工業廠區豎向設計研究

摘 要：針對工業廠區豎向設計這一問題，首先對工業廠區應用豎向設計方法的實際意義進行了分析；其次對工業廠區落實豎向設計時的基本要點展開了研究；最后以甘肅省嘉峪關市某一工業廠區作為案例，探究了豎向設計在工業廠區的實際應用情況，包括在該工業廠區的產品生產加工區和新產品研發區的應用。結果表明，豎向設計方法在工業廠區之中的應用能夠發揮積極效果。

關鍵詞：工業廠區；豎向設計；設計要點

為了減少對周邊居民生活的消極影響，一般來說，工業廠區往往會選擇與人們生活居住區域較遠的位置建設。而這些區域原有的自然地形往往無法直接利用，工業企業總平面布置之中各種構筑物和建筑物的建設也無法在現存地形上進行建設，廠區自身的道路運輸需求、消防需求以及排水需求也難以有效滿足，因此，須引入更加適宜的設計方法。在此之中，豎向設計可以發揮良好的作用，可以實現對原始自然地形的合理改造和充分利用。

1 工業廠區豎向設計的實際意義

通常來說，工業廠區的豎向設計是工業企業總圖運輸設計中包含的一個構成要素。一般情況下，除了能夠使用坐標對工業廠區中的道路、構筑物以及建筑物等部分的平面位置加以確定之外，還需要對這些部分的立面位置進行確定，而在這一環節中，就需要使用到豎向標高［1］。通過確定平面位置和立面位置相結合的形式，能夠固定工業廠區內道路、構筑物以及建筑物的具體位置。相關主體在設計期間，總平面設計的進行往往是與豎向設計同時進行的，如果設計人員在總平面設計期間沒有對豎向設計進行充分考慮，則工業廠區內部雨水排出方向出現錯誤的可能性較大，并且在施工人員實際埋設地下排水管道的過程中，也有很大概率發生不合理的現象，從而進行二次返工，這也意味著工業企業需要在其中投入更多的建設成本。如果在豎向標高和安全距離角度，豎向設計與總平面設計之間存在不恰當的情況，還應當優化并調整總平面設計之中工業廠區的道路、構筑物與建筑物的位置。

實現工業廠區豎向設計的科學化，一方面能夠為相關主體基礎建設投資規模的減少提供幫助，還可以實現施工進程的加快和施工用地面積的縮減；另一方面，高水平的豎向設計能夠在很大程度上推動工業企業的高效運營管理與安全生產，促使企業自身實現高質量發展。設計人員如果能夠以工業企業的施工流程需要以及工業廠區內部各個部分的布置要求作為基礎，實現豎向設計的合理化對工業廠區所在地區的自然地形進行有效改造和充分利用，就能夠促使諸如河灘地和山坡地一類的復雜的原始自然地形轉變為可以與工業企業生產要求相符的工業生產場地。不僅如此，在豎向設計的過程中，豎向標高確定的合理化還可以幫助相關主體有效降低土石方工程量，減緩施工壓力，加快施工進度。

2 工業廠區豎向設計的要點

2.1 對地形及自然條件全面掌握并利用

設計人員在實際開展工業廠區的設計之前，首先需要對工業生產過程中可能會對周邊地區造成污染的程度進行充分考慮，如果屬于化工生產，還需要對毒性傳播問題做到全方位掌握，在此前提下開展更加恰當的豎向設計。由于工業生產的特殊性，因此，山區或者是一些遠離城市的郊區是工業企業選擇建設工業廠區的主要場所，在這些地區進行豎向設計時，設計人員需要對區域內的原始地形做到全方位的掌握，并對其進行充分利用，從而為總圖豎向設計工作創造更加良好的基礎。與此同時，需要在合理范圍內設立符合規范的建筑物以及施工道路，綜合考量施工場地的平整、標高關系。在施工前做好場地的整體評估工作，對總平面以及豎向使用功能進行合理預設和規劃，需要對工廠建設的疑難點、矛盾點持有預見性，提升項目整體的應急性和靈活性，盡可能地提升工廠建設的經濟性，在保證質量的大前提下，盡可能地減少施工期限，節省項目投資，增加工廠建設的實際經濟收益。

