淺談總圖優(yōu)化思想在新環(huán)境下的鋼鐵廠總圖布置中的應用

楊 威

（中冶南方工程技術(shù)有限公司， 湖北 武漢 430223）

總圖布置對于一個鋼鐵廠的建設和發(fā)展起著至關重要的作用?？倛D優(yōu)化思想不是一成不變的，隨著時代的發(fā)展和科技的進步，總圖優(yōu)化思想也在發(fā)展變化。

隨著國家發(fā)展政策的調(diào)整，許多落后的小型鋼鐵企業(yè)被取締，越來越多的鋼鐵企業(yè)合并，鋼鐵企業(yè)走向規(guī)?；l(fā)展的道路，但是國家對于企業(yè)用地的控制力度加大，總圖布置將面對更多新老廠區(qū)之間協(xié)調(diào)、新廠區(qū)與預留用地之間協(xié)調(diào)及節(jié)約用地的問題。同時由于國家對環(huán)保關注度的提高，鋼鐵廠的環(huán)保要求也相應提升，總圖布置時應考慮更多的環(huán)保因素。隨著海外市場開放，越來越多的鋼鐵企業(yè)走出國門，在海外建立鋼鐵廠，特別是東南亞地區(qū)，是中國鋼鐵企業(yè)走出國門的重點發(fā)展區(qū)域。東南亞島嶼眾多，很多海外鋼鐵廠選址在島嶼，該區(qū)域一般地形起伏較大，雨水量較大，總圖布置將面臨許多新的問題。在新環(huán)境下，鋼鐵廠的總圖布置將會遇到新問題，總圖優(yōu)化的思想必須與時俱進。隨著科技的發(fā)展和科學理念的傳播，更多的新技術(shù)和理念可以用于優(yōu)化總圖布置，這也為總圖優(yōu)化思想的發(fā)展起到積極的推動作用。現(xiàn)在通過以下幾個方面談談總圖優(yōu)化思想在新環(huán)境下的鋼鐵企業(yè)總圖布置中的應用。

1 總圖優(yōu)化思想在豎向設計中的應用

在新環(huán)境下，無論國內(nèi)還是海外的鋼鐵企業(yè)的選址都更多地面對山區(qū)這種復雜的地理環(huán)境，同時用地范圍也受到更多的限制。山區(qū)場地地形復雜，標高變化較大，如果強行平整廠區(qū)將會增加投資，廠區(qū)的土方運輸處理將會是一個大問題。在豎向設計中進行總圖優(yōu)化，對于節(jié)省投資以及保證工藝流程順暢會起到重要作用。

豎向設計概括來說就是場地標高設計，一般場地標高變化較大較多的地區(qū)的總圖布置采用臺階式的布局形式。以某海外鋼鐵廠項目總圖布置方案為例，該鋼鐵廠選址在印尼東南蘇拉威西省摩羅瓦里的中國印尼經(jīng)貿(mào)合作區(qū)某園區(qū)，島上為自然丘陵地貌，部分區(qū)域地形起伏較大。

首先，對鋼鐵廠的規(guī)模進行研究，對生產(chǎn)工藝進行總圖優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)約土地。該鋼鐵廠區(qū)主要包括原料場、燒結(jié)、高爐、煉鋼、連鑄、熱軋等部分，通過生產(chǎn)工藝的總圖優(yōu)化設計可以估算出每個工藝流程需要的最小占地面積。工藝連接較緊密的煉鋼、連鑄、熱軋緊湊布置，節(jié)約用地。原料場的原料需要通過皮帶通廊爬高至高爐爐頂，二者布置時可以充分利用場地高差較大的情況，優(yōu)化布置位置和標高，節(jié)省土地和投資。

其次，對廠區(qū)的地形進行分析，優(yōu)化確定臺階的個數(shù)和臺階的標高。臺階式場地布局不是臺階越多越好，雖然在山區(qū)地形中，臺階的數(shù)目越多場地平整的土方越少，但是臺階之間的道路連接以及擋土墻或者護坡的設置都需要合理考慮，否則過多的臺階只會造成道路運輸不暢、增加投資等問題?？倛D方案優(yōu)化主要包括聯(lián)合布置相關工藝、公輔設施合理布局、合理利用不同生產(chǎn)工藝之間高差要求、合理利用道路坡度、優(yōu)化土方量。其中場地的土方量是總圖優(yōu)化的一個重要因素，特別該鋼鐵廠在島嶼上，外運土的價格很高，盡量滿足場地挖方大于場地填方，可以有效的節(jié)省投資，部分多余的挖方好土還可以作為回填土回填至標高較低的預留用地處，從而為今后的土地利用創(chuàng)造有利條件。通過方案優(yōu)化和比較，該鋼鐵廠最終確定布置五個臺階，臺階的標高分別為40 m、45 m、62 m、78 m、90 m時方案最優(yōu)化。

最后，對臺階之間的過渡段進行優(yōu)化，可以有效節(jié)省投資和保證場地安全。場地邊坡自然放坡時最節(jié)約投資，但是放坡需要的土地面積最大；擋土墻的占地面積較小，但是隨著高度的增加，投資會大幅度增加。結(jié)合二者合理優(yōu)化，達到投資和土地利用的最優(yōu)化。該鋼鐵廠總圖布置時，臺階之間高差未超過8 m且用地較緊張區(qū)域，選用擋土墻；臺階高度較大區(qū)域且用地不緊張區(qū)域，選用分級放坡，通過優(yōu)化合理選用臺階過渡形式，實現(xiàn)降低投資。

