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复杂地形下场地总图设计

张珂
  
安家(建筑与工程)
2021年29期
湖北省工业建筑集团有限公司设计研究院 湖北 武汉 430074

摘要:为了有效应对复杂地形条件对于场地总图设计的影响,文章着眼于实际,结合复杂地形特征,对场地进行适应性设计,逐步探讨可行性高、安全性强、方便快捷的设计方案,以期为后续各项施工活动的有序开展提供方向性引导。

关键词:复杂地形;场地设计;平面设计;竖向设计

考虑到我国地形的复杂性,在场地设计规划以及施工建设环节,为了确保开发质量,发挥站场的实际效能,应当进行系统性规划,构建起成熟的运行机制,有效防范各类风险,为后续各项生产活动的开展创设条件。文章以某自来水处理厂为例,对场地平面设计、竖向设计、排水设计等方面的内容进行全面探讨与经验总结。

1复杂地形下场地的平面设计

场地总图设计效果与平面设计有着直接联系,平面设计又受到地形因素的直接影响,基于这种逻辑关系,设计人员在站场总图设计环节,应当做好特点地形下的平面设计工作。以平面设计作为切入点,确保总图设计与实际的站场运行与使用需求相互衔接,为各项生产经营活动的开展提供一个稳定的平台。

随着车站平面设计体系的不断成熟和设计经验的不断积累,现阶段在一定规模、技术相近的车站,尤其是地形平坦、高度变化较小的站区,基本可以实现标准化平面设计。经过必要的修改,可以采用标准化的平面设计。通过这种方式,既保证了平面设计与车站实际运营需求的衔接,提高了平面设计方案的实用性,又大大缩短了平面设计周期,减少了不必要的成本投资,控制了平面设计成本,为车站利润空间的建设提供了极大的便利。但在地形复杂的情况下,如果仍采用标准化的平面设计方案,设计方案将严重脱离车站的使用需求,不仅造成资源浪费,还会导致安全事故,带来不可估量的损失。在这种情况下,设计人员需要综合分析复杂地质的数据参数,灵活调整平面设计方案,合理利用水厂工艺设计所需的高差,根据工艺要求划分各功能区的分布位置,车站的主要功能应划分成起伏较小、整体性较强的区域。这样既能保证车站的有效功能,又能避免功能区分布不合理对全站运行的不利影响。在沟壑等地形起伏较大的地区,可以放置一定数量的小型设备。通过这种设计方法,使车站的安全风险降到最低,提高了整个车站的稳定性。

例如某自来水处理厂已建成 4 座自来水处理站场,已建成 4 座自来水处理站场由于所处地形相对较为平坦,因此在平面设计环节,采取标准化的方式,设计与施工难度相对较小,进展较为顺利。为了满足实际的自来水处理需求,该自来水处理厂计划投建第 5 座自来水处理站场,新的自来水净化站场位于山沟之中,站场内外地形均较为复杂,为了确保站场生产活动的有序进行,在平面设计环节,将办公区设置在地形较为平坦的较高地带,生产区根据工艺要求合理分布各个功能分区,预处理区布置在较高地带,再依次布置常规处理区和深度处理区,污泥处理区则布置在较低地带。变配电间等小型设备主要分布在山顶附近。借助于这种平面设计方式,使得整个站场平面设计得以与复杂地形相协调,既满足了正常的生产,合理分布各个功能模块,使得站场能够有序运行,又能够增强站场的环境适应能力,避免安全事故的发生,提高资源利用率,减少不必要的费用支出,对于企业成本控制工作的开展产生了积极影响。

2复杂地形下站场的竖向设计

在复杂地形条件下,总图设计的过程之中,除了进行平面设计之外,站场竖向设计也是总图设计的核心组成,其与平面设计相互作用,密切配合,确保站场的正常运转。复杂地形条件下,站场选址区域高差差异较大,进而影响功能区分布以及相应的施工作用,在一定程度上,影响了站场的正常运行,甚至增加了建设使用成本。为了有效应对这一情况,目前复杂地形下的站场的竖向设计采取台阶式竖向布置的方式,减少填挖施工体量。这种操作方式既能够控制站场施工成本,避免额外的费用支出,又能够避免填挖作业给施工区域的生态环境产生不利影响,实现绿色发展。同时台阶式竖向布局的方式也能够利用自然坡向,在很大程度上,确保了地质结构的稳定性,避免站场在使用环节出现地质灾害,造成使用风险。

