工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計研究

摘 要：針對工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計這一問題，首先對工業(yè)廠區(qū)應(yīng)用豎向設(shè)計方法的實際意義進行了分析；其次對工業(yè)廠區(qū)落實豎向設(shè)計時的基本要點展開了研究；最后以甘肅省嘉峪關(guān)市某一工業(yè)廠區(qū)作為案例，探究了豎向設(shè)計在工業(yè)廠區(qū)的實際應(yīng)用情況，包括在該工業(yè)廠區(qū)的產(chǎn)品生產(chǎn)加工區(qū)和新產(chǎn)品研發(fā)區(qū)的應(yīng)用。結(jié)果表明，豎向設(shè)計方法在工業(yè)廠區(qū)之中的應(yīng)用能夠發(fā)揮積極效果。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠區(qū)；豎向設(shè)計；設(shè)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(yè)廠區(qū)往往會選擇與人們生活居住區(qū)域較遠(yuǎn)的位置建設(shè)。而這些區(qū)域原有的自然地形往往無法直接利用，工業(yè)企業(yè)總平面布置之中各種構(gòu)筑物和建筑物的建設(shè)也無法在現(xiàn)存地形上進行建設(shè)，廠區(qū)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(shè)計方法。在此之中，豎向設(shè)計可以發(fā)揮良好的作用，可以實現(xiàn)對原始自然地形的合理改造和充分利用。

1 工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計的實際意義

通常來說，工業(yè)廠區(qū)的豎向設(shè)計是工業(yè)企業(yè)總圖運輸設(shè)計中包含的一個構(gòu)成要素。一般情況下，除了能夠使用坐標(biāo)對工業(yè)廠區(qū)中的道路、構(gòu)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(huán)節(jié)中，就需要使用到豎向標(biāo)高［1］。通過確定平面位置和立面位置相結(jié)合的形式，能夠固定工業(yè)廠區(qū)內(nèi)道路、構(gòu)筑物以及建筑物的具體位置。相關(guān)主體在設(shè)計期間，總平面設(shè)計的進行往往是與豎向設(shè)計同時進行的，如果設(shè)計人員在總平面設(shè)計期間沒有對豎向設(shè)計進行充分考慮，則工業(yè)廠區(qū)內(nèi)部雨水排出方向出現(xiàn)錯誤的可能性較大，并且在施工人員實際埋設(shè)地下排水管道的過程中，也有很大概率發(fā)生不合理的現(xiàn)象，從而進行二次返工，這也意味著工業(yè)企業(yè)需要在其中投入更多的建設(shè)成本。如果在豎向標(biāo)高和安全距離角度，豎向設(shè)計與總平面設(shè)計之間存在不恰當(dāng)?shù)那闆r，還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化并調(diào)整總平面設(shè)計之中工業(yè)廠區(qū)的道路、構(gòu)筑物與建筑物的位置。

實現(xiàn)工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計的科學(xué)化，一方面能夠為相關(guān)主體基礎(chǔ)建設(shè)投資規(guī)模的減少提供幫助，還可以實現(xiàn)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(shè)計能夠在很大程度上推動工業(yè)企業(yè)的高效運營管理與安全生產(chǎn)，促使企業(yè)自身實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。設(shè)計人員如果能夠以工業(yè)企業(yè)的施工流程需要以及工業(yè)廠區(qū)內(nèi)部各個部分的布置要求作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)豎向設(shè)計的合理化對工業(yè)廠區(qū)所在地區(qū)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(fù)雜的原始自然地形轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢耘c工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)要求相符的工業(yè)生產(chǎn)場地。不僅如此，在豎向設(shè)計的過程中，豎向標(biāo)高確定的合理化還可以幫助相關(guān)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(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計的要點

