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摘要:阐述了影响钢厂场地标高的因素,提出确定场地设计标高的设计流程。
关键词:场地设计标高滨海区 确定 设计流程
中图分类号:S611文献标识码: A
Designation of Site Level in Steel Complex
Lei Lei Xu Yanfeng
(CISDI Engineering Co., Ltd. Chongqing 401122)
Abstract: this paper expounds the influences in the planned site level of steel complex; propose a design process of site level .
Key Word: site level, design process,
钢厂具有占地面积大的特点,其场地自然地形在大面积范围内往往是起伏不平的,很难满足钢厂总平面设计中各建筑物、构筑物、交通运输线路和场地排雨水的设计标高。因此,钢厂场地的自然地形就必须根据总平面设计的技术要求进行改造整平,使改造后的场地能适应建、构筑物的布置要求,满足工艺和交通运输条件,有利于场地雨水迅速顺利排除。钢厂场地竖向设计的主要任务是充分利用和改造自然地形,选择合理的竖向布置系统,确定场地的最佳设计标高,使之既能满足生产、使用和景观的要求,又能达到土方工程量少、加快建设进度并节约基建投资的目的。
竖向设计是钢厂总平面设计的重要组成部分,建、构筑物和交通运输线路等除用坐标确定其平面位置外,还必须用标高确定其立面位置,这样才能使建、构筑物和各种交通运输线路等的位置固定。设计时,竖向设计和平面布置是同时进行的,竖向设计和总平面布置是统一体的两个方面,密切联系不可分割。合理的总平面设计不仅取决于总平面布置,而且与竖向设计的关系极大,在做平面布置时必须考虑到竖向设计基本合理,竖向设计时,反过来要对总平面布置进行检验。
竖向设计的合理与否对节约用地、基本投资、建设进度、安全生产、运营管理等有重大的影响。做好钢厂场地的竖向设计不仅是经济合理的总平面设计的要求,也是经济建设、集约发展的要求。
场地设计标高(平土标高)的确定是场地竖向设计的核心内容之一,本文重点论述影响场地设计标高的因素和确定场地设计标高的设计流程。钢厂内生产单元众多,当山地建厂采用台阶式布置时,不同单元场地标高确定的过程构成了钢厂场地设计标高确定的过程。
1 影响场地设计标高的因素
场地设计标高的确定是一个复杂的过程,需要综合考虑多方面因素,如技术标准、工程经济和规定性文件等。场地设计标高是一个相对的最佳标高,且影响场地设计标高的因素的权重在不同工程项目建设中、不同经济环境背景下、不同企业体制中,均有所不同。影响场地设计标高的因素主要包括投资因素、总体布置因素、总平面布置因素、场地排水因素、满足工艺要求的因素、运营管理因素、政府的规章制度、文件因素等。
1.1 投资因素
投资因素主要是指特定的场地设计标高对应的土石方工程量的投资以及不同设计标高场地衔接的边坡、挡土墙的投资。场地设计标高的确定在山地建厂时应尽可能减少土石方工程量且考虑区域内土石方量基本平衡,避免相邻场地高差过大,优先考虑不同设计标高的场地之间采用边坡连接。而在平原地区或滨海、河地区则应在考虑土方量的同时要兼顾场地排水的可能性和排水设施的工程投资。
1.2 总体布置因素
总体布置因素对场地设计标高的影响主要体现在对外交通设施的标高对场地设计标高的限定上。
厂区对外交通设施主要包括厂外公路、厂外铁路和码头设施。厂区对外交通设施的标高对与之产生联系的单元标高的确定具有限制作用,往往可通过对外交通设施的标高、对外交通设施和厂内设施之间的距离和对外交通的技术参数(坡度)推算与之产生联系的单元的标高。与对外交通设施产生联系的厂内设施的场地标高确定后,再根据单元之间的工艺衔接要求、总平面布置要求等确定其他单元的场地设计标高。对外交通设施的标高对钢厂内场地设计标高的确定具有启发作用,是厂区内场地标高确定的突破口。与对外交通设施产生联系的单元见表1。
