未测量场地竖向设计方案

李 峰

（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南 长沙 410100）

工业场地竖向设计是充分利用和改造自然地形，选择合理的竖向布置系统，确定厂区最佳设计标高，使之既能满足生产和使用要求，又能达到减少土方工程量、加快建设进度和节约基建投资的目的。运用谷歌地球和Civil 3D软件分析未测量场地，可以生成可参考利用的厂区地形图，进行更合理、更经济的竖向设计。根据两种软件的不同功能，地形图生成过程包括利用谷歌地球读取厂区标高、利用Civil 3D软件生成厂区地形图两部分，生成过程如图1所示。

图1 地形图生成过程

文章通过工程实例详细介绍地形图生成过程，并运用生成的地形图进行厂区高程分析，对工程项目进行竖向设计。

1 工程概况

该工程为吉尔吉斯共和国境内新建污水处理厂项目，位于伊赛克湖州乔尔蓬阿塔市西约4.0km处，北靠天山，南临伊赛克湖。乔尔蓬阿塔市污水处理厂按以统一规划、分期建设、近远期结合，并与供水设施建设相配套为指导思想，设计本期规模为1.2×104m3/d，远期预留设计规模为1.2×104m3/d。

由于此次设计为投标前方案设计，加之吉方缺乏测量技术，拟建厂区没有地形资料。通过现场踏勘，初步估测厂区地势北高南低，自然地形坡度南北向较大，为减少工程量，节约投资，厂区竖向拟采用多级台阶布置。此设计拟运用谷歌地球和Civil 3D软件辅助生成厂区地形图，作为初步方案设计输入资料，以便更合理分析厂区地势变化，更科学指导厂区竖向设计。

2 地形图生成过程

2.1 歌地球软件应用

谷歌地球是由谷歌公司开发的虚拟地球软件，其将卫星照片、航空照相和GIS布置在地球三维模型之中，供用户浏览全世界各个角落的高清卫星图片，为用户获取空间信息提供新的方法和手段，对工程项目也有强大的辅助设计功能。

利用谷歌地球软件主要有三步工作：划定范围、布置网格、读取标高。借助经纬度定位仪器进行现场踏勘，测量读取拟建厂区边界经纬度值并输入谷歌地球软件，在谷歌地球软件中圈定厂区范围；在圈定的范围内布置经纬线，间距暂定10m，其中纬线标记X000、X010、X020…Xhij，经线标记Y000、Y010、Y020…Ykmn；依次选定标记的纬线，选择“显示高度配置文件”，在高度配置对话框中读取经纬线交叉点处自然标高，然后将经纬线和自然标高数据由谷歌地球导入绘图软件形成厂区网格图。部分网格如图2所示。

图2 厂区部分网格图

经纬线间距可根据拟建厂区地形复杂程度调整，间距越小，生成地形图精度越高，反之越低。为详细反映厂区地形实际情况，可以在地形突变处增加网格密度。

2.2 CiviI 3D软件应用

Civil 3D软件是欧特克公司为制造、工程建设、基础设施等行业提供的数字化设计和工程服务软件。该软件根据专业需要进行专门定制，其三维动态模型不仅有助于设计人员加快土木工程、道路、场地土石方、雨水排放系统等工程设计进程，而且还可以为用户提供真实、可视化设计方案，帮助用户做出更科学的决策。

利用Civil 3D软件主要有三步工作：定义块文件、生成曲面地形、竖向分析。将含有自然标高的厂区网格图在Civil 3D软件中打开，首先，在经纬线交叉点处创建块，并通过“特性”命令赋予每个块的高程值。其次，创建新曲面。在“工具空间”对话框中选择曲面，并创建曲面，在新曲面“定义”→“图形对象”命令中选择“添加块”，将创建的块全部转化为Civil 3D软件可以识别高程数据的块文件。最后，检查生成的块文件，确定无误后即可生成地形曲面。

在Civil 3D软件中，对生成的地形曲面可以进行等高线、高程、坡度、坡面箭头、流域等竖向因素分析。文章根据厂区竖向拟采用多台阶布置的特点，主要进行高程分析，如图3所示。

图3 厂区高程分析图

3 竖向设计方案

以上述生成的厂区地形图作为竖向设计输入资料可知：厂区地势北高南低，东西平缓，自然地形标高为1698.5～1709.0m，由北至南坡度约8.0%，坡度较陡。结合工艺方案和高程分析，厂区竖向采用三级台阶布置。

一级台阶北侧布置，长度为170.0m，宽度为42.5m，设计标高为1706.0m，主要布置粗、细格栅、污泥脱水间和变配电间。二级台阶中间布置，长度为170.0m，宽度为45.0m，设计标高为1703.5m，主要布置CASS池和仓库。三级台阶布置在南侧，长度为170.0m，宽度为42.3m，设计标高为1701.0m，主要布置综合楼、滤布池和接触消毒池。两台阶之间高差均采用挡土墙结合放坡处理。不同台阶四周采用道路联通，道路最大纵坡为7.8%，局部人行通道采用踏步联接。厂区平面及竖向布置方案如图4所示。

图4 厂区平面及竖向布置方案图（单位：m）

4 结束语

竖向设计是总图运输工作过程中最复杂的内容，其合理与否直接关乎工程基建投资大小。因此，在设计中必须依托完整、准确的地形图输入资料。文章针对前期无测量资料的工程项目，提出运用谷歌地球和Civil 3D软件辅助生成可参考利用的厂区地形图的方法，并以此指导项目竖向设计，使工程前期方案更加合理、可行。