山地工业建筑竖向设计

浅谈山地工厂竖向设计

1前言

如何利用地势打造自己的特色同时方便使用，竖向设计尤为重要。山地建筑，归根结底难就难在依据不同的坡度，提出相应的解决方案。

2 竖向设计

2.1 竖向布置形式

竖向布置一般分为平坡、台阶以及二者相结合的混合模式这三种布置形式。平坡布置形式优点在于总平面布置的灵活性、方便物流运输，为厂区建构筑物、道路、绿化提供良好的建设条件。台阶式布置能充分利用地形，避免高挖高填、减少场地平整的土方工程量，且排水条件较好，结合企业的生产特点，做好总平面布置，如能利用位差，还可达到节能效果。在山区建厂，平坡布置形式平整场地的土方工程量一般较大，造价过高，且设计场地坡度太陡，会增加建、构筑物尤其是较大面积的建、构筑物的布置难度。因此，在山区建厂的总图竖向设计中，多采用台阶式布置形式。

2.1.1 台阶的划分

合理确定台阶的数量、台阶内的面积、台阶间的高差以及台阶间的连接方式等是阶梯式竖向设计的关键。台阶的数量和台阶内的面积是相互关联的，设计时应清楚哪些装置单元、建构筑物单体适宜布置在同一个台阶，哪些装置单元、建构筑物单体间可互为台阶，应结合总平面布置才能合理确定。一般来说：a) 工厂占地小于5公顷的厂

区，台阶数不宜超过 2 个。10公顷的厂区台阶数不宜超过3-4 个。台阶数过少，对自然地形改造力度过大，易造成高挖高填，土石方工程量较大；台阶数过多，则会造成厂区零乱，整体性欠佳，增加了填、挖边坡的防护工程量，降低了土地利用率，造成人流、物流不便。b) 主装置、主车间尤其是工艺流程、生产操作联系密切的，宜布置在同一台阶。辅助性的建、构筑物可结合地形，因地制宜、灵活布置。

2.1.2 台阶宽度和高度确定

台阶宽度主要根据工厂的生产工艺、运输线路、建构筑物尺度、通道宽度、管线敷设、施工要求以及总平面布局和形式确定的。

台阶间高差和连接方式也是相互关联的。台阶的高差主要取决于场地自然地形坡度、上下台阶间的生产联系和运输方式要求。一般情况下，相邻台阶高差控制在3～3.5m 之间,不宜大于6m。高差过大易造成: (a)加大防护加固工程成本；(b)主干道路纵坡过大，人流、物流不便；(c)地下管网埋设与空中架设施工难度增加。

下面就一个具体工程来说明，本工程用地约12.44公顷，竖向设计设置3个台阶，每个台阶的面积均不小于3公顷，主要生产车间根据风向等因素考虑设在较高两个台阶上，办公区设在最低台阶上，台阶间高差控制在4~5m。

2.1.3 台阶连接

台阶的连接方式有护坡和挡土墙两种形式，也可采用挡土墙加护坡方式。护坡有草皮土质护坡或砌筑型护坡采用护坡，采用护坡连接具有投资节省、但占地宽的特点。砌筑型护坡指干砌石、浆砌石或混

凝土护坡，坡比值控制在0.5～1.0，草皮土质护坡的坡比值不应大于0.5。挡土墙连接多用于用地条件受限制或地质不良地段，主要是重力式浆砌片石挡土墙，其工程量较大、成本高、用地节约，具有取材容易、施工简单、形式简单的特点。本工程两台地高差较小，台地之间设挡土墙连接，挡土墙高为3.5m，场地四周设草皮护坡。

2.2 场地标高初定

2.2.1 防洪要求

场地标高应满足防洪要求，标高的确定，应保证场地不被洪水、内涝水淹没。大多数化工企业的生产、运输或贮存过程涉及危险化学品，生产连续性要求高，工厂一旦受淹，往往会引起爆炸或导致毒液、毒气、放射性等有害物质的泄漏和扩散。防洪标准规范对各级城市、工矿企业和乡村有不同的防洪标准规定，《化工企业总图运输设计规范》也对不同规模的化工厂防洪标准进行了相应规定：受江、河、湖、海的洪水、潮水或内涝水的工业企业，场地设计标高应高于设计频率水位0.5m，当有波浪侵袭和壅水现象时，尚应加上波浪侵袭高度和壅水高度；本工程附近无江河湖泊，可以暂不考虑防洪。

2.2.2 厂外道路的衔接要求

一般情况下，厂区出入口附近的厂外道路标高，对厂区设计标高的确定具有较大影响。

厂外道路是厂区和外界联系的纽带，厂外道路尤其是靠近厂区的厂外道路标高直接影响场地设计标高的确定。工厂对外道路与厂外道路衔接受道路纵坡限制，根据《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87)规定：

运输易燃、易爆危险品专用道路的最大纵坡不应大于6%；厂内道路纵坡连续大于5%时，应在坡长不大于800m 处设置缓和坡段，缓和段的坡度不应大于3%,长度不应小于100m。

厂区最低高程比厂外道路—主要是指园区道路稍高，有利于与厂外园区排水系统的衔接。

本工程外部道路标高为64-75m，为了使台地与外部道路相衔接，将最低平台设计标高初定为64.6m，生产区中间平台设计标高初定为68.6m，最高平台标高定为72.6m。

2.3 土方工程

2.3.1 处理好挖、填关系

土方工程在不考虑外部需求的情况下，尽量避免高挖高填，减少土方工程量并力求土方就地平衡。这样，有利于防止水土流失，防止次生灾害发生。

土方工程还要兼顾以下几点，使得整体工程综合经济指标更加合理：

（1）“多挖少填”，减少建筑物基础工程量，使基础处理简易，对建筑物结构有利；

（2）“重挖轻填”，即在重型建筑物地段上采取挖方，轻型建筑物，道路，场地及绿化地段上采取填方；

（3）“上挖下填”、“就近挖填”，减少土石方运输距离，尽量使土石方就地平衡。

2.3.2 土壤松散系数

当土壤经过挖掘后，土体组织破坏，体积增加，在原土壤密实的情况下，将挖方再回填时，其体积比原土体体积大。只有经过相当长时间后，由于土壤压力作用、雨水湿润，或经过夯实后，土壤颗料再度结合，方可密实，但仍不能夯实到原土体积。土壤松散系数有最初和最终松散系数之分。最初松散系数从 1.O8～1.50 不等，最终松散系数则从1.01～1.3O 不等，随土壤的分类不同而不同。

2.3.3 土方计算

本工程一台地最低标高初定64.6m，二台地最低标高初定68.6m，三台地72.6m，三个台地从南向北逐渐增高。由于本工程地形复杂、等高线密集、高差较大，所以选用10m×10m 较小的方格网（局部加密）进行土方计算，保证了计算结果的精确，并通过土方计算来验证场地的设计标高是否合理。经过计算，得到填方量约11.2万m3。挖方量约11.5万m3，挖填基本平衡。考虑到土壤松散系数、工程土方等因素，土方工程量基本达到最小化且填挖基本保持平衡，同时满足设计要求。

结语

山区工厂竖向设计是总图竖向设计的难点，在确定场地标高时，考虑的因素多且复杂，竖向设计要结合平面布置既要符合规范的要求，还要满足生产、效益和管理的要求。因此，竖向设计的关键是因地制宜，做好场地的竖向设计，对于降低工程成本、加快建设进度、防止水土流失、保证投资效益具有重要的意义。