未測量場地豎向設計方案

李 峰

（中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南 長沙 410100）

工業場地豎向設計是充分利用和改造自然地形，選擇合理的豎向布置系統，確定廠區最佳設計標高，使之既能滿足生產和使用要求，又能達到減少土方工程量、加快建設進度和節約基建投資的目的。運用谷歌地球和Civil 3D軟件分析未測量場地，可以生成可參考利用的廠區地形圖，進行更合理、更經濟的豎向設計。根據兩種軟件的不同功能，地形圖生成過程包括利用谷歌地球讀取廠區標高、利用Civil 3D軟件生成廠區地形圖兩部分，生成過程如圖1所示。

圖1 地形圖生成過程

文章通過工程實例詳細介紹地形圖生成過程，并運用生成的地形圖進行廠區高程分析，對工程項目進行豎向設計。

1 工程概況

該工程為吉爾吉斯共和國境內新建污水處理廠項目，位于伊賽克湖州喬爾蓬阿塔市西約4.0km處，北靠天山，南臨伊賽克湖。喬爾蓬阿塔市污水處理廠按以統一規劃、分期建設、近遠期結合，并與供水設施建設相配套為指導思想，設計本期規模為1.2×104m3/d，遠期預留設計規模為1.2×104m3/d。

由于此次設計為投標前方案設計，加之吉方缺乏測量技術，擬建廠區沒有地形資料。通過現場踏勘，初步估測廠區地勢北高南低，自然地形坡度南北向較大，為減少工程量，節約投資，廠區豎向擬采用多級臺階布置。此設計擬運用谷歌地球和Civil 3D軟件輔助生成廠區地形圖，作為初步方案設計輸入資料，以便更合理分析廠區地勢變化，更科學指導廠區豎向設計。

2 地形圖生成過程

2.1 歌地球軟件應用

谷歌地球是由谷歌公司開發的虛擬地球軟件，其將衛星照片、航空照相和GIS布置在地球三維模型之中，供用戶瀏覽全世界各個角落的高清衛星圖片，為用戶獲取空間信息提供新的方法和手段，對工程項目也有強大的輔助設計功能。

利用谷歌地球軟件主要有三步工作：劃定范圍、布置網格、讀取標高。借助經緯度定位儀器進行現場踏勘，測量讀取擬建廠區邊界經緯度值并輸入谷歌地球軟件，在谷歌地球軟件中圈定廠區范圍；在圈定的范圍內布置經緯線，間距暫定10m，其中緯線標記X000、X010、X020…Xhij，經線標記Y000、Y010、Y020…Ykmn；依次選定標記的緯線，選擇“顯示高度配置文件”，在高度配置對話框中讀取經緯線交叉點處自然標高，然后將經緯線和自然標高數據由谷歌地球導入繪圖軟件形成廠區網格圖。部分網格如圖2所示。

圖2 廠區部分網格圖

經緯線間距可根據擬建廠區地形復雜程度調整，間距越小，生成地形圖精度越高，反之越低。為詳細反映廠區地形實際情況，可以在地形突變處增加網格密度。

2.2 CiviI 3D軟件應用

Civil 3D軟件是歐特克公司為制造、工程建設、基礎設施等行業提供的數字化設計和工程服務軟件。該軟件根據專業需要進行專門定制，其三維動態模型不僅有助于設計人員加快土木工程、道路、場地土石方、雨水排放系統等工程設計進程，而且還可以為用戶提供真實、可視化設計方案，幫助用戶做出更科學的決策。

利用Civil 3D軟件主要有三步工作：定義塊文件、生成曲面地形、豎向分析。將含有自然標高的廠區網格圖在Civil 3D軟件中打開，首先，在經緯線交叉點處創建塊，并通過“特性”命令賦予每個塊的高程值。其次，創建新曲面。在“工具空間”對話框中選擇曲面，并創建曲面，在新曲面“定義”→“圖形對象”命令中選擇“添加塊”，將創建的塊全部轉化為Civil 3D軟件可以識別高程數據的塊文件。最后，檢查生成的塊文件，確定無誤后即可生成地形曲面。

在Civil 3D軟件中，對生成的地形曲面可以進行等高線、高程、坡度、坡面箭頭、流域等豎向因素分析。文章根據廠區豎向擬采用多臺階布置的特點，主要進行高程分析，如圖3所示。

圖3 廠區高程分析圖

3 豎向設計方案

以上述生成的廠區地形圖作為豎向設計輸入資料可知：廠區地勢北高南低，東西平緩，自然地形標高為1698.5～1709.0m，由北至南坡度約8.0%，坡度較陡。結合工藝方案和高程分析，廠區豎向采用三級臺階布置。

一級臺階北側布置，長度為170.0m，寬度為42.5m，設計標高為1706.0m，主要布置粗、細格柵、污泥脫水間和變配電間。二級臺階中間布置，長度為170.0m，寬度為45.0m，設計標高為1703.5m，主要布置CASS池和倉庫。三級臺階布置在南側，長度為170.0m，寬度為42.3m，設計標高為1701.0m，主要布置綜合樓、濾布池和接觸消毒池。兩臺階之間高差均采用擋土墻結合放坡處理。不同臺階四周采用道路聯通，道路最大縱坡為7.8%，局部人行通道采用踏步聯接。廠區平面及豎向布置方案如圖4所示。

圖4 廠區平面及豎向布置方案圖（單位：m）

4 結束語

豎向設計是總圖運輸工作過程中最復雜的內容，其合理與否直接關乎工程基建投資大小。因此，在設計中必須依托完整、準確的地形圖輸入資料。文章針對前期無測量資料的工程項目，提出運用谷歌地球和Civil 3D軟件輔助生成可參考利用的廠區地形圖的方法，并以此指導項目豎向設計，使工程前期方案更加合理、可行。