表1 与对外交通设施联系的单元表
厂外公路 厂外铁路 码头
靠近厂外公路的厂内区域 工厂站(原料站、铁路成品站等) 原料场、轧钢车间、堆场等
对外交通设施中,对厂区内标高限制性最大的是厂外铁路。厂外铁路往往与厂内的铁路站场相连,铁路站场占地面积较大,站场位置相对独立,通过厂外铁路比較容易推算出厂内铁路站场的标高,进而推算出与铁路站场相连的的单元的场地设计标高。而厂外公路和码头往往通过道路与厂内相连,道路具有线性的占地特性, 通过对外公路、码头和厂内设施之间的距离及道路的坡度推算与对外公路、码头产生联系的设施、单元的标高。
1.3 总平面布置因素
不同的总平面布置方案占地有所不同,即使是相同的场地设计标高,也可能导致土石方工程量不同。尤其在山地建厂时,地形起伏较大,总平面布置方案对场地标高的影响更为重大。总平面布置对场地设计标高的影响主要体现在场地的土石方工程量上和场地竖向连接的合理性上。如果场地的土石方量过大,则需要调整总平面布置方案,重新确定场地设计标高。山地建厂时,应注意提出两个以上可行的总平面布置方案,对至少两个总平面方案确定场地设计标高并比较确定优胜者。
1.4 场地排水因素
合理的场地设计标高能够抵御雨水、洪水、海水对场地的威胁。洪水、海水可通过截洪渠、泄洪通道、防波堤等水利、水工构筑物来抵御,完全通过场地标高来抵御洪水、海水的威胁是不现实、不可行的。因此厂区内场地设计标高的确定主要是考虑厂区内雨水的顺利排除,不因厂区内的雨水对厂区的生产、生活造成威胁和影响。按照土方平衡的原理确定滨海、河、江及平坦地区的钢厂的场地设计标高后,往往需要通过场地排水的可行性和排水工程投资校核场地设计标高合理与否。由于滨海、河、江及平坦地区土方来源稀缺,场地排水因素在滨海、河、江及平坦地区的钢厂厂内场地标高确定中影响尤为重大,有时可能是决定性的因素。当然,在山地建厂时,往往需要在场地标高确定后检核场地排水的可行性。
厂区内雨水排除主要有完全重力流排放、重力流至排水终点通过排水泵站全年强制排放至接收水体、重力流至排水终点通过泵站部分时间段强制排放至接收水体三种。
完全重力流排放依靠排水起点液面标高和排水终点液面标高的高差产生压力来引导雨水的流动,该种排水方式要求场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值高于排水接点液面标高。而后面两种雨水排除方式场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值可以低于排水接点液面标高。
完全重力流排放的排水体制的核心是提高场地标高,若通过场地内土方调配不能达到完全重力流所需的场地标高时,外购土方工程费用及土方来源则成为制约是否采用完全重力流排水的关键影响因素。而强制排水的方式对场地标高的影响较小,但场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值与排水接点液面标高高差的增大将对排水泵的数量、扬程、运营费用等产生重要的影响。强制排水方式的合理的场地标高的确定通常采用以下三个步骤,第一步采用场地内土方平衡的的方式确定初始场地标高;第二步综合考虑地下水、与厂区外设施的协调、与相邻厂区的协调、政府的有关规定等因素后,二次调整场地标高,若需提高场地标高,增加的土方工程量须得到落实并实施;第三步根据排水泵的投资和运营费用最终确定场地设计标高。第一步和第二步在强制排水方式场地标高的确定中是较具体、可操作的步骤,而第三步往往受企业对投资的承受能力和理念的影响较大,是否需要继续提高场地标高以减少排水泵的数量和运营费用,还是要提高场地标高增加土方工程量的投资,即土方工程量的投资和排水泵的投资及运营费用之间的选择,往往受企业预算、理念的影响较大,需要咨询公司和企业反复讨论后确定。
1.5 满足工艺要求的因素
影响场地设计标高的工艺因素主要包括两大类,一类是生产工艺的因素,一类是运输工艺的因素。