2.1 對地形及自然條件全面掌握并利用

設(shè)計人員在實際開展工業(yè)廠區(qū)的設(shè)計之前，首先需要對工業(yè)生產(chǎn)過程中可能會對周邊地區(qū)造成污染的程度進行充分考慮，如果屬于化工生產(chǎn)，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(dāng)?shù)呢Q向設(shè)計。由于工業(yè)生產(chǎn)的特殊性，因此，山區(qū)或者是一些遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)是工業(yè)企業(yè)選擇建設(shè)工業(yè)廠區(qū)的主要場所，在這些地區(qū)進行豎向設(shè)計時，設(shè)計人員需要對區(qū)域內(nèi)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(shè)計工作創(chuàng)造更加良好的基礎(chǔ)。與此同時，需要在合理范圍內(nèi)設(shè)立符合規(guī)范的建筑物以及施工道路，綜合考量施工場地的平整、標(biāo)高關(guān)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(yù)設(shè)和規(guī)劃，需要對工廠建設(shè)的疑難點、矛盾點持有預(yù)見性，提升項目整體的應(yīng)急性和靈活性，盡可能地提升工廠建設(shè)的經(jīng)濟性，在保證質(zhì)量的大前提下，盡可能地減少施工期限，節(jié)省項目投資，增加工廠建設(shè)的實際經(jīng)濟收益。

第一，設(shè)計人員需要分析相應(yīng)的地形條件，對區(qū)域內(nèi)存在的地形落差情況加以明確，在此期間，設(shè)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(shè)計的合理性提供保障［2］。在對某一區(qū)域開展豎向設(shè)計時，需要充分考慮該區(qū)域場地的地形條件，依據(jù)地形條件的不同，設(shè)計相匹配的豎向設(shè)計方案。比如，當(dāng)區(qū)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(shè)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(yīng)該換用階梯式或者是混合形式的設(shè)計方案。第二，除地形條件之外，設(shè)計人員還需要分析工業(yè)廠區(qū)所在地的地質(zhì)水文情況。在設(shè)計工作開始之前，設(shè)計人員可以積極尋求與技術(shù)人員的合作，共同勘察工業(yè)廠區(qū)所在地及周圍地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，同時對水質(zhì)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(chǔ)上開展相應(yīng)的總圖設(shè)計。第三，在完成地形條件和地質(zhì)水文條件的分析之后，設(shè)計人員還需要分析交通條件。這一環(huán)節(jié)涉及的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包含周邊地區(qū)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(huán)境，促使總圖設(shè)計的實效性和全面性進一步提升?？紤]到目前的廠區(qū)建設(shè)用地地形條件較為復(fù)雜，一般都會面臨山地、丘陵等地形阻礙，相關(guān)人員需要考慮先進行土地平整工作，可以采用經(jīng)濟適用的階梯式方式，將該區(qū)域劃分成多個臺階的形式，集中將生產(chǎn)設(shè)施和建造構(gòu)筑物、建筑物等聯(lián)系密切的組織設(shè)計在同一臺階，或者相鄰臺階上。在臺階設(shè)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(fā)生。在臺階的寬度上，需要考慮符合建構(gòu)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(huán)節(jié)造成不必要的麻煩。在臺階的設(shè)計寬高度上，需要將其控制在4米或以下，依據(jù)水文地質(zhì)條件以及項目需要，結(jié)合運輸條件、基礎(chǔ)深埋等要求，設(shè)計合理的臺階高度。與此同時，還需要設(shè)計合理的臺階連接方案，比如，需要考慮到地質(zhì)條件、臺階規(guī)格、施工負(fù)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(yè)技術(shù)規(guī)范和施工經(jīng)驗條件，合理設(shè)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(xué)規(guī)劃土石方工程量，降低成本

