廠條件等因素有關。

1.1 平地廠址與山地廠址的比較

對建廠條件來說，很重要的一條就是用地條件。沒有水、沒有電，可以從其他地方引來，沒有路，也可以修；但如果沒有土地，建廠就是一句空話，根本無法實現。因此，用地條件是工業企業建設的重要條件。

一般來說，大型工業企業由于設備體大量重，加上要求生產工藝的連續性以及物料運輸的平順性，用地條件都比較苛刻，按照以往的建設經驗，要求地形坡度小于5%。在地形坡度平緩的地區建設大型工業企業項目，場地平整工程量較小，支擋工程和基礎工程的費用也相應較低，在某種意義上來說是經濟合理的。但是，在我國很多地區，比較平緩的地段，一般都是良田好土。在平地建廠，意味著要占用良田，減少耕地。隨著人口的增加和耕地資源的日益短缺，耕地好地的價值也在不斷地提升；再說，不是所有的土地都能作為耕地使用的，它是由土壤的成份、土壤結構和外部環境等多種因素決定的。因此，在選擇平地或坡度較陡的山地進行工業企業建設時，經過新的比較，不能再用傳統的思路來考慮問題，而應當跟著時代的步伐，不斷創新設計。過去是優先選擇地形平坦地區作為工業建設的廠址，主要考慮場地平整工程量、支擋工程費用、基礎處理費用。現在除了考慮傳統的費用外，還要考慮土地的價值、土地的不可增長性、耕地的難以恢復性和長期收益性。

某大型海綿鈦項目的選廠中曾作對山地建廠和平坡建廠進行了經濟上的比較，結果詳見表1。

表1 平地和山地建廠工程費用估算表Tab.1 Estimated cost of construction works for flat site and mountain site 人民幣：萬元

注：表中耕地收益單價按每畝每年的收入進行估計。使用期包括2年建設期，30年生產期。

從表1可以看出，從近期建設投資來看，平坡廠址的建設投資要比山地廠址低，但從長遠經濟效果來看，山地廠址有更大的優越性。

1.2 工業聚集區和社會協作對節約用地的影響

廠址選擇時需充分考慮與其它企業的協作和對社會的依托，因為生產的協作化、聯合化會大大降低廠區的占地面積，是節約用地的有效途徑。企業之間的協作和對社會的依托，是工廠設計模式改革的主要內容之一，也是企業向國際接軌的有效措施之一。企業之間的協作大致包括廠外工程協作、動力設施協作、生產輔助車間的協作，以致形成企業集團公司，發揮集成優勢、集團優勢。生活福利、廠外運輸等均依托社會，打破企業重復建設等多占土地的被動局面，節約有限的土地資源。

從節約用地的角度來看，在工業聚集區布置相關產業鏈或相同類型的工業企業，上游企業的產品作為下游企業的原料，可以大面積地減少原料堆場、成品庫房等用地。過去一段時期，每個大型企業都設有自己獨立的的機修分廠、自來水廠、污水處理站等公用輔助設施。因為這些輔助設施只為自己企業服務，因而規模都不大，但品種、工序卻很齊全，同時由于其服務對象的限制，供應量小，能力嚴重過剩。在同一工業聚集區的各個企業，這些具有相同性的公共輔助設施有些可以得到規模化建設，占地面積可以大大縮小。如某鋁業公司，其修理廠占地面積達到35公頃，開工率不足20 %，造成投資和土地的浪費。如果有5個企業分散選廠建設，單獨建修理廠可能要150公頃土地。如果5個企業集中在同一工業聚集區建設，集中建設一個修理廠，只要50公頃土地就足矣。其他的公共輔助設施也具有相同性，不一一列舉。可見在工業聚集區選廠建設，節約土地具有明顯優勢。

2 總平面布置與節約用地

總平面布置主要是依據區域規劃、總體布局、工藝流程等要求，進一步進行功能分區，合理確定各建構筑物之間的關系。總平面布置合理與否，直接關系到企業的用地大小。在總圖運輸設計中，要始終貫徹節約用地政策。節約用地的方法是多種多樣的，要因地制宜，動態地布置。