生产工艺对场地标高的影响仅体现在特定的生产单元内,生产车间对多个场地标高的适应性。通常情况下,考虑生产车间内部的空间连续性,建议生产车间布置在同一个设计标高的场地上。特殊情况下,可根据生产车间的特性要求,将主体生产车间内主要生产线设施和仓储、辅助设施布置在不同的设计标高的场地上。也可将主体生产车间和辅助生产车间布置在不同的设计标高的场地上。
运输工艺如铁路运输工艺、道路运输工艺、辊道/平板车运输工艺和机械化运输工艺、管道运输工艺是对生产上产生联系的单元之间场地设计标高协调性的限制,即生产联系单元之间是否必须采用一个场地设计标高还是允许采用多个场地设计标高。如铁路、汽车、机械运输铁水时,往往要求炼铁单元、炼钢连铸单元的场地设计标高一致;考虑到连铸坯热送至轧钢车间,炼钢连铸车间与轧钢车间的场地设计标高往往一致,若轧钢的生产线全部采用高架平台布置时,而轧钢所在场地标高较低时,可利用高差将轧钢车间的场地标高低于炼钢连铸车间布置,高差应与轧钢车间轧线的架空平台高度相协调。原料场单元、焦化单元、烧结单元、球团单元、炼铁单元之间的主要运输方式为胶带机运输,下级受料单元之间的场地设计标高可以低于上级供料单元的场地设计标高。水处理单元、制氧站单元、变配电所单元等能源介质单元主要通过管道将能源介质运送至相关单元,管道运输对场地标高的适应性非常强,则这些单元的场地标高与发生联系的单元的场地标高关联性不大,可不受发生联系的单元的场地设计标高的限制,仅可满足道路运输的通达即可。
1.6 运营管理因素
运营管理因素对钢厂内场地标高的影响主要体现在对不同单元不同场地设计标高的的场地的整合层面,即厂区内大的场地设计标高区域划分层面上。
1)道路、铁路运输的连续、经济、安全、舒适
道路、铁路是钢厂的物流动脉,道路运输空间和铁路运输空间起到了组织钢厂内单元用地并使之成为整体的作用。过多的台阶划分、高差过大的场地衔接将导致铁路、道路运输距离的增长,线路坡度的增大和线路坡度多次变化,对物流运行经济性、安全性、舒适性方面都将产生长远的影响。
道路、铁路的运输线路技术参数(长度、坡度、宽度)的合理性将成为判断不同设计标高的场地衔接、不同场地标高区域划分合理性的风向标。
2)景观功能
钢厂的景观主要为人造景观,钢厂良好的景观形象为企业的整体形象加分,且能创造出积极的心里暗示,提高员工工作效率。钢厂的景观的视角可分为从厂外的环境感受钢厂宏观景观和从厂内主要道路和厂内铁路干线的延伸来体验厂内的中观景观和钢厂单元内的微观景观。
从厂外的环境中来感受钢厂的宏观景观对钢厂内场地设计标高的影响主要体现在与相邻场地设计标高的协调性上,尽量与相邻场地设计标高一致。
厂内的中观景观、微观景观对场地设计标高的影响是尽可能形成大面积的连续的具有一致设计标高的场地。平坦的场地有利于营造愉悦、通畅的环境氛围。
1.7 政府的规章制度、文件因素
在钢厂的场地标高确定过程中,应重视城市规划部门、军事机关等政府机构对钢厂所在地块的场地标高的要求和建议。
2确定钢厂场地设计标高设计流程
钢厂内不同生产单元场地设计标高的确定构成了钢厂场地设计标高确定的过程。钢厂场地设计标高的确定过程主要包括前期准备、地形地貌地质分析、钢厂总平面布置及单元划分、初擬标高土方试算、验证排水可行性和后期优化调整最终定5个过程。上述5个过程之间的联系及流程具体见图1。
图1 场地标高设计流程
2.1 前期准备
前期准备工作包括钢厂各单元的占地数据的收集及单元总图布置简图(包含主体生产车间占地和辅助生产车间占地)、外部交通设施标高和路由、政府对钢厂场地设计标高的指导意见、企业关于场地标高的设想及投资预算、钢厂地块内的土方的来源和弃土的处理、钢厂外部土方施工协作条件、工程工期要求等资料的收集和研究,开展钢厂所在区域外部环境竖向分析工作,研究钢厂所在场地初步勘探成果,明确场地不良地质分布区域,收集类似区域场地设计标高的经验及并与团队交流。
2.2 地形地貌地质分析
这个阶段主要是对钢厂所在地块内地形地貌的判读,研究分析场地内相对平坦(地形坡度较小)的区域分布及面积大小、地形坡度较大的区域分布及面积、场地内不良地质现象的分布区域(如断裂带的分布、冲沟、河流、池塘的分布、特殊土质分布)及影响范围,初步拟定钢厂生活行政区、主要生产单元和辅助生产单元的布置位置。
2.3 钢厂总平面布置及单元划分
