大型化工项目山地建厂的总图竖向设计浅析

2017-11-10中国成达工程有限公司成都610041

化工设计 2017年5期

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大型化工项目山地建厂的总图竖向设计浅析

郑国涛*
中国成达工程有限公司成都 610041

竖向设计要充分地利用合理的改造原有自然地形，选择合理的设计标高，确定建筑场地上各建构筑物的高程关系，使之满足生产工艺、交通运输的要求，并合理的组织地面排水，使之顺利排出。在山地建厂确定恰当的竖向设计方案尤为重要，本文结合工程实例对山地建厂的竖向设计要点及注意事项进行分析。

化工项目山地建厂总图竖向设计

现代化工企业，特别是大中型企业，其工艺过程复杂，组成规模庞大，物料搬运品种多，运量大，运输方式多样化等，这些特点的存在，对总图设计提出了更高的要求。总图设计是在保证生产、满足工艺和运输要求前提下，结合工业场地的自然条件，合理地确定拟建建构筑物、交通运输线路、工程管线、绿化美化等设施的位置，使各设施成为统一的有机整体，并与城市交通运输网相协调[1]。

总图布置合理才能保证企业正常、安全、高效率的进行生产和运营。它是决定企业成功进行生产设计主要前提，也是影响企业的整体计划、土地的使用率和利用率、以及工艺过程通顺等的主要因素。总图设计在化工企业设计过程中有着重要的作用，而竖向设计又是总图设计的非常重要的组成部分。

1 竖向设计需要注意的要点

因为山地建厂地形起伏较大，总图设计除了要满足工艺要求的平面位置外，还受到竖向高程关系的影响。竖向设计是要充分地利用原有自然地形并进行合理的改造，选择合理的设计标高，确定建筑场地上各建构筑物的高程关系，使之满足生产工艺、交通运输的要求，并合理的组织地面排水。山地建厂在总图竖向设计需要注意的要点：

(1)实地勘察，收集相关资料。通常总图专业会在项目前期介入，到项目现场实地勘察，与业主和相关人员进行前期沟通，收集相关设计资料。山区场地分析的重点：① 地形地貌分析：确认地形高差，分析地势走向、地貌特点；② 地质水文分析：了解地质构造，水文上应了解水质、水位高低、汇水面积、洪水位等；③ 交通分析：分析工程周围道路、铁路、水运交通运输条件[2]。细致的前期调研工作是开展总图设计非常重要的前提，所收集到的资料对科学分析和确定总图设计至关重要。

(2)熟悉工艺流程图、结合交通运输进行设计。设计中应了解工程的物流方向、物流量大小、物料种类等特点，充分利用现有地形地貌，选择最优的物流路线，使得物流运输跟地形地势走向一致。并与厂外道路很好的衔接，从而减小物流运输距离和降低提升高度，减小能耗，达到节能目的。

(3)充分利用地形、地质条件。根据厂区场地地形特征，合理布置。相对平坦地区，主要生产车间长边宜与地形等高线平行布置或成一定角度，以利于场地排水和减少场地土石方挖填量。对于坡地地形，建筑形状可灵活多变，同一座厂房内也可设置台阶或做成斜坡地坪。地下水位高的地段，可设置成填方并布置荷载轻的厂房、堆场[2]。

(4)竖向设计要与土石方计算过程相结合。竖向布置应当充分地利用地形进行合理改造，尽量使场地土石方挖填量最小。仔细研究地形图，统一考虑厂区内土方平衡问题，了解土质情况，结合土壤松散系数、压实系数的影响，尽量使整个厂区挖填接近平衡。避免部分地段取弃土困难或重复挖填土的现象。土方量过大，挖填不平衡，运距不合理等都会导致工程量增加。

(5)场地标高应高于历史最高洪水位，并应有完善、有效的雨水排水系统。根据场地地形特点、结合厂区所在地区的雨水排放方式、建筑密度、环境卫生要求、地质和气候条件等因素，合理选择暗管、明沟、地面自然排渗等排水方式划分场地汇水面积和排水区域，并组织场地排水系统，使地面雨水通过最快捷路径排出场外。场地排水坡度应满足规范要求，通常厂区整平坡度一般应不小于5‰，困难地段不宜小于3‰。还需注意的是，山地建厂，场地上应设置排洪沟以阻止场外山坡雨水流入场内[3]。截洪沟不应穿过厂区，当确有困难，必须穿越时，应从管线、铁路、道路较少和建构筑物密集程度较小的地段穿越，穿过地段的截水沟应加铺砌，并应确保厂区不受水害。