第一，設計人員需要分析相應的地形條件，對區域內存在的地形落差情況加以明確，在此期間，設計人員需要對場地本身和周邊的地貌特點以及地形走勢展開重點研究，為總圖設計的合理性提供保障［2］。在對某一區域開展豎向設計時，需要充分考慮該區域場地的地形條件，依據地形條件的不同，設計相匹配的豎向設計方案。比如，當區域的自然地形坡度較小，或波動在2％以下時，可以采用同平坡式設計方案，但是如果波動范圍大于2％時，就不能選擇單一的平坡式，應該換用階梯式或者是混合形式的設計方案。第二，除地形條件之外，設計人員還需要分析工業廠區所在地的地質水文情況。在設計工作開始之前，設計人員可以積極尋求與技術人員的合作，共同勘察工業廠區所在地及周圍地區的地質結構特點，同時對水質情況、洪水位置以及水位高低波動情況等進行了解，在此基礎上開展相應的總圖設計。第三，在完成地形條件和地質水文條件的分析之后，設計人員還需要分析交通條件。這一環節涉及的內容應當包含周邊地區的陸路運輸能力、水路運輸能力以及鐵路運輸能力等，全方位分析并勘察周邊環境，促使總圖設計的實效性和全面性進一步提升。考慮到目前的廠區建設用地地形條件較為復雜，一般都會面臨山地、丘陵等地形阻礙，相關人員需要考慮先進行土地平整工作，可以采用經濟適用的階梯式方式，將該區域劃分成多個臺階的形式，集中將生產設施和建造構筑物、建筑物等聯系密切的組織設計在同一臺階，或者相鄰臺階上。在臺階設計上，需要考慮臺階的長邊與自然地形等高線相匹配，避免大量切坡，或者高填土的發生。在臺階的寬度上，需要考慮符合建構筑物、運輸條件、露天管線以及自然綠化要求，避免在檢修、消防或者施工等環節造成不必要的麻煩。在臺階的設計寬高度上，需要將其控制在4米或以下，依據水文地質條件以及項目需要，結合運輸條件、基礎深埋等要求，設計合理的臺階高度。與此同時，還需要設計合理的臺階連接方案，比如，需要考慮到地質條件、臺階規格、施工負荷以及降雨降水強度等多方面的因素，采用自然放坡、擋土墻，或者護坡、護墻等方案開展臺階連接工作。第四，還需要兼顧行業技術規范和施工經驗條件，合理設計場地挖方以及填方邊坡的坡度值，增加巖土等客觀因素的考量。

2.2 科學規劃土石方工程量，降低成本

在進行豎向總圖的設計和制作時，設計人員需要分析工業廠區周邊的地貌條件，盡量確保土石方工程的建設能夠充分結合當地的地貌特點，并且做到平面設計與豎向設計的有機融合。在布置工業廠區內構筑物和建筑物的過程中，需要基于與周邊環境相結合的前提，盡可能地保證地形條件能夠與構筑物和建筑物的建設需要相適應，從而為總圖豎向設計的合理性奠定基礎，并創設出相對良好的視覺效果。例如，當廠區與城市道路相鄰距離過近時，需要提高場地紅線標高，范圍在城市道路中心線標高以上的200～400毫米之間；如果廠區與城市道路標高一致時，需要將該段道路的坡度予以控制，使其在0.3％～8％之間。此外，設計人員在確定填土與挖土形式的過程中，也需要注重選擇的科學性與合理性，按照現存的地形條件，確保工業廠區的規劃足夠恰當。如果選取的工業廠區建設場地內部存在著一些坡度較大的區域，并且這部分區域的占地面積較大，即可以以具體情況作為依據，選擇階梯式布局的設計方法，通過擋土墻、護坡和自然放坡的處理方式，實現土石方填挖工程量的減少。值得注意的是，在土石方填挖的過程中，施工團隊還需要選擇分區施工或分期施工的情況，進而有效防止重復填挖和取土困難等情況的發生。在進行土石方工程量的合理規劃上，還需要準確進行土方計算，在確定好平土標高后，可以選擇方格網法、局部分塊計算法或者整體計算法、最小二乘法等多種計算方式進行土方數值計算，以此確保施工廠區初平、區域二次平整工作、建筑物及管道填挖單位工作量之間的土方平衡，并注意考慮土地的松散程度，以及土壤壓實量的考量，動態調整土方計算數值。此處可以考慮以某一工廠建設為例進行綜合計算，比如，當這一工廠園區的場地處于丘陵地帶，地形坡向雜亂無章，場地標高限度在1763米至1812米范圍內，廠區外部鐵路專線到廠區的標準高度限制在1771米上下，我們可以這樣進行土石方工程量地計算：考慮到冶金技術以及工藝流程的規范和理性，應當采取連續式、重點式混用的模式，設計合理的平土方式。其中，相應的土石方工程總量經計算，數值為200萬立方米，填土方工程量和挖土方工程量分別為96萬平方米、104萬平方米。綜合考量下，結合基槽余土、土壤松散系數的考量，基本實現了施工區域的土方平衡。