根据钢厂总平面布置的要点进行总平面布置,炼铁、炼钢、轧钢尽量集中布置在相对平坦的区域上,原料场、焦化、烧结等鉄前车间根据物流联系布置在炼铁车间周围的场地上,其他辅助生产车间按照与生产车间的紧密联系程度布置在服务用户的附近,根据对外交通设施的布局布置厂内道路、铁路及车站等厂内交通设施。
总平面布置完成后,按照各单元的占地划分场地区块。
2.4 土方试算及初拟场地设计标高
初拟场地标高应综合考虑影响场地设计标高的因素,找到场地设计标高的突破点。
通常情况下首先确定与厂外交通设施最早沟通的厂内场地的标高,再根据运输工艺确定原料场受料设施所在区块场地设计标高和轧钢车间成品库所在区块场地设计标高。依据此标高试算整个原料场和轧钢厂所在区域土方量,如土方量过大且不平衡应考虑将除受料设施外的原料场设施作为单独的区块,再次计算土方工程量,以土方工程量平衡并满足受料设施和原料场的工艺衔接要求为原则确定场地设计标高。轧钢厂可同理分别确定成品库所在场地设计标高和除成品库外的其他设施所在区块的场地设计标高。原料场标高确定后,可分别根据土方平衡和道路运输的可达性确定其他鉄前单元场地设计标高。轧钢厂的场地设计标高确定后,可依次确定炼钢连铸、炼铁车间场地标高,若确定的场地设计标高范围内存在高填方、深挖方,则应考虑炼钢连铸单元内、炼铁单元内分设不同的场地设计标高区域或重新调整总平面布置方案,以期节约土石方工程量并避免主体生产车间布置在高填方场地上。至此,钢厂内主要生产单元的场地设计标高都已确定,其他辅助生产单元的设计标高主要是考虑区域内土方平衡和厂区内主要道路的可达性及通畅性,既要尽量满足单元区块内土方平衡又要兼顾与相邻场地的设计标高的协调且需满足单元内道路与厂区主干道的联通要求。
单元标高初步拟定后,核查厂内道路连接的可行性,确定厂内主干道交叉点标高、边坡点标高,若出现道路不能与相邻场地衔接,则应调整道路走向或调整相邻场地设计标高。
土方试算及初拟场地设计标高过程中,满足生产工艺和运输工艺的要求将被持续高度关注。
钢厂内各单元场地设计标高确定的顺序见图2。
图2 确定钢厂内各单元场地标高的顺序图
2.5 场地排雨水校核
场地设计标高确定后,应校核特定的场地设计标高条件下,厂区雨水是否能够顺利排除。厂区雨水重力流排放还是强制排放,如果是强制排放,则需与钢厂沟通强制排放的可行性及投资,若投资过大,可考虑重新调整总平面布置并确定新的场地设计标高,场地设计标高引起的土方投资和强制排放产生的工程投资需进行技术经济比较,并最终确定钢厂场地设计标高。
2.6 后期优化调整
场地设计标高确定后,再次核查影响场地标高的所有因素是否都得以到体现,核查场地标高划分的零散程度,力求场地分布的连续性和标高的协调性;核查物流运输的经济性、安全性和舒适性;核查厂区景观,当所有检查、核查工作完成后,如结论不满意,应再次从总平面布置及单元划分阶段开始,重新确定场地设计标高,直到获得相对最佳的场地设计标高为止。
3小结
钢厂场地设计标高的确定不是一个独立的工作过程,需要与总平面布置、场地排水规划、工程技术经济分析、钢厂景观营造等工作紧密结合,往往需要多次循环、修改工作才能确定最终的场地设计标高。场地标高一旦确定,既定的场地标高带来的利益和缺陷将在企业的生命周期内一直延续,因此应极其重视钢厂场地设计标高的确定,通过多方案积极寻求当下合理的场地设计标高。
参考文献:
【1】雷明.工业企业总平面设计【M】,陕西科学技术出版社,1998.5:107-108
关键词:场地设计标高滨海区 确定 设计流程
中图分类号:S611文献标识码: A
Designation of Site Level in Steel Complex
Lei Lei Xu Yanfeng
(CISDI Engineering Co., Ltd. Chongqing 401122)
Abstract: this paper expounds the influences in the planned site level of steel complex; propose a design process of site level .