2.1 緊湊布置，提高建筑系數

工業企業廠區內有各種建構筑物、道路、鐵路、地下管道、架空管道、地下電纜、架空電線等設施。廠區內建構筑物能緊湊布置，就可以提高建筑系數，從而達到節約用地的目的。但建構筑物之間的間距也不能無限的縮小，不但要滿足消防、安全、通風、日照、交通運輸等要求，還要滿足布置道路、鐵路、管線等需要。建構筑物的外形復雜，對總平面布置的緊湊性影響很大。建筑間距是按建筑物的凸出部分決定的，因而不規則的外形會造成廠區面積的損失。在考慮建筑物外形輪廓時，工藝與土建專業人員在做設計方案時就應密切配合，力求建筑外形輪廓簡單、規整。如有色金屬工業企業的電解車間，以往一般都會在廠房旁邊設一些小房間作為休息、存放工具、配電等輔助用房。這些輔助用房面積不大，但要突出廠房6～8 m，兩側就要增加用地寬度12～16 m。按300 kt/a電解廠房計算，大約長度1 000 m，其用地增加12 000～16 000 m2，如果能把這些輔助用房布置在兩幢電解廠房之間(里面由于工藝需要，還有很多空地)，使建筑外形輪廓簡單、規整就可以把這部分土地節約下來。

2.2 合并廠房，多(高)層廠房，集中布置

合理縮小建筑物間距，雖然可以使建筑物布置緊湊，節約廠區用地，但由于生產、運輸、防火、衛生以及管線敷設的要求，所收到的節約用地的效果是很有限的。為了適應現代化連續生產和進一步節約用地的要求，在無特殊條件限制的情況下，研究廠房合并的可能性和選擇合并廠房集中布置是節約用地的最優方案之一。

合并廠房系指將生產關系密切，生產性質、衛生條件及建筑特點相同或接近的車間，或者生產性質不同，互相間有一定影響，但采取技術措施可以解決的車間，在生產上允許、技術上經濟合理的前提下，合并成一個較大的聯合廠房。如炭素陽極生產廠的焙燒車間、炭塊轉運站、組裝車間、炭塊庫等都可以采用聯合廠房。從而縮短生產物流線路、減少廠區占地面積和管線長度，這樣不僅方便了生產管理、降低投資和成本，而且有效地節約了用地。

采用多層廠房布置也是節約用地的有效手段之一。如炭素陽極生產廠的中碎配料混捏車間，過去按照工段進行布置，工段之間的物料通過帶式輸送機輸送，這樣，廠房之間要留出運輸、消防、通風等距離，采用帶式輸送機輸送還要保證有足夠的距離以滿足一定的坡度要求，這樣，就無形中占據了大量用地。現在，我們經過與工藝專業共同研究和統一規劃，把這幾個工段合并為一個高層廠房(俗稱高樓部)，采用斗式提升機輸送物料，大大地降低了廠區占地。

2.3 優化總平面布置順序節約用地

在工業企業總平面布置中，有各種類型的生產車間和設施，由于他們的使用功能和性質不同，相互之間會存在不同的相容性。例如，電石倉庫與散發水汽水霧的車間，其相容性較差，電石遇到水就會發生化學反應，生成易燃易爆的乙炔，具有很大的危險性。同樣的，水汽水霧對屋外變配電裝置也有不利影響。因此，規范規定電石倉庫與冷卻塔之間的距離、屋外變配電裝置與冷卻塔之間的距離都比較大。為了滿足規范的規定，如果總平面布置把這兩類設施相鄰布置，那就要拉開距離，從而多占土地。如果我們優化一下總平面布置順序，把影響較小的車間插在中間，用地面積就會大大縮小。以屋外配電裝置與循環水系統(冷卻塔)布置為例：如圖1a，是按順序布置的方案，其用地面積是11 339 m2；如圖1b，是優化順序布置的方案，其用地面積是9 029 m2。后者節約用地約10%。

2.4 采用“立體布置”思維提高土地利用率

在以往的工業企業總平面設計中，一般按“平面布置”思維來考慮通道的寬度。在廠區通道中，我們要布置道路(鐵路、帶式輸送設施)、地下管線、架空管線、排水溝渠、綠化設施、擋土墻等設施，為了滿足施工、檢修、安全運行等需要，這些設施的占地就會很多。現在通過用“立體布置”的思維方式來優化通道內各種設施的布置，可以有效地縮小通道寬度，達到節約用地的目的。如某氧化鋁廠其中一個通道，有道路、工藝管道、生產給水管、消防水管、生活給水管、雨水溝、循環給水管、循環回水管、蒸汽管、壓縮空氣管、照明電纜及燈桿、動力電纜、通訊電纜、計算機控制電纜等，如果按照常規的“平面布置”來考慮，通道寬度至少要32 m。而采用“立體布置”的思維方式來優化設計后，通道寬度縮小到23.0 m，通道的寬度僅以滿足道路與建筑物的距離來控制即可，而不需要因為管道的設置增加通道寬度，節約土地約28 %，見圖2。