(6)山区建厂设计地面连接形式通常采用混合式。厂区台阶数不宜过多，可分成主台阶和辅助台阶。在主台阶上可布置对全厂生产运输有重大影响的生产车间和设施，辅助台阶则可布置一般性的建构筑物、堆场和辅助设施等，合理分台阶，既方便生产，又便于交通运输和管网敷设。

2 总图竖向设计分析

以重庆某大型化工项目总图设计为例，对总图竖向设计中应重点考虑的问题进行分析。

本项目位于涪陵区白涛镇王家坝，王家坝属于白涛镇丘陵盆地内的袭夺沟谷堆积平坝。平坝呈南北延伸的柳叶形，长750m，宽200～300m，海拔高196m。王家坝为第四纪地质，具有明显的“二元结构”。基岩埋藏深度8～12m。项目周围地区主要含水层是下伏基岩的裂隙、岩溶含水层和第四纪底部的砂砾岩含水层，水位深0.5～1.2m。地震基本烈度属于VI度区。

本工程厂区占地面积约为150000m2。本项目厂区分五个区：生产装置区、辅助生产装置区、厂前区、维修区、污水处理区。生产装置区主要由合成氨装置、尿素装置组成，是厂区的核心部分，将其集中布置在厂区的中部，合成氨装置和尿素装置呈一字形排列，由主管廊相连接。合成氨装置的北侧(设计北)布置有控制楼、变电所。尿素储运及包装布置在尿素装置的南侧(设计南)，工艺流程顺畅，栈桥线路短捷。

项目竖向布置充分利用了地形，选择相适宜的竖向布置形式，合理确定建构筑物和道路的标高，保证生产运输的连续性。恰当地利用、适应和改造自然地形条件，创造多种形式的竖向布置手法，力争减少建设工程量，减少土石方挖填量。通过多种方案对比，权衡阶梯布置高差会对运输的影响，本项目最终采用了平坡式布置方式。创造稳定的场地和建筑地基及简化基础的条件。应使场地排水畅通，并注意防洪防涝。力求减少土石方挖填和往返运输工程量，创造迅速完成土石方施工的条件。充分考虑厂区标高与周围场地的衔接与协调。

项目处在山沟地段，东西两侧均为近百米山体。在西南地区，雨水较为丰富，为了预防洪水灾害，在厂区中间位置以暗箱式排水涵的形式，保留了原有的自然泄洪沟在遇到洪水灾害时起到泄洪通道的作用，提高了抵御洪水侵害的能力，保障了工程项目的安全。因地形所限，厂区总图将主要生产装置(合成氨及尿素)、办公楼及公用工程、控制室、变电所等，布置在泄洪沟北侧(设计北)。将山体削出近600m长、150m宽的台地。另将尿素散装库、罐区、液氨库、维修、配气站等布置在泄洪沟南侧(设计南)，同样需将山体削出近100m宽、500m长的台地，两台地以道路相连，使厂区总宽可达250m左右，以满足安装、生活、安全、消防及储运要求。重庆某大型化工厂具体总平面布置见图1。

经过厂区的土方计算，填方量为7554000m3，挖方量为775900m3，填挖方量基本平衡。

根据土方平衡计算结果，结合考虑新建厂区与周围道路的衔接与协调，厂区的标高基本为217.25m。该厂竖向将采用平坡式布置方式，采取组织排水，通过道路排水汇入雨水总管。两侧开方山体也做好截洪沟及山体挖方边坡的稳定措施，厂区周边设置了天沟收集周围山坡的雨水，避免厂区受到山体雨水的冲刷影响。

3 结语

竖向设计是规划场地设计中一个重要的组成部分，它与总平面布置密切联系而不可分割。竖向布置应当满足生产工艺和交通的要求，并为其创造良好的条件。竖向布置应当充分地利用地形和合理的改造地形，力求场地土石方挖填量最小。尽量使整个厂区挖填接近平衡。各车间、装置之间是相互联系的，尤其是相邻车间在生产上的联系更为密切。因而生产工艺会对场地竖向布置和台阶宽度均有重大的影响和严格的要求，如相邻车间应考虑布置在同一台阶或相邻阶梯上，以避免竖向布置给生产、施工及运输和消防带来的不便和不必要的浪费。