Key Word: site level, design process,
钢厂具有占地面积大的特点,其场地自然地形在大面积范围内往往是起伏不平的,很难满足钢厂总平面设计中各建筑物、构筑物、交通运输线路和场地排雨水的设计标高。因此,钢厂场地的自然地形就必须根据总平面设计的技术要求进行改造整平,使改造后的场地能适应建、构筑物的布置要求,满足工艺和交通运输条件,有利于场地雨水迅速顺利排除。钢厂场地竖向设计的主要任务是充分利用和改造自然地形,选择合理的竖向布置系统,确定场地的最佳设计标高,使之既能满足生产、使用和景观的要求,又能达到土方工程量少、加快建设进度并节约基建投资的目的。
竖向设计是钢厂总平面设计的重要组成部分,建、构筑物和交通运输线路等除用坐标确定其平面位置外,还必须用标高确定其立面位置,这样才能使建、构筑物和各种交通运输线路等的位置固定。设计时,竖向设计和平面布置是同时进行的,竖向设计和总平面布置是统一体的两个方面,密切联系不可分割。合理的总平面设计不仅取决于总平面布置,而且与竖向设计的关系极大,在做平面布置时必须考虑到竖向设计基本合理,竖向设计时,反过来要对总平面布置进行检验。
竖向设计的合理与否对节约用地、基本投资、建设进度、安全生产、运营管理等有重大的影响。做好钢厂场地的竖向设计不仅是经济合理的总平面设计的要求,也是经济建设、集约发展的要求。
场地设计标高(平土标高)的确定是场地竖向设计的核心内容之一,本文重点论述影响场地设计标高的因素和确定场地设计标高的设计流程。钢厂内生产单元众多,当山地建厂采用台阶式布置时,不同单元场地标高确定的过程构成了钢厂场地设计标高确定的过程。
1 影响场地设计标高的因素
场地设计标高的确定是一个复杂的过程,需要综合考虑多方面因素,如技术标准、工程经济和规定性文件等。场地设计标高是一个相对的最佳标高,且影响场地设计标高的因素的权重在不同工程项目建设中、不同经济环境背景下、不同企业体制中,均有所不同。影响场地设计标高的因素主要包括投资因素、总体布置因素、总平面布置因素、场地排水因素、满足工艺要求的因素、运营管理因素、政府的规章制度、文件因素等。
1.1 投资因素
投资因素主要是指特定的场地设计标高对应的土石方工程量的投资以及不同设计标高场地衔接的边坡、挡土墙的投资。场地设计标高的确定在山地建厂时应尽可能减少土石方工程量且考虑区域内土石方量基本平衡,避免相邻场地高差过大,优先考虑不同设计标高的场地之间采用边坡连接。而在平原地区或滨海、河地区则应在考虑土方量的同时要兼顾场地排水的可能性和排水设施的工程投资。
1.2 总体布置因素
总体布置因素对场地设计标高的影响主要体现在对外交通设施的标高对场地设计标高的限定上。
厂区对外交通设施主要包括厂外公路、厂外铁路和码头设施。厂区对外交通设施的标高对与之产生联系的单元标高的确定具有限制作用,往往可通过对外交通设施的标高、对外交通设施和厂内设施之间的距离和对外交通的技术参数(坡度)推算与之产生联系的单元的标高。与对外交通设施产生联系的厂内设施的场地标高确定后,再根据单元之间的工艺衔接要求、总平面布置要求等确定其他单元的场地设计标高。对外交通设施的标高对钢厂内场地设计标高的确定具有启发作用,是厂区内场地标高确定的突破口。与对外交通设施产生联系的单元见表1。
表1 与对外交通设施联系的单元表
厂外公路 厂外铁路 码头
靠近厂外公路的厂内区域 工厂站(原料站、铁路成品站等) 原料场、轧钢车间、堆场等
对外交通设施中,对厂区内标高限制性最大的是厂外铁路。厂外铁路往往与厂内的铁路站场相连,铁路站场占地面积较大,站场位置相对独立,通过厂外铁路比較容易推算出厂内铁路站场的标高,进而推算出与铁路站场相连的的单元的场地设计标高。而厂外公路和码头往往通过道路与厂内相连,道路具有线性的占地特性, 通过对外公路、码头和厂内设施之间的距离及道路的坡度推算与对外公路、码头产生联系的设施、单元的标高。
