竖向设计在工业项目中的重要作用

陈晓云

摘要：竖向设计是工程设计中一个重要组成部分，它与规划设计，总平面布置密切联系而不可分割.尤其在工业设计中更为重要，工业项目占地面积大，工艺流程复杂，如何充分利用地形，合理组织竖向关系，对项目的节省投资和节约用地上起着很关键的作用。本文从石油化工项目和矿山项目两方面来分别说明竖向设计的重要性。

关键词：竖向设计;土石方;石油化工;矿山

一、绪论

我国人多地少，耕地资源稀缺，当前又处于工业化、城镇化快速发展时期，建设用地供需矛盾十分突出。切实保护耕地，大力促进节约集约用地，走出一条建设占地少，利用效率高的符合我国国情的土地利用新路子，竖向设计对节约用地有着至关重要的作用。不同类型的工业项目对竖向设计的要求不同，但总体来说都是要节约用地，满足工艺流程要求。石油化工厂区的通常选在化工园区内，场区地势平坦，竖向设计主要侧重于场地雨水排放，场区的防洪排涝。矿山项目多位于山区，地形复杂，矿山工业场地竖向设计的主要任务是结合矿山工艺流程，根据建设单位提供的矿区地形图，利用和改造现有场地自然地形，经过多方案比选确定合理的场地布置形式和各建筑物的控制标高，使其能够在满足生产和使用要求的前提下，同时达到土石方工程量及场地防护工程量小，投资节省，建设速度快的要求.矿山工业场地竖向设计是矿山总图运输设计的一项重要组成部分，其设计水平的优劣直接关系到矿山工艺流程是否合理顺畅，工业场地是否安全稳定，矿山生产是否方便适用，而且也会直接影响到该工程项目的建设投资.虽然设计者在设计中有竖向理论的指导，但如何将理论知识运用到实际工作中，如何将理论与实际工程项目，尤其是复杂地形的工程项目结合起来对每个设计者是一个挑战.本文在研究矿山工业场地竖向设计的基础上，如何对地形复杂的工业场地在满足生产上的内外部运输联系和雨水顺利排出的要求下进行合理的竖向衔接进行了阐述。

本人根据多年的石油化工厂和矿山设计工作实践经验，结合一些工程实例介绍了竖向的布置要求，合理确定工厂竖向标高，并对设计过程中积累的场地竖向设计难题，通过探索，分析，归纳出一些具有现实意义的理念与方法。

二、石油化工项目竖向设计

石油化工项目多选用平坦场地，现在石油化工厂多集中布置在化工园区内，其竖向布置的基本原则如下：

（1）竖向标高园区规划统一划定，企业内部设计标高要和园区统一协调;

（2）满足工艺生产、物料输送对竖向标高的要求;

（3）装置的道路布置应与厂区道路相协调，并与厂区道路顺接;

（4）保证场地不受洪水、区域性积水的威胁，使场地雨水排除顺畅。

石油化工项目场地多采用平坡式布置（图1），平坡式布置有利于工艺布置，装置之间联络方便，便于消防道路布置和地下管线埋设。但有时候受场地坡度条件限制平坡式布置需要大量的开挖或回填，产生很大的土方工程量，就采用台阶式布置（图2），但由于石油化工消防要求比较高，装置周边要求有环形消防通道，不同台阶之间要求有联络道路和管廊联系，因此会增加项目占地面积，所以需要综合考虑占地面积和土方工程费用最终确定竖向布置方案。

石油化工场地内雨水多采用暗管收集，因此场地内高差不会太大，各生产装置只要保证雨水能够排到道路两侧雨水口，雨水通过管道排到园区雨水系统。设计人员考虑场地内不小于0.3%的坡坡向雨水口就可以满足雨水顺利排放。各装置内竖向设计采用多坡向设计，标高要比周边消防道路中心标高高。但石油库罐区周边的道路要求要高于罐区防火堤外地面标高0.5m。厂前区通常布置在全厂内地势较高地段，罐区、污水处理厂布置在地势较低地段，便于控制重力流管道埋设深度。石油化工厂内道路纵向坡度不大于8%，道路横坡1-2%，通常采用1.5%。

石油化工项目用地通常不会有大的土石方工程量，园区内地势平坦，不需要大的填挖土方工程，设计中只考虑二次场平的土方工程量，竖向设计中要考虑二次场平土方平衡，基槽余土要用于二次场平中，减少土方外运工程量。

三、矿山项目的竖向设计

矿山项目多位于山区，竖向设计要求比较高，要综合考虑工艺流程，边坡护理，防洪排涝，交通运输，土方平衡等诸多因素。竖向设计对控制工程投资很重要。下面就我完成的一个新疆煤矿地面运输搬迁项目描述矿山项目的竖向设计。

项目位于新疆硫磺沟，由于原来场地距离饮用水源过近，相关部门限期搬迁整改，建设单位只能另外选址开井口建设地面运输场地。项目地址位于山区，地面运输项目包括井口房、筛分车间、储煤仓、汽车快装站、地磅房等。要把这几部分放在一个平台无法实现，利用周边地形，分别放在不同的平台上，相互之间通过输煤栈桥联系。各个地块还要保证车辆能够到过，保证设备能够顺利进场。确定初步方竖向布置方案后，开始进行竖向设计，各个场地竖向标高的确定首先要满足输煤栈桥的角度要求还要减少土方开挖量，由于地层下面是岩石，开挖难度很大，碰到坚硬岩石需要爆破，土方工程费用很高，所以竖向标高的确定很重要，每块场地标高还要场地的联络道路要在规范允许的坡度范围内到达场地，经过多次和场外道路专业和工艺专业的沟通调整，最终确定各外功能区块的设计标高。

如上图3中，1.井口房设计标高1146;2.筛分车间设计标高1163;3.储煤仓设计标高1142;4.汽车快装站设计标高1119;5.地磅房设计标高1096。充分结合工艺流程和地形特点布置各个装置设施，最高处和最低处相差67米，尽最大可能减少土方工程量。

四、结论

合理的竖向设计在当代社会意义重大，进入新世纪以来随着科技发展，我国工业化水平越来越高，各地出现了越来越多的新型工业园区和现代化矿山项目，对原有的工矿企业的升级改造提出新的要求。竖向设计作为工矿项目计中的一个重要组成部分，其设计工作的好坏对于整个工厂的工艺流程，使用功能以及企業的经济效益都有非常重要现实的意义，也对响应国家节约土地政策有着至关重要的作用。党的十九大以来，树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，已成为新时代推进生态文明建设、统筹环境保护与经济发展关系的战略思维。这就对工矿企业的竖向设计提出更高的要求，要求工程师在设计中不仅要考虑满足工艺流程、交通运输、防洪排涝、土方平衡等要求，还要兼顾环境保护、生态保护、水土保持、经济等各方面的要求。在竖向设计中综合考虑工矿企业废水、废液的收集处理，以及雨水收集，清污分流等功能要求。满足当代人需要的同时做到不损害后代人的利益。

参考文献：

[1]中国石油化工集团企业标准 《厂区竖向布置技术规定》Q/SH 0700-2008

[2]《场地竖向设计》作者：雷明 出版社：中国建筑工业出版社出版时间：2017年04月