北京博鼎诚工程设计有限公司上海分公司 上海 200032
摘要：竖向设计作为工厂总图设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最终设计质量有着巨大的影响。本文在对竖向设计概念叙述的基础上，着重论述竖向设计关键性问题，再结合北方某造船厂工程实例，对工厂总图设计中的竖向设计进行剖析。
关键词：总图设计；竖向设计；
0引言
关于工厂总图设计，通常关注平面布置，而忽视竖向设计。其实竖向设计不好会产生一系列后果：增加不必要的土方量和护坡及挡土墙等支护设施，使工程的造价大幅度提高，影响了经济性；增加场地被雨水和洪水侵蚀的风险，影响了安全性；使各车间联系不顺畅，物流迂回，影响功能使用性；使建筑构筑物高低错落无致，挡土墙林立，影响美观性；所以做好工厂总图的竖向设计工作有着非常重要的现实意义。本文在对竖向设计概念叙述的基础上，着重论述竖向设计关键性问题，再结合北方某造船厂工程实例，对工厂总图设计中的竖向设计进行剖析。
1竖向设计概念
竖向设计的叫法是相对于平面设计，总图设计某种意义上是对工厂三维空间的设计，放在坐标系中，平面设计即XY方向二维的设计，竖向设计即Z方向的三维的设计，两者相辅相承，相互影响。竖向设计（或称地形设计、竖向布置）是对建设场地的自然地形、道路、建、构筑物、边坡及挡土墙等设施进行垂直方向的设计和安排。
2 竖向设计关键性问题
2.1竖向设计系统的选择
竖向布置系统有两种布置型式：平坡式，台阶式。平坡式，即厂区各主要整平平面连接处的坡度与标高都是平缓连接，这种系统适用于地形坡度不大于2%的场地。如果场地宽度比较小，地形坡度达到2%～4%也可采用。台阶式，即厂区场地各主要整平平面的连接处事陡坡，高差大，这种系统用于地形坡度大于4%的场地。
相邻台阶的高差一般控制在4米左右，主要受制于连接两台阶之间道路的最大纵坡，道路最大纵坡为8%，高差为4米时，道路的展线需50米。所以高差太大的话，道路连接就不便捷。
系统的选择主要出发点，是由工厂的功能决定的。一般生产车间底层是在一个标高上，室内外高差基本一致，如果自然场地较高过大，会使同一车间底层在坡度方向上室内外高差相差很大，影响车间与室外的连接，影响车间的使用功能。
2.2 场地设计标高的确定
设计标高的确定，基于以下多种因素的相互影响
（1）洪水的影响：布置在受江、河、湖、海的洪水、潮水或山洪威胁的工厂，参照企业对应等级相应的防洪标准，先计算出该等级洪水重现期的计算水位，场地设计标高需在计算水位基础上加上不小于0.5米的安全裕度。如果工厂所在地，当地政府已经统一建设了满足标准的堤防工程，可不受此条限制。
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（2）土方量的影响：应避免大填大挖,尽量减少土、石方量, 并使填、挖方接近平衡。初平土标高的确定, 取决于场地本身的填挖方平衡，外加考虑表土(腐植土、淤泥等)的清除。确定了竖向布置系统后，就可以计算。常使用方格网法，可借助土方计算软件，如鸿业、飞时达等。在计算时，对地形复杂、等高线密集、高差较大处的场地，应加密方格网。同时注意跟业主和当地政府协商好，厂区边界放坡的位置是在红线内还是红线外。在此基础上，再估算出建构筑物各基槽挖出来的土方量,计算填土高度, 在初平土标高的基础上确定场地最终设计标高。基槽土方量主要包括建、构筑物和设备基础、地下构筑物、铁路、道路、排水沟、管线沟槽等工程的土方量。
（3）厂外周边道路的影响：理想场地设计标高是比场外道路最高点高0.3m以上，这样厂外的雨水不会汇入厂区内，厂区出入口的雨水也会排入厂外市政管网。如果基于厂内土方平衡，场地设计标高比场外周边道路高很多，就需要处理好厂区出入口与场厂外道路的衔接，纵坡一般控制在6%以下。如果坡度过大，需要延长线路，或者将厂内标高适度降低，将余土外运。如果场地设计标高比场外周边道路低，可以考虑外购素土回填，或者在厂区出入口，做局部反坡，以及布置横向排水沟，阻挡厂外道路的雨水向厂内流入。