1.3 总平面布置因素
不同的总平面布置方案占地有所不同,即使是相同的场地设计标高,也可能导致土石方工程量不同。尤其在山地建厂时,地形起伏较大,总平面布置方案对场地标高的影响更为重大。总平面布置对场地设计标高的影响主要体现在场地的土石方工程量上和场地竖向连接的合理性上。如果场地的土石方量过大,则需要调整总平面布置方案,重新确定场地设计标高。山地建厂时,应注意提出两个以上可行的总平面布置方案,对至少两个总平面方案确定场地设计标高并比较确定优胜者。
1.4 场地排水因素
合理的场地设计标高能够抵御雨水、洪水、海水对场地的威胁。洪水、海水可通过截洪渠、泄洪通道、防波堤等水利、水工构筑物来抵御,完全通过场地标高来抵御洪水、海水的威胁是不现实、不可行的。因此厂区内场地设计标高的确定主要是考虑厂区内雨水的顺利排除,不因厂区内的雨水对厂区的生产、生活造成威胁和影响。按照土方平衡的原理确定滨海、河、江及平坦地区的钢厂的场地设计标高后,往往需要通过场地排水的可行性和排水工程投资校核场地设计标高合理与否。由于滨海、河、江及平坦地区土方来源稀缺,场地排水因素在滨海、河、江及平坦地区的钢厂厂内场地标高确定中影响尤为重大,有时可能是决定性的因素。当然,在山地建厂时,往往需要在场地标高确定后检核场地排水的可行性。
厂区内雨水排除主要有完全重力流排放、重力流至排水终点通过排水泵站全年强制排放至接收水体、重力流至排水终点通过泵站部分时间段强制排放至接收水体三种。
完全重力流排放依靠排水起点液面标高和排水终点液面标高的高差产生压力来引导雨水的流动,该种排水方式要求场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值高于排水接点液面标高。而后面两种雨水排除方式场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值可以低于排水接点液面标高。
完全重力流排放的排水体制的核心是提高场地标高,若通过场地内土方调配不能达到完全重力流所需的场地标高时,外购土方工程费用及土方来源则成为制约是否采用完全重力流排水的关键影响因素。而强制排水的方式对场地标高的影响较小,但场地标高-排水管覆土深度-管道长度×水利坡度-管径的数值与排水接点液面标高高差的增大将对排水泵的数量、扬程、运营费用等产生重要的影响。强制排水方式的合理的场地标高的确定通常采用以下三个步骤,第一步采用场地内土方平衡的的方式确定初始场地标高;第二步综合考虑地下水、与厂区外设施的协调、与相邻厂区的协调、政府的有关规定等因素后,二次调整场地标高,若需提高场地标高,增加的土方工程量须得到落实并实施;第三步根据排水泵的投资和运营费用最终确定场地设计标高。第一步和第二步在强制排水方式场地标高的确定中是较具体、可操作的步骤,而第三步往往受企业对投资的承受能力和理念的影响较大,是否需要继续提高场地标高以减少排水泵的数量和运营费用,还是要提高场地标高增加土方工程量的投资,即土方工程量的投资和排水泵的投资及运营费用之间的选择,往往受企业预算、理念的影响较大,需要咨询公司和企业反复讨论后确定。
1.5 满足工艺要求的因素
影响场地设计标高的工艺因素主要包括两大类,一类是生产工艺的因素,一类是运输工艺的因素。
生产工艺对场地标高的影响仅体现在特定的生产单元内,生产车间对多个场地标高的适应性。通常情况下,考虑生产车间内部的空间连续性,建议生产车间布置在同一个设计标高的场地上。特殊情况下,可根据生产车间的特性要求,将主体生产车间内主要生产线设施和仓储、辅助设施布置在不同的设计标高的场地上。也可将主体生产车间和辅助生产车间布置在不同的设计标高的场地上。