2.3 符合工業廠區防洪與雨水排放標準

工業廠區豎向設計期間，關于廠區自身的防控以及雨水排放等問題同樣十分重要，這一部分設計質量的提升能夠為廠區內部順利排放雨水提供保障，避免廠區在降雨量較大的季節出現內澇的情況［3］。在設計廠區的排雨水系統時，可以參考以往的施工設計經驗，從明溝、暗管以及明溝暗管結合等多種方式中，選擇符合廠區條件的排雨水設施。設計人員需要以地形條件、當地降水量等要素作為依據，選取最恰當的排水方式，例如在地下埋設暗管或者是選擇明溝排水等。在多種排水設施中，明溝排水是最常用，也是最簡便、可行的設計方案。在設計階段，相關人員需要先對廠區的坡度進行測量，然后依據廠區干道的排布陳列情況，將一個完整的廠區分割成多片排水區，每個排水區設立相應的獨立的明溝系統，分別負責相應區域內的排雨水工作。通過將廠區排水設施實行分片設計、分區管理，將原本負荷過重的排雨水工作量打散、重組，以多區域的明溝系統組織的形式，組成該廠區的整體排雨水系統。在這一施工過程中，需要注意控制好每段水溝的規格，合理設計斷面尺寸和坡度，依據廠區施工條件和具體要求，選擇矩形或梯形的水溝形狀，切實保證水溝設計符合實際排雨水需要。相關人員設計水溝縱坡時，需要保證其數值等同于地面坡度，必要時可以略高于地面坡度，將數值控制在小于2‰范圍內。在施工區域場地起伏波動較小的情況下，相關人員可以采用設計標高法，用箭頭的形式表現出場地的雨水排放方向，同時用控制點標高的形式，展現地面標高要求，當設計的點標數量越多時，越能完善施工地面的設計表現。此外，為了防止內澇現象的產生，在豎向設計期間，還需要對工業廠區中綠化用地面積和硬化路面面積進行合理分配與布局，同時著重考慮廠區內坡面對排水帶來的影響，通過多種措施的結合，實現短時間內排放雨水的目的。如果面臨工業廠區施工區域地形條件復雜的情況，可以考慮在工業廠區外部，增設額外的雨水導流設施，盡可能地減少大面積降雨降水帶給廠區的負面影響，防止雨水對廠區的沖擊破壞，避免自然因素造成的廠區設施破壞帶來的經濟損失。

3 工業廠區豎向設計應用實例

3.1 工業廠區基本情況概述

一工業廠區位于甘肅省嘉峪關市郊區位置，廠區整體形狀為較為規整的長方形，南北方向的長度大約為854米，東西方向最寬的距離約為421米，最窄的距離約為396米。該工業廠區周圍環境基本為堆積有建筑垃圾和生活垃圾的廢棄空地，場地標高大致為24.69～37.86米。負責該工業廠區的企業已經將廠區的建設場地進行了平整，整體的地形呈現出西北方向較高、東南方向較低的特點，與周邊區域的整體地形走勢大致相同。在該工業廠區之中，按照該企業的生產需求，將廠區劃分成了若干個不同的區域，包括材料儲存區、產品生產加工區、生產動力區、新產品研發區以及辦公區等，基本可以滿足相應的生產需求。其中，產品生產加工區主要分布在廠區的西南一側，新產品研發區主要分布在該廠區的西北一側。

3.2 廠區豎向設計具體內容

3.2.1 產品生產加工區豎向設計

在產品生產加工區內存在著復雜的管線，并且還涉及頻繁的原材料和貨物運輸，各種生產工藝之間存在著緊密的聯系。在該區域內，設計人員采用的豎向設計方式為豎向平坡式，各個建筑物和構筑物的地坪標高保持相同。在結合建筑室內外高差的前提下，將建筑地坪的高度設定為39米。

3.2.2 新產品研發區豎向設計

在該工業廠區之中，新產品研發區域本身并未占據較大的面積，同時其地下管線分布的復雜程度也相對較低。因此，設計人員在確定這一區域的豎向設計形式時，選取的形式為階梯式，這種方式能夠靈活調整標高。

3.2.3 增加工業廠區豎向設計的靈活性

為了提升該處工業園區的設計靈活性，使其充分滿足現實需要，還可以對廠區內部進行局部豎向調整。比如，對場地內的建構筑物、鐵路道路條件以及堆放設施的標高限度進行設計考量時，需要分別考慮各項的豎向要求，同時站在實際角度上，考慮周圍建筑物、道路鐵路的客觀實際影響，依照具體情況進行合理有效的分析；可以采用更多元化的形式，靈活處理項目之間的豎向關聯性，在綜合考量多方面影響條件下，確定最終的標高范圍。

結語

綜上所述，在工業廠房建設期間，由于其通常會占據較大的場地面積，并且存在著較為龐大的建筑規模，同時還涉及多種原材料和成品的運輸，對交通運輸條件有著較高的要求。不僅如此，工業廠區還需要承擔起較為復雜的生產工作流程，使得設計工作面臨較大的困難，無法對原有的地形條件進行保留。所以，相關單位應當與實際情況進行有機結合，實行豎向設計的方法，基于安全可靠、順暢合理的前提，將工業廠區的場地處理難度降到最低，盡可能地減少土方工程量，實現項目基建投資的充分節約。

參考文獻：

［1］顧巍冬.石化廠區在山地條件下的總圖豎向設計思考［J］.化工設計通訊，2021，47（10）：3435.

［2］羅金庫.淺析山區火電廠廠區豎向設計［J］.紅水河，2020，39（04）：3942.

［3］白潔.淺談化工企業豎向設計［J］.化工管理，2020（11）：211212.

作者簡介：王艷霞（1988— ），女，甘肅金昌人，本科，中級工程師，設計師，研究方向：總圖運輸。