浅谈土方工程和竖向布置

黄珮媛

摘要：本文论述了在总图设计过程中，在经济、安全方面上，土方工程和竖向布置是一对动态平衡，在设计过程中，还要结合总图设计的其他内容，完善土方工程和竖向布置，从而创造出优秀的总图设计。

关键词：土方工程，竖向，布置

Abstract: this paper discusses the layout design process, in economic, security, earthworks and vertical layout is a pair of dynamic balance, in the design process, should combine the layout design of other content, perfect the earthworks and vertical layout, and create the excellent layout design.

Key words: the earthwork, vertical, decorate

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：

一、引言

总图设计中将土方工程和竖向布置分为两个文件，其实，两者关系非常紧密。传统上把场地初平叫土方工程，场地初平是对原始地形进行改造，是进行后续工程的基础，举足轻重，尤其对于地形比较复杂的场地。竖向布置指的是在场地初平完成的基础上，对整个场地竖向高程的“微调”和对建构筑物设计标高的确定，这个阶段一般不再有大填大挖工程，基本上属于精雕细琢的细平阶段了。

二、场地土方工程

根据场地现状，选择适宜的场地平整方式，合理确定场地高程，。场地平整方式并没有统一的规定，对于地形高差较小、坡度连贯的场地，采用平坡式的较多；对于地形变化较大、高差相对较大的场地，可以采用台阶式；还可以根据场地的利用情况，采用台阶和平坡混合式。场地设计高程的确定涉及的因素比较多，如场地地形、与周围系统的配套、场地地质水文情况、场地周边水域的设计标高、地基处理、周边规划要求、与其他厂矿企业的协调等等。

场地平整时要着重注意以下几个方面：一是，场地内外土方的平衡。在工作中既涉及场地内的土方平衡，更应注意场地内外的平衡。仅场地内土方达到平衡并不是最优设计，而应将实际设计中场外的道路和其他构筑物的土方平衡纳入整体土方平衡工作之内。二是，对于山区地形，场外设置边坡、挡墙的土方工程也应一并进入土方平衡。三是，在计算土方工程量时，需注意扣除表土层，或一些不能回填的淤泥、软弱土、垃圾土等，综合总平面和竖向布置，预留适当的绿化用土。四是，土壤松散系数和压缩系数也要一并考虑，这样计算出来的土方工程量才是实际发生的工程量，这样的平衡才是真正的土方平衡。如果在实际设计中忽视这个问题，就可能产生大量多余的土方或者造成填方量不足。五是，针对场地平整缺土和余土问题，应当结合取（弃）土方的位置和距离，从经济技术角度确定适宜的场地平整方案。六是，土方平衡是相对的概念，不是要求一定达到填方和挖方数量一致，应结合经济情况和场地内外的交通、衔接等因素确定场地标高。土方平衡是在满足安全生产的情况下，投资最优的动态平衡。

三、竖向布置

一般在场地初平的基础上进行场站的竖向布置设计，主要包括：装置设计标高的确定；道路竖向系统的确定；主要建筑物室内外标高的确定；排水明沟标高的确定；护坡、挡土墙等设计标高的确定。

1.竖向布置框架

装置标高与道路系统标高的确定对于整个场地的竖向布置具有重要的作用。一般情况下，这两类标高确定后，场站的竖向布置框架就基本形成了。在场地平整时是结合道路设计标高系统进行的，因此，道路标高系统基本上会在场地平整的基础上进行适量微调，不会有大的出入。随后可根据生产、安全要求，先确定重要装置的标高和重要建筑物的设计标高，结合边坡（或者挡墙）确定其他系统工程的竖向标高。

2.场地的排雨水

竖向布置的一个重要目的是场地排雨水，场地排雨水可以采用3种方式：明沟、暗管以及明沟和暗管混合的方式。明沟和暗管排水各有长处，暗管造价相对较高，对地面景观的影响最小。明沟造价相对较低，但是，需要完全占用所经区域的土地，对于某些地域明沟清扫的难度相对较大。在竖向布置的过程中，可根据两者的优缺点进行混合设置。用明沟排水，明沟沟底的坡度不宜过小，宜大于0.2%，尤其是在黄土地区，建筑物边上的明沟，不宜小于0.5%，以加快雨水的排除速度，避免对建构筑物基础产生不良影响，明沟不宜过深，最好不大于1.0m，过路明沟需要加盖承重盖板。暗管竖向设计相对较为简单，设置适当的有一定高差的雨水井基本上即可满足使用要求。场站内明沟和暗管的截面尺寸需要通过当地暴雨强度公式、汇水面积、径流系数及雨水明沟水力计算公式来确定。