运输工艺如铁路运输工艺、道路运输工艺、辊道/平板车运输工艺和机械化运输工艺、管道运输工艺是对生产上产生联系的单元之间场地设计标高协调性的限制,即生产联系单元之间是否必须采用一个场地设计标高还是允许采用多个场地设计标高。如铁路、汽车、机械运输铁水时,往往要求炼铁单元、炼钢连铸单元的场地设计标高一致;考虑到连铸坯热送至轧钢车间,炼钢连铸车间与轧钢车间的场地设计标高往往一致,若轧钢的生产线全部采用高架平台布置时,而轧钢所在场地标高较低时,可利用高差将轧钢车间的场地标高低于炼钢连铸车间布置,高差应与轧钢车间轧线的架空平台高度相协调。原料场单元、焦化单元、烧结单元、球团单元、炼铁单元之间的主要运输方式为胶带机运输,下级受料单元之间的场地设计标高可以低于上级供料单元的场地设计标高。水处理单元、制氧站单元、变配电所单元等能源介质单元主要通过管道将能源介质运送至相关单元,管道运输对场地标高的适应性非常强,则这些单元的场地标高与发生联系的单元的场地标高关联性不大,可不受发生联系的单元的场地设计标高的限制,仅可满足道路运输的通达即可。
1.6 运营管理因素
运营管理因素对钢厂内场地标高的影响主要体现在对不同单元不同场地设计标高的的场地的整合层面,即厂区内大的场地设计标高区域划分层面上。
1)道路、铁路运输的连续、经济、安全、舒适
道路、铁路是钢厂的物流动脉,道路运输空间和铁路运输空间起到了组织钢厂内单元用地并使之成为整体的作用。过多的台阶划分、高差过大的场地衔接将导致铁路、道路运输距离的增长,线路坡度的增大和线路坡度多次变化,对物流运行经济性、安全性、舒适性方面都将产生长远的影响。
道路、铁路的运输线路技术参数(长度、坡度、宽度)的合理性将成为判断不同设计标高的场地衔接、不同场地标高区域划分合理性的风向标。
2)景观功能
钢厂的景观主要为人造景观,钢厂良好的景观形象为企业的整体形象加分,且能创造出积极的心里暗示,提高员工工作效率。钢厂的景观的视角可分为从厂外的环境感受钢厂宏观景观和从厂内主要道路和厂内铁路干线的延伸来体验厂内的中观景观和钢厂单元内的微观景观。
从厂外的环境中来感受钢厂的宏观景观对钢厂内场地设计标高的影响主要体现在与相邻场地设计标高的协调性上,尽量与相邻场地设计标高一致。
厂内的中观景观、微观景观对场地设计标高的影响是尽可能形成大面积的连续的具有一致设计标高的场地。平坦的场地有利于营造愉悦、通畅的环境氛围。
1.7 政府的规章制度、文件因素
在钢厂的场地标高确定过程中,应重视城市规划部门、军事机关等政府机构对钢厂所在地块的场地标高的要求和建议。
2确定钢厂场地设计标高设计流程
钢厂内不同生产单元场地设计标高的确定构成了钢厂场地设计标高确定的过程。钢厂场地设计标高的确定过程主要包括前期准备、地形地貌地质分析、钢厂总平面布置及单元划分、初擬标高土方试算、验证排水可行性和后期优化调整最终定5个过程。上述5个过程之间的联系及流程具体见图1。
图1 场地标高设计流程
2.1 前期准备
前期准备工作包括钢厂各单元的占地数据的收集及单元总图布置简图(包含主体生产车间占地和辅助生产车间占地)、外部交通设施标高和路由、政府对钢厂场地设计标高的指导意见、企业关于场地标高的设想及投资预算、钢厂地块内的土方的来源和弃土的处理、钢厂外部土方施工协作条件、工程工期要求等资料的收集和研究,开展钢厂所在区域外部环境竖向分析工作,研究钢厂所在场地初步勘探成果,明确场地不良地质分布区域,收集类似区域场地设计标高的经验及并与团队交流。
2.2 地形地貌地质分析