例如某自来水处理厂自来水净化站场所处区域高差为48m,坡度为 17%,局部高达 45%,在这种地形下,如果按照统一的高度进行填挖处理,需要形成高30m,深20m的填方,大规模的填方作业不仅给地质结构的稳定性带来影响,同时也大大增加了施工投入,造成了额外的成本支出。出于这种考量,该场站在竖向设计环节,采取台阶式竖向布置的设计方案,在台阶竖向布置环节,设计人员考虑到站场外道路的最大坡度应当控制在 8%之内,挡土墙高度应当不超过 8.5m,最终将台阶高度确定为 8.5m,在这一思路的指导下,设计人员最终将最高一层台阶的山体放坡 31m,形成 4 层台阶结构,平台长度根据实际的功能需求,长度分别为 85m、120m、80m。在完成站场竖向高度的划分之后,设计人员应当结合平面设计的要求,对不同高度上功能区的分布进行统筹考虑。按照各个功能区与道路的关系、站场工艺流程以及各个组件对于高度的要求,最终确定功能区的平面分布方案。例如该自来水处理厂功能区划分之中,将污水处理系统分布在第一平台,以便于污水重力收集。主要的生产区域以及办公区域则分布在二级平台,便于对第一、第二平台进行统筹管理。第三平台上则主要设置变配电间等辅助设施。通过这种竖向设计方式,确保各个功能区正常生产活动的有序开展,实现空间利用的最大化。

3复杂地形下站场的排水设计

目前较为常见的排水设施主要包括截洪沟、急流槽、跌水井以及集水井等结构,借助于排水结构的合理设置,提升排水性能,减少外涝的发生。考虑到站场边界与地形之间往往存在着较大的高差,因此为了确保站场边坡的稳定性,在总图设计环节,需要做好边坡挡护结构,避免落石以及其他地质活动对于站场基本硬件设施的影响。以某自来水处理厂第五净化场站场为例,由于其处于复杂地质环境之中,站场在两侧设置拦水坝,在前部开挖排洪渠,利用拦水坝以及排洪渠有效防治洪水对于站场的威胁,结合过往经验的考量,站场设计高程应当高于历史最大洪水水位的 0.5m 以上,同时避免站场各个硬件设备挤占排洪道,实现洪水在短时间内得以快速排出。在站场北侧31m高护坡区域,设置多条截洪沟,借助于截洪沟有效防治流水进入到站场内部,同时也能够有效减少流水对于山坡的冲刷,起到护坡的作用。对于南向、西向边坡坡度较小的区域,在边坡设计环节,采取架设雨水管道的方式,加快雨水的排出,也在很大程度上消耗地形高差,确保挡墙发挥应有的作用。复杂地形下场地排水以及支护结构设计环节,设计人员需要在前期地质勘察工作开展的基础上,结合地质条件的差异,高度差以及地基承载力,统筹工程费用支出等多个因素,进行排水结构以及挡墙的合理设计,制定经济可行的设计方案,确保设计方案符合实际的使用需求,为站场的正常运行营造出良好的条件。

4结语

为了有效发挥总图设计在生产环节的作用,应对在更多复杂环境下各项设计工作的开展,文章将复杂地形下场地总图设计作为研究的着力点,结合某自来水处理厂站场设计的案例,从平面设计、竖向设计以及排水设计等几个层面出发,在典型案例分析的基础上,全面梳理复杂地形条件下场地设计方法,优化设计方案,实现经验的有效总结。

参考文献

[1]浅议山地建筑总图设计的设计思路与方法[J]. 练观萍.  四川建筑. 2019(05)

[2]民用建筑设计中总图设计探究[J]. 徐晶.  中国标准化. 2019(08)

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