2 總圖優(yōu)化思想在廠區(qū)道路設計中的應用

一個廠區(qū)的道路對于整個廠區(qū)物流運輸?shù)耐〞承云鸬經(jīng)Q定性的作用，對廠區(qū)道路進行總圖優(yōu)化可以極大提升運輸效率和節(jié)省投資。新環(huán)境下，鋼鐵廠占地面積較大，場地的通達性要求較高，如何利用最小的道路投資滿足廠區(qū)的運輸要求，需要總圖優(yōu)化思想的指導。

首先，合理優(yōu)化確定道路長度。廠區(qū)的廠房在滿足建筑防火規(guī)范、安全間距的前提下，盡量布置緊湊，部分相關工藝廠房或者公輔設施合建，可以有效地節(jié)省道路的長度需求。

其次，合理優(yōu)化確定道路的最小寬度。道路的寬度與鋼鐵廠的規(guī)模、廠區(qū)車流量、載貨汽車的類型、車輛的行駛速度以及人流量的大小有關系。前期調(diào)研工作做的足，才能更加合理的估算出道路寬度，從而避免道路寬度太寬造成浪費或者寬度太小不能滿足運輸需求。

最后，合理優(yōu)化確定道路的結(jié)構(gòu)形式。通過對運輸?shù)燃壍姆治觯梢詢?yōu)化調(diào)整道路結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省投資。運輸?shù)燃壿^高的區(qū)域選用較厚實的道路結(jié)構(gòu)層，運輸?shù)燃壿^低的區(qū)域選用較薄的道路結(jié)構(gòu)層。道路結(jié)構(gòu)層的材料選用也應考慮當?shù)氐脑瞎N類，盡量采用當?shù)剌^易得的材料建設道路，以避免異地采購道路結(jié)構(gòu)材料，造成投資增加。

3 總圖優(yōu)化思想在場地排水中的應用

隨著海外鋼鐵項目逐年增多，部分鋼鐵廠選址于雨水較豐富的東南亞島嶼國家，合理優(yōu)化廠區(qū)的場地排水，對于保證鋼鐵廠日常安全生產(chǎn)的重要性不言自明。在該區(qū)域內(nèi)，匯水面積一定時，如何將雨水及時排出，需要對場地坡度進行總圖優(yōu)化。場地排水坡度宜為0.5%～2%，困難情況下不宜小于0.3%，局部地段的最大坡度不宜超過6%[1]。場地中合理設計谷線和脊線，能夠快速地排出場地雨水，將雨水匯集于排水溝或者雨水管中。近幾年，國家積極倡導海綿城市這一理念，在許多城市規(guī)劃和項目建設中進行運用，取得了很好的效果。鋼鐵廠的總圖優(yōu)化中也可以借鑒這一先進理念，利用場地中不適合布置建構(gòu)筑物且標高較低的區(qū)域，使該區(qū)域盡量保持原貌或者低影響開發(fā)，種植綠色植物，充分利用地勢把重要生產(chǎn)設施所在區(qū)域的場地雨水合理引流到該區(qū)域中，一方面保證重要生產(chǎn)設施所在區(qū)域的安全生產(chǎn)，另一方面對鋼鐵廠的景觀美化起到積極的作用，體現(xiàn)綠色環(huán)保鋼鐵廠的理念。在條件允許的情況下，廠區(qū)道路采用新型蓄水材料鋪設，從而實現(xiàn)調(diào)蓄道路雨水，在一定程度上也會緩解廠區(qū)中的雨水壓力。

4 總圖優(yōu)化思想在管線綜合設計中的應用

管線綜合是鋼鐵廠總圖布置中重要的組成部分。隨著大型鋼鐵廠的建立以及鋼鐵廠的擴建，新廠區(qū)全廠性或者新老廠區(qū)間的管線綜合情況會更復雜，因此對總圖優(yōu)化的要求會更高。

管線優(yōu)化設計主要包括：合理布局管線走向，節(jié)省管線長度；類別相同管線應合理集中布置，在條件允許的情況下，可采用綜合管廊或者管線共架的形式；應盡量減小價值較高的管線敷設長度，例如電纜，應盡量減小相關廠房的間距；管線敷設過程中應盡量利用建、構(gòu)筑物的墻皮和柱子；合理布局原料場和成品堆場，實現(xiàn)土地資源的充分利用。

以某海外鋼鐵項目為例，該項目用地較緊張，管線數(shù)目較多，經(jīng)優(yōu)化設計后將燃氣管線、廢氣管、冷風管以及部分循環(huán)水管等管道采取共架布置，從而節(jié)約用地。主控樓、開關站、電氣室等建筑物盡量布置在服務區(qū)域的中心位置，使電纜到達各個服務位置的總長度最優(yōu)化。部分管道利用新建的棧橋或者柱子進行敷設，充分利用立體空間，實現(xiàn)節(jié)省土地。

5 結(jié)語

在新環(huán)境下，更多的鋼鐵企業(yè)選擇走出國門，同時鋼鐵企業(yè)的環(huán)保要求也會越來越高，各種新的問題會相應產(chǎn)生，總圖優(yōu)化思想如何在今后的鋼鐵廠的規(guī)劃設計中起到積極的指導作用，必須與時俱進。隨著科技的發(fā)展和先進科學理念的引入，總圖優(yōu)化思想的外延可以更廣闊，總圖優(yōu)化的手段可以更豐富，從而更好服務于新環(huán)境下的鋼鐵廠的規(guī)劃建設。

[1]中冶南方工程技術(shù)有限公司.鋼鐵企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范GB50603—2010[S].北京:人民計劃出版社，2011：124.