这个阶段主要是对钢厂所在地块内地形地貌的判读,研究分析场地内相对平坦(地形坡度较小)的区域分布及面积大小、地形坡度较大的区域分布及面积、场地内不良地质现象的分布区域(如断裂带的分布、冲沟、河流、池塘的分布、特殊土质分布)及影响范围,初步拟定钢厂生活行政区、主要生产单元和辅助生产单元的布置位置。
2.3 钢厂总平面布置及单元划分
根据钢厂总平面布置的要点进行总平面布置,炼铁、炼钢、轧钢尽量集中布置在相对平坦的区域上,原料场、焦化、烧结等鉄前车间根据物流联系布置在炼铁车间周围的场地上,其他辅助生产车间按照与生产车间的紧密联系程度布置在服务用户的附近,根据对外交通设施的布局布置厂内道路、铁路及车站等厂内交通设施。
总平面布置完成后,按照各单元的占地划分场地区块。
2.4 土方试算及初拟场地设计标高
初拟场地标高应综合考虑影响场地设计标高的因素,找到场地设计标高的突破点。
通常情况下首先确定与厂外交通设施最早沟通的厂内场地的标高,再根据运输工艺确定原料场受料设施所在区块场地设计标高和轧钢车间成品库所在区块场地设计标高。依据此标高试算整个原料场和轧钢厂所在区域土方量,如土方量过大且不平衡应考虑将除受料设施外的原料场设施作为单独的区块,再次计算土方工程量,以土方工程量平衡并满足受料设施和原料场的工艺衔接要求为原则确定场地设计标高。轧钢厂可同理分别确定成品库所在场地设计标高和除成品库外的其他设施所在区块的场地设计标高。原料场标高确定后,可分别根据土方平衡和道路运输的可达性确定其他鉄前单元场地设计标高。轧钢厂的场地设计标高确定后,可依次确定炼钢连铸、炼铁车间场地标高,若确定的场地设计标高范围内存在高填方、深挖方,则应考虑炼钢连铸单元内、炼铁单元内分设不同的场地设计标高区域或重新调整总平面布置方案,以期节约土石方工程量并避免主体生产车间布置在高填方场地上。至此,钢厂内主要生产单元的场地设计标高都已确定,其他辅助生产单元的设计标高主要是考虑区域内土方平衡和厂区内主要道路的可达性及通畅性,既要尽量满足单元区块内土方平衡又要兼顾与相邻场地的设计标高的协调且需满足单元内道路与厂区主干道的联通要求。
单元标高初步拟定后,核查厂内道路连接的可行性,确定厂内主干道交叉点标高、边坡点标高,若出现道路不能与相邻场地衔接,则应调整道路走向或调整相邻场地设计标高。
土方试算及初拟场地设计标高过程中,满足生产工艺和运输工艺的要求将被持续高度关注。
钢厂内各单元场地设计标高确定的顺序见图2。
图2 确定钢厂内各单元场地标高的顺序图
2.5 场地排雨水校核
场地设计标高确定后,应校核特定的场地设计标高条件下,厂区雨水是否能够顺利排除。厂区雨水重力流排放还是强制排放,如果是强制排放,则需与钢厂沟通强制排放的可行性及投资,若投资过大,可考虑重新调整总平面布置并确定新的场地设计标高,场地设计标高引起的土方投资和强制排放产生的工程投资需进行技术经济比较,并最终确定钢厂场地设计标高。
2.6 后期优化调整
场地设计标高确定后,再次核查影响场地标高的所有因素是否都得以到体现,核查场地标高划分的零散程度,力求场地分布的连续性和标高的协调性;核查物流运输的经济性、安全性和舒适性;核查厂区景观,当所有检查、核查工作完成后,如结论不满意,应再次从总平面布置及单元划分阶段开始,重新确定场地设计标高,直到获得相对最佳的场地设计标高为止。
3小结
钢厂场地设计标高的确定不是一个独立的工作过程,需要与总平面布置、场地排水规划、工程技术经济分析、钢厂景观营造等工作紧密结合,往往需要多次循环、修改工作才能确定最终的场地设计标高。场地标高一旦确定,既定的场地标高带来的利益和缺陷将在企业的生命周期内一直延续,因此应极其重视钢厂场地设计标高的确定,通过多方案积极寻求当下合理的场地设计标高。
参考文献:
【1】雷明.工业企业总平面设计【M】,陕西科学技术出版社,1998.5:107-108