圖1 不同順序總圖布置占地效果對比Fig.1 Comparison of land covering effect in different sequences of general layout

3 管線綜合與節約用地

工業企業內的管線，幾乎遍布整個廠區，甚至層層重疊，四通八達，其布置合理與否，對廠區通道寬度的設置、用地的節約和投資及運營費的節省具有重要意義。

企業內的地下管線包括雨排水管、生產消防給水管、生活給水管、凈循環水給水管和回水管、濁循環水給水管和回水管，埋地照明線，直埋電力電纜、電纜隧道等；架空管線包括冷風管、蒸汽管、壓縮空氣管、煤氣、氧氣、氮氣、氬氣管道等等。

設計中應根據地下管線與地上管線布置要求，合理的盡可能的節省用地。以下幾個措施可以節約管線占地：

3.1 共溝布置

在管線較多的廠區主要通道設置綜合管溝，溝內布置各種有壓水管、蒸汽管、壓縮空氣管、采暖管、電纜等，把分散、平鋪埋設的管線集中到綜合管溝內，可以大大地節約用地，并方便施工和檢修。

3.2 共架布置

在工藝管道較多的廠區主要通道設置綜合管架，管架可以根據需要分為若干層，布置各種有壓工藝管道、蒸汽管、壓縮空氣管、采暖管、電纜等，在南方等非冰凍地區，還可以把各種有壓水管集中布置到綜合管架上，同樣可以節約用地，方便施工和檢修。

圖2 “立體布置”思維考慮的通道布置Fig.2 Channel layout by “three-dimensional layout” thinking

3.3 合理調整管道鋪設順序

在以往的工業企業綜合管線設計中，一般管線從建筑紅線向道路的鋪設順序為：電信電纜、電力電纜、熱力管(溝)……我們從規范得知：建筑物基礎外緣至通訊電纜要0.50 m，建筑物基礎外緣至電力電纜要0.60 m；電纜溝(管)至通訊電纜要0.50 m，電纜溝(管)至熱力管(溝)要2.00 m，通訊電纜至熱力管(溝)要0.80 m，電纜溝(管)至生活給水管要1.20 m，熱力管(溝)至生活給水管要1.20 m，根據通常的鋪設順序和規范規定，鋪設通訊電纜、電纜溝(管)、熱力管和生活給水管需要4.20 m用地。只要調整一下順序，即按通訊電纜、電纜溝(管)、生活給水管、熱力管的順序鋪設，僅需要3.40 m用地，見圖3。節約用地19 %。可見，合理調整管道鋪設順序，也可以達到節約用地的目的。

圖3 不同順序鋪設管線占地效果對比Fig.3 Comparison of land occupation of laying pipelines in different orders

4 物流與節約用地

物流設計是工業企業總平面布置的主要內容之一。企業物流一般由4方面組成：①是裝卸點；②是物料種類；③是運輸線路及流向；④是運輸量。工業企業廠內外物料品種繁多，物料流向復雜，所以如何將原料、生產、成品等各單元有機地進行布置，避免物料折返、迂回運輸，是節約用地的關鍵。

4.1 物料堆存場地及備品備件庫、成品倉庫面積

企業內綜合原料場、備品備件庫、成品倉庫等用地面積一般會占到全廠用地面積的10 %左右，所以總圖設計人員要合理確定物料堆存時間和堆存量，達到少占土地的目的。

4.2 努力實現物料的“零”距離運輸

企業廠內物料的運輸方式一般有鐵路、道路、膠帶輸送機等幾種，其中鐵路、道路、膠帶運輸通廊等用地約占總用地面積的25 %。所以在設計中，要貫徹物料“零”距離運輸要求，從而減少鐵路、道路、膠帶運輸通廊面積，達到節約用地目的。在這個過程中，方法多種多樣，如廠房合并、同類物料品種集中堆存、倉庫盡量靠近車間、減少卸料點等。

5 結 語

我國的土地資源是稀缺的，并且存在地區差異性和土地肥沃性，人多地少的矛盾越來越突出，在工業企業的選址、總平面布置以及物流設計中貫徹節約用地已成為一項國策，作為工程技術設計人員要有節約用地，保護耕地的思想，合理確定廠址以及廠內各單元間的布置形式，充分研究新工藝、新理論，將企業占地面積減至最小。