（4）厂外雨污水接入口的影响：厂内雨污水管属于重力流，如果其出口标高比厂外市政接口的标高还低，就要考虑设置雨污水提升泵站，或者外购土整体回填抬高场地设计标高，具体采取何种方案，具体比较其经济性，以及业主的意愿。
（5）地下水位的影响：地下水位较高的话，会增加地下水位造成的防水施工费用，以及对地下管沟产生不良的影响，场地有条件的话，以填方为主，抬高设计标高。
（6）工厂工艺要求的影响：有些特殊工艺可以充分利用地形高差，比如：充分利用地形高差实现物流重力运输，将有物流传输的生产车间布置在不同高差处；为了储、装、卸作业有方便的条件，利用高差布置仓库，由高向低装或由低向低卸；利用高差进行防护等。
3.工程案例分析
3.1工程地形概况
北方沿海某造船厂项目，场地近似呈“U”形状，东西向长约1770米，南北向宽约1570米，总用地面积约为1157亩，北侧临海。场地南侧大部分为陆域，属低山丘陵，临海一侧为陡崖，厂址西北侧和东北侧位于海平平面以下。陆域丘陵连绵，地势大致自东向西由高到低，高程为50米～3.17米；自南向北由高到低，高程为50米～13米。东北侧海域水深约-17米，西北侧约-13米。
3.2 工艺流程及平面布置
工艺流程大致呈“L”型，流程合理，各工序之间的衔接紧密。工厂分为厂前区和生产区；厂前区集中布置在场地东南侧边缘地带，减少生产对其的干扰，临近场外环海北路，方便人员进出。生产区，分为造船区及仓储区域，造船区主要为船体加工装配功能区，舾装功能区，涂装功能区，还有动力辅助设施功能区。
3.3竖向设计分析
（1）竖向布置系统的选择：厂区为丘陵，且地形高差较大，同时造船生产工艺对场平整度要求较高，所以选择台阶式。结合地形，初步考虑将场地分为四个台阶：场地东侧为厂前区；南侧临海一侧大部分为生产区；场地北侧临近环海北路侧地块；厂前区北侧仓储区域。
（2）设计高潮位：根据水文资料设计高水位为2.42米。
（3）造船工艺的影响：通常情况下场地只要比它高0.5米，同时由于自然地形较高，按照场地内土方平衡，计算出整平标高即可。但是修造船工艺有其特殊要求，船舶最终是通过船坞乘潮下水的，船坞的顶标高一般比最高潮水高1米左右，所以场地定为3.4米。
（4）厂外道路和厂区出入口限制：沿场外南侧边界的环海北路，由东向西，由高到低，标高由48米，降至8米。厂区的出入口只能设置在这条路上。结合进场道路纵坡的限制，厂前区的设计标高定为46米（基本同原有地形标高）。由于生产区标高为3.4米已定，从厂外道路到生产区有近8米多的高差，进场道路纵坡按照6%，展线需要133米。此处特殊处理，设置两两条平行于环海北路的道路，来增加进场道路的长度，降低其坡度，道路临厂区侧设置挡土墙。
（5）土方量的影响：由于生产区大部分场地需要挖方，为了减少土方外运，故对其它台阶适当填方，综合考虑，环海北路与涂装工场北侧之间三角地带，标高为28米；环海北路与切割部件工场之间的三角地带，标高为10米；仓储区域，标高为28米，厂前区的设计标高定为48米。
4结束语
竖向设计应与总平面布置一起进行，结合自然地形和工厂生产工艺流程统筹考虑，兼顾土方平衡。还要充分考虑工厂周边道路和市政管网条件，收集当地水文、气象、地质，采纳适合的布置办法及技术措施，使竖向设计愈加科学化、合理化。
参考文献:
[1]GB50187-2012,工业企业总平面设计规范[S].
[2]井生瑞.总图设计[M]. 北京：冶金工业出版社，1989.
论文作者:王满艺
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第15期
论文发表时间:2018/1/9
标签：标高论文; 场地论文; 高差论文; 道路论文; 土方论文; 地形论文; 总图论文; 《建筑科技》2017年第15期论文;