在進行豎向總圖的設(shè)計和制作時，設(shè)計人員需要分析工業(yè)廠區(qū)周邊的地貌條件，盡量確保土石方工程的建設(shè)能夠充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡孛蔡攸c，并且做到平面設(shè)計與豎向設(shè)計的有機融合。在布置工業(yè)廠區(qū)內(nèi)構(gòu)筑物和建筑物的過程中，需要基于與周邊環(huán)境相結(jié)合的前提，盡可能地保證地形條件能夠與構(gòu)筑物和建筑物的建設(shè)需要相適應(yīng)，從而為總圖豎向設(shè)計的合理性奠定基礎(chǔ)，并創(chuàng)設(shè)出相對良好的視覺效果。例如，當(dāng)廠區(qū)與城市道路相鄰距離過近時，需要提高場地紅線標(biāo)高，范圍在城市道路中心線標(biāo)高以上的200～400毫米之間；如果廠區(qū)與城市道路標(biāo)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(shè)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(xué)性與合理性，按照現(xiàn)存的地形條件，確保工業(yè)廠區(qū)的規(guī)劃足夠恰當(dāng)。如果選取的工業(yè)廠區(qū)建設(shè)場地內(nèi)部存在著一些坡度較大的區(qū)域，并且這部分區(qū)域的占地面積較大，即可以以具體情況作為依據(jù)，選擇階梯式布局的設(shè)計方法，通過擋土墻、護坡和自然放坡的處理方式，實現(xiàn)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(qū)施工或分期施工的情況，進而有效防止重復(fù)填挖和取土困難等情況的發(fā)生。在進行土石方工程量的合理規(guī)劃上，還需要準(zhǔn)確進行土方計算，在確定好平土標(biāo)高后，可以選擇方格網(wǎng)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(shù)值計算，以此確保施工廠區(qū)初平、區(qū)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(tài)調(diào)整土方計算數(shù)值。此處可以考慮以某一工廠建設(shè)為例進行綜合計算，比如，當(dāng)這一工廠園區(qū)的場地處于丘陵地帶，地形坡向雜亂無章，場地標(biāo)高限度在1763米至1812米范圍內(nèi)，廠區(qū)外部鐵路專線到廠區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)以及工藝流程的規(guī)范和理性，應(yīng)當(dāng)采取連續(xù)式、重點式混用的模式，設(shè)計合理的平土方式。其中，相應(yīng)的土石方工程總量經(jīng)計算，數(shù)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(jié)合基槽余土、土壤松散系數(shù)的考量，基本實現(xiàn)了施工區(qū)域的土方平衡。

2.3 符合工業(yè)廠區(qū)防洪與雨水排放標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計期間，關(guān)于廠區(qū)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(shè)計質(zhì)量的提升能夠為廠區(qū)內(nèi)部順利排放雨水提供保障，避免廠區(qū)在降雨量較大的季節(jié)出現(xiàn)內(nèi)澇的情況［3］。在設(shè)計廠區(qū)的排雨水系統(tǒng)時，可以參考以往的施工設(shè)計經(jīng)驗，從明溝、暗管以及明溝暗管結(jié)合等多種方式中，選擇符合廠區(qū)條件的排雨水設(shè)施。設(shè)計人員需要以地形條件、當(dāng)?shù)亟邓康纫刈鳛橐罁?jù)，選取最恰當(dāng)?shù)呐潘绞?，例如在地下埋設(shè)暗管或者是選擇明溝排水等。在多種排水設(shè)施中，明溝排水是最常用，也是最簡便、可行的設(shè)計方案。在設(shè)計階段，相關(guān)人員需要先對廠區(qū)的坡度進行測量，然后依據(jù)廠區(qū)干道的排布陳列情況，將一個完整的廠區(qū)分割成多片排水區(qū)，每個排水區(qū)設(shè)立相應(yīng)的獨立的明溝系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的排雨水工作。通過將廠區(qū)排水設(shè)施實行分片設(shè)計、分區(qū)管理，將原本負(fù)荷過重的排雨水工作量打散、重組，以多區(qū)域的明溝系統(tǒng)組織的形式，組成該廠區(qū)的整體排雨水系統(tǒng)。在這一施工過程中，需要注意控制好每段水溝的規(guī)格，合理設(shè)計斷面尺寸和坡度，依據(jù)廠區(qū)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(shè)計符合實際排雨水需要。相關(guān)人員設(shè)計水溝縱坡時，需要保證其數(shù)值等同于地面坡度，必要時可以略高于地面坡度，將數(shù)值控制在小于2‰范圍內(nèi)。在施工區(qū)域場地起伏波動較小的情況下，相關(guān)人員可以采用設(shè)計標(biāo)高法，用箭頭的形式表現(xiàn)出場地的雨水排放方向，同時用控制點標(biāo)高的形式，展現(xiàn)地面標(biāo)高要求，當(dāng)設(shè)計的點標(biāo)數(shù)量越多時，越能完善施工地面的設(shè)計表現(xiàn)。此外，為了防止內(nèi)澇現(xiàn)象的產(chǎn)生，在豎向設(shè)計期間，還需要對工業(yè)廠區(qū)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(qū)內(nèi)坡面對排水帶來的影響，通過多種措施的結(jié)合，實現(xiàn)短時間內(nèi)排放雨水的目的。如果面臨工業(yè)廠區(qū)施工區(qū)域地形條件復(fù)雜的情況，可以考慮在工業(yè)廠區(qū)外部，增設(shè)額外的雨水導(dǎo)流設(shè)施，盡可能地減少大面積降雨降水帶給廠區(qū)的負(fù)面影響，防止雨水對廠區(qū)的沖擊破壞，避免自然因素造成的廠區(qū)設(shè)施破壞帶來的經(jīng)濟損失。