四、场地土方工程与竖向布置的关系

场地土方工程与竖向布置是相辅相成的关系，也是辩证统一的。在大多数情况下，场地土方工程是竖向布置的前提和基础，但是，竖向布置的形式随着场站竖向布置的深入，又有可能会影响到土方工程的调整和变动，从而进行场地土方工程方案的变化。场地土方工程和竖向布置是在工程实践中相融合的，因场站地块的不同，地形起伏的千差万别，土方工程和竖向布置也会各有不同，场地土方工程能够在整体层面上对场站的设计高程和坡度进行控制，从而形成如人体骨架的场站竖向“骨架”，而竖向布置则如同人体的“肌肉”和“血液”，两者是缺一不可的，两者的辩证统一才会产生优秀的方案。在很多工程里，土方工程量占投资比例很大，做好场地土方工程和竖向布置对于整个项目的投资有一定的影响，同时好的竖向布置也会为工程项目的安全运营创造良好的条件。当然，每个工程都有其各自特点，对于在复杂地形上建设的工程，场站土方工程尤为重要，工程设计的优劣直接影响整个项目的效果；而对于平缓场地上的工程，场地土方工程相对较为简单，而竖向布置显得比较突出。总之，场地土方工程与竖向布置因实际工程中的不同，侧重点有所不同，但不能将两者割裂开来。

五、工程实例

1.竖向布置方式

500kV兰溪变电所位于山区，自然地坪地面标高从90～105m左右不等，频率为1％高水位。因所址地势较高，远高于附近甘溪河床及其两侧的河谷平地，且甘溪上游有芝堰中型水库调节洪水，所址不受甘溪洪水影响。芝堰水库防洪标准高于本工程防洪要求，不考虑水库垮坝影响。因此，场地竖向设计须结合地形地势，以就地平衡、填挖工程量最少，并考虑日后运行人员舒适为设计原则，决定采用台阶式，过度区域采用斜坡处理。

场地土方量经过多个方案平衡比较，按场地标高分三个区域高差分别为1.0m、1.5m、2.0m三个方案进行试算。高差为1.0m时弃土量较大，高差为1.5m及2.0m时需购置部分土方。根据本工程场地自然地形，结合北侧边坡开挖量、进所道路填方量、基础挖方量及场地内两个大池塘回填方量，综合考虑场地土方量的就地平衡，最终确定场地标高分三个区域：500kV配电装置场地（所区北侧）标高99.6m, 220kV配电装置场地(所区南侧)标高96.8m,主变、35kV配电装置场地和所前区（所区中间）标高98.2m。场地找坡后,三个区域高差为1.4m,在道路A=134.0和A=193.75做过渡。

主控通信楼、220kV继电器小室室内外高差0.45m，500kV继电器小室室内外高差0.40m，所用电室联合建筑室内外高差0.30m，场地和所区道路排水坡度不小于0.5%。为避免所内道路高差太大影响美观及检修，采用增设雨水井解决道路坡度问题。

2.所区土石方工程量

结合北侧边坡开挖量、进所道路填方量及场地内两个大池塘回填方量和建（构）筑物、道路、电缆沟等基槽余土的工程量，考虑土方的最终压实系数1.07。经过多次试算，最终确定了场地标高，得出所区场地填方量为71750m3，挖方量为61725 m3。综合平衡后，需弃土4875m3，其中4500 m3为塘底淤泥弃土，场地土方达到就地平衡。

3.所区排水系统确定

变电所排水采用生活污水、雨水分流制排水系统：雨水经雨水口汇集后排入所区下水道，电缆沟积水距一定间隔接入下水道，直接排入所址东南角的排水沟。生活污水经处理达到国家综合污水排放标准后排入废水回收池，经废水回用泵提升后供所区绿化用水。变压器事故排油在事故油池内进行油水分离，油回收利用不外排。

场地的排水采用每间隔 30～40m左右设置雨水井，通过地下管网收集场地内的雨水，垂直于排水方向的电缆沟沿长度方向每间隔 10m设置过水盖板，并在被电缆沟分割的场地区域内按要求设置雨水井，以保证场地内的排水畅通。在设计中由于抬高了路面标高，避免了场地雨水及泥土流入道路而污染路面。围墙外设置排水沟。北侧山体开挖采用生态绿化护坡方案，放坡值按地质资料采用1：1.25。

五、结语

本工程的场地土方工程和竖向布置达到了令人满意的效果。所内场地集合自然地形，分三个区域阶梯布置，通过反复计算论证，区域间高差选定为1.4米，场地土方量就地平衡，减少土方开挖5.38万立方米，减少土方回填5.67万立方米，节省了大量的工程投资。

该工程获得了中国电力规划设计协会2009年度电力行业优秀工程设计一等奖；国家电网2010年国家电网公司输变电工程优秀设计；中国电力建设企业协会2010年度中国电力优质工程奖。

在工程设计中，土方工程和竖向设计是总图工的重要内容，设计的合理性与否直接影响到整个站场地使用性能的发挥程度，同时会造成工程量变化，影响工程的经济效益和社会效益，应引起图工作人员的特别重视。对土方工程和竖向设计大的一个影响因素是所址选择，因此，前期的所址选择非常重要。土方工程和竖向布置为总图设计他内容提供基础，总图设计其他内容也会影响土工程和竖向布置，这是一个不断反复的过程。