现代工业企业场地的竖向设计浅谈

摘要:竖向设计是在垂直的方向进行场地的设计,在企业的场地设计规划中具有非常重要的地位,也关乎到企业场地设计的整体规划和布局,关系到场地的安全与稳定,而且直接影响空间的构成。在工业企业工程建设中被广泛地应用。尤其是在地形起伏大、地质条件复杂、范围较大的地方规划企业场地的时候,最重要的是首先确保根据功能划分区域以及道路分布和各项设施的分布,契合企业场地的整体规划,其次要考虑到竖向高程的影响。因此,竖向设计的工作量大,具体工作内容细致繁琐,要按照科学的步骤和程序进行,并且竖向设计的好坏与否,直接影响到整体方案是否可行以及开拓场地的经济费用。因此,我们不难发现,竖向设计在场地的总体布局所占有的地位非常重要。

关键词:现代工业;企业场地;竖向设计

0引言

现代工业企业呈现出向集约化、设备大型化发展的态势,工业企业对建设用地也提出了更高的要求。考虑到环保、城市发展以及传统工业更趋近资源产地等方面,设计场地处在不太理想的用地范围内也是很常见的事情。在用地面积、地形坡度和地质条件满足不了我们的期望时,我们就不得不在场地设计的过程中考虑竖向设计了,尤其是在地势有较大起伏、相对高度也大的建设场地,更应结合总平面,利用竖向设计合理规划场地的各种地形,在充分利用场地的地形条件的基础上再加以合理的改造,做出有较高标准,并且能达到项目要求的功能设计要求、节约项目投资的设计方案。竖向设计的好坏与否直接影响了项目对场地的利用率、场地建设成本、项目推进的速度、项目的运营等要素。根据建构筑物的布置要求和运输线路的整体规划,运用竖向设计的思路,结合场地的具体地形条件,灵活地对场地进行改造,不难实现山坡地、河滩地成为适宜的建筑场地的效果。工业场地标高合理确定,可以减少场平工程量,确保工厂安全,加快建设进度,节约开发费用。由此可见,对工业场地做好竖向设计不仅完成了合理利用经济的要求,也达到了经济建设发展的目标。

1现代工业企业场地竖向设计的基本任务

(1)选择场地以何种方式进行竖向布置,规划确定适合的标高,尽量减少对土石的使用,同时兼顾交通及生产的需求;(2)拟定场地的排水系统,确保地面的雨水能够顺利排出;(3)合理规划并确定构筑物体、建筑物以及露天场地的标高,同时也要确认外部道路及排水系统等的标高,以确保场地内部外部能够相互衔接;计算出场地需要挖掘以及填埋土石的方量,由此确定场地的土石挖掘填埋方案,尽量做到本地挖掘在本场地填埋,以避免资源的浪费;(4)确定出场地内由于挖掘和填埋所需要的护坡和挡石墙等。

2企业场地的竖向设计形式

2.1水平式当场地的整体地下较为平缓,没有较大坡度时,可以选择将整个场地安排到同一个水平面上,这样的布置方式有所需土方量较小,但是占地面积较大的特点。

2.2台阶式

若地形为坡度较大的陡坡时,工业场地应布置成台阶式,合理规划台阶高度宽度、连结,竖向排水及运输联系等问题。台阶式布置方式的特点是可以减少工程量,缩减成本,而且物料可以借助坡度进行自重运输。

2.3混合式

当场地中既有比较平坦的区域,又有坡度较大的地方时,我们就可以根据场地的实际情况,将整个场地划分为水平式和台阶式交替的多个区域,每个区域有不同的坡度和水平高度,这样的设计形式最大程度地利用了当地的地形环境,同时也比较节省工程的工作量,见图1。

3工业场地竖向设计的5种原则

3.1合理利用场地的自然地形

在设计方案前需充分考察场地的地形条件,结合企业对场地的需求,利用场地的天然条件,结合地形条件进行设计,有效减少整个工程的土建工程量。同时,充分认识到场地的地质结构,做好对应的设计,避免因为对地质的考察不清楚而引起塌方或者山体滑坡等地质灾害。

3.2保障场地在使用期间的安全需求

充分考虑建、构筑物的安全需求,满足规范、各类技术规程和使用期间的安全及稳定。

3.3满足生产工业对高程的要求

不同性质的工业生产工艺所要求的场地高程也不同,比如一般的制造业厂区,各建筑单体之间的联系较为紧密,而且都依靠道路运输,对于场地的平整度要求比较高;相对来说,煤炭等矿山业,为了方便运输原料及物料,最好布置有一定坡度的坡地来展开厂区的主要运输工艺过程,并采取阶梯布置。

3.4合理减少土石方工程量

首先,场地的竖向布置应做到因地制宜,因势利导,采取合理的布置形式以及建筑物的设计标高,减少土方石工程量,平衡填、挖工程量;其次,应避免过于贴近山体,减少挡土墙、护坡工程等建、构筑物的工程量。

3.5保障场地排水需求

要保证场地的排水功能正常运作,在设计排水管道时尽量多设计使用自流管线,以达到雨水能自然排放的要求,同时也要配合周围排水设施的标高。尤其是设计坡地场地时,要考虑到防洪、排洪的问题,避免场地被洪水淹没。