3 工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計應(yīng)用實例

3.1 工業(yè)廠區(qū)基本情況概述

一工業(yè)廠區(qū)位于甘肅省嘉峪關(guān)市郊區(qū)位置，廠區(qū)整體形狀為較為規(guī)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(yè)廠區(qū)周圍環(huán)境基本為堆積有建筑垃圾和生活垃圾的廢棄空地，場地標(biāo)高大致為24.69～37.86米。負(fù)責(zé)該工業(yè)廠區(qū)的企業(yè)已經(jīng)將廠區(qū)的建設(shè)場地進行了平整，整體的地形呈現(xiàn)出西北方向較高、東南方向較低的特點，與周邊區(qū)域的整體地形走勢大致相同。在該工業(yè)廠區(qū)之中，按照該企業(yè)的生產(chǎn)需求，將廠區(qū)劃分成了若干個不同的區(qū)域，包括材料儲存區(qū)、產(chǎn)品生產(chǎn)加工區(qū)、生產(chǎn)動力區(qū)、新產(chǎn)品研發(fā)區(qū)以及辦公區(qū)等，基本可以滿足相應(yīng)的生產(chǎn)需求。其中，產(chǎn)品生產(chǎn)加工區(qū)主要分布在廠區(qū)的西南一側(cè)，新產(chǎn)品研發(fā)區(qū)主要分布在該廠區(qū)的西北一側(cè)。

3.2 廠區(qū)豎向設(shè)計具體內(nèi)容

3.2.1 產(chǎn)品生產(chǎn)加工區(qū)豎向設(shè)計

在產(chǎn)品生產(chǎn)加工區(qū)內(nèi)存在著復(fù)雜的管線，并且還涉及頻繁的原材料和貨物運輸，各種生產(chǎn)工藝之間存在著緊密的聯(lián)系。在該區(qū)域內(nèi)，設(shè)計人員采用的豎向設(shè)計方式為豎向平坡式，各個建筑物和構(gòu)筑物的地坪標(biāo)高保持相同。在結(jié)合建筑室內(nèi)外高差的前提下，將建筑地坪的高度設(shè)定為39米。

3.2.2 新產(chǎn)品研發(fā)區(qū)豎向設(shè)計

在該工業(yè)廠區(qū)之中，新產(chǎn)品研發(fā)區(qū)域本身并未占據(jù)較大的面積，同時其地下管線分布的復(fù)雜程度也相對較低。因此，設(shè)計人員在確定這一區(qū)域的豎向設(shè)計形式時，選取的形式為階梯式，這種方式能夠靈活調(diào)整標(biāo)高。

3.2.3 增加工業(yè)廠區(qū)豎向設(shè)計的靈活性

為了提升該處工業(yè)園區(qū)的設(shè)計靈活性，使其充分滿足現(xiàn)實需要，還可以對廠區(qū)內(nèi)部進行局部豎向調(diào)整。比如，對場地內(nèi)的建構(gòu)筑物、鐵路道路條件以及堆放設(shè)施的標(biāo)高限度進行設(shè)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(guān)聯(lián)性，在綜合考量多方面影響條件下，確定最終的標(biāo)高范圍。

結(jié)語

綜上所述，在工業(yè)廠房建設(shè)期間，由于其通常會占據(jù)較大的場地面積，并且存在著較為龐大的建筑規(guī)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(yè)廠區(qū)還需要承擔(dān)起較為復(fù)雜的生產(chǎn)工作流程，使得設(shè)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(guān)單位應(yīng)當(dāng)與實際情況進行有機結(jié)合，實行豎向設(shè)計的方法，基于安全可靠、順暢合理的前提，將工業(yè)廠區(qū)的場地處理難度降到最低，盡可能地減少土方工程量，實現(xiàn)項目基建投資的充分節(jié)約。

參考文獻(xiàn)：

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

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

［3］白潔.淺談化工企業(yè)豎向設(shè)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(shè)計師，研究方向：總圖運輸。