4工业企业竖向设计步骤及优化创新

以氧化铝厂为例,之前为国企服务时,业主通常会明确界定工厂的生产规模、主体设备、工艺方法等;设计方再在一片较为开阔的地域范围内选择工厂的地址,厂区的规模以及划定厂区的用地等。如今,铝工厂主要是以民营企业为主,与国企不同,民营企业只能在规定的范围内完成选址和厂区建设,企业需要考虑的就是在有限的区域内达到最大的经济效益。

4.1准备工作

前期需要收集到建设场地在此时的现状图和1：500或1：1000的现状图,如果是要考虑防洪能力的话,比例还需要进一步扩大,以统计径流汇水面积;在竖向设计之前,应准确掌握道路布置图和总平面布置图,若施工场地有单独的场地道路,也要掌握道路的纵断面图、平面图和横断面图等设计条件;此外还需要施工场地附近的水文情况和地理情况的资料,以方便对可能发生的暴雨、洪水或相关的气质灾害做提前的布置应对。

4.2确定场地的竖向布置形式

竖向设计的合理性决定了生产厂区的生产效率、生产规模、工程能带来的经济收益等。比如氧化铝厂中的生产材料和成品主要依靠传送带和管道来运输,因此可以多考虑高度差,尽量减少传送带的竖直传送高度以节约运输成本。比如氧化铝厂的分解车间,是由一组串联的分解槽组成,利用每段分解槽之间的高差引导料浆利用重力势能自己往下流,以此来进入下一道工序中,因此我们在进行竖向设计时要尽量结合当地方地理环境来确定竖向布置形式,达到降低土地成本,提高经济效益的最终目的。

4.3确定平土标高及平衡土方

首先在确定土方平整方案及标高之前,要考虑到4个因素:①厂址是否临近河流湖泊或者大海,以防工厂被水淹没,同时厂区的的地表高度都需要比计算出的洪水高度加上浪的高的高度还要再高0.5m;②场地坡度保持在0.3%以内,使雨水从仓库、堆场及仓库排向路面或周边的排水设施,满足场地的正常排雨水需求;③尽可能地减少土石工程量,提高场地的平整的经济性与合理性;④考虑与厂区相邻的其他厂区的标高,厂外附近的道路的标高,以及附近很多非常规单位的标高等等。分析考虑完上述的几个要素后,还需要对整个场地的土方进行计算,以此得出场地具体的标高。通常来说,除了场地整平的土石方外,在计算过程中还应考虑到地下构筑物、管线地沟、带路、排水沟等工程所产生的多余土方,较松软的余土和湿陷部分的土地所造成的土方缺失。如果场地的土石方不能达到平衡,需要从外界运输或者往外运输的话,要兼顾土石方本身平衡和取、弃土场地的运距、交通等条件,否则是不会达成预期要求的。由于填土需要分层碾压、夯实,时间成本和人工成本高,工作内容细碎繁琐,而且必须强化建筑本身的基础,把挖掘出来的土方运输到外面,虽然运输的距离更长了,但是计算下来总体的费用却比在厂区内平衡更低,因此虽然在费用上差别不大,由于对生态的保护,对农业、城市发展的有利影响,有效地缩短工地,从整体来看,也是合理的。在计算场地土方石工程量是要正确协调“挖”与“填”的关系,要以尽量少挖尽量少填为基础,最好让场地内的挖掘填埋达到平衡,若无法平衡,则需要做到多挖掘少填埋。当场地的地形有较大的起伏,情况较为特殊以至于必须要有大量的挖掘和填埋的时候,要尽量在达到工程要求的基础上少挖少填,努力达到两者的平衡。这样设计主要还是因为填方相较而言更加不稳定,大量的填方极有可能造成建筑的基础变深,增加不必要的工程量。而相对而言挖方就没有这方面的问题,即使把挖出来的土方运输到外面,成本也相对来说更低,因此在考虑土方工程的时候,尽量做到多挖少填,以此来控制工程的造价。

4.4细化道路和建、构筑物竖向设计

道路的竖向设计要以场地竖向布置的为基础,道路竖向设计有着至关重要的作用。在类似氧化铝厂的化工工程场地中,常选用与城市道路相同的道路设计方案,而设计最重要的就是最终确定出一个适合的道路坡道。要达到这个目的,我们就需要在各个坡度变化点的设计高程,再不断地对其进行测试,以达到设计要求。在道路的竖向设计过程中,要充分考虑几个方面:①确保场地正常排除雨水,每个区块场地至少要与低于自身320m以上的道路相连,方便雨水能顺利排到周边的排水设施;②满足场地运输车辆的爬坡要求,道路的坡度控制在7以内,视情况而定;③道路的竖向设计适宜应用锯齿式坡度的布置形式,首先是方便排水,雨水自流汇集并排入排水系统。建构筑物竖向布置的前提是场地的竖向设计以及道路的竖向设计,在设计中会以主体建筑所在场地或中心道路的标高作为基础在此的基础上再结合其他建筑的具体需求和场地地形条件进行增加标高或减小标高,达到设计的目的。

5结语

综上所述,在总图设计工程中,总图竖向布置设计是其中很重要的一环,关系着工艺流程、管线走向、排水、资金以及工厂的长远发展,且要考虑地质、水文等众多因素,是一个细致繁杂的工作。因此,研究总图竖向布置优化设计方案具有重要的现实意义,在实际应用中,要细致斟酌各方面因素,更好地为企业服务。

作者:崔宁波 单位:贵阳铝镁设计研究院有限公司