山區(qū)火電廠廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)研究

 概述
火力發(fā)電廠廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)是廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的組成部分。廠區(qū)總平面布置主要是處理好建（構(gòu)）筑物在平面上的相互關(guān)系，而豎向布置是要根據(jù)自然地形處理好建（構(gòu)）筑物與建設(shè)場地在高程上的相互關(guān)系。山區(qū)火電廠廠址位于山區(qū)，相對平原電廠地形復(fù)雜，地勢起伏較大，豎向設(shè)計(jì)合理與否，對工程投資和今后運(yùn)行將帶來極大影響。本文主要對山區(qū)電廠豎向設(shè)計(jì)的主要因素進(jìn)行探討，以期對同類電廠設(shè)計(jì)工作提供參考和借鑒。
2 山區(qū)電廠豎向設(shè)計(jì)主要考慮因素
山區(qū)電廠豎向設(shè)計(jì)受很多因素影響，各要素的影響程度根據(jù)不同地形條件也有較大差異。其中主要影響因素有如下幾點(diǎn)：①滿足生產(chǎn)工藝流程、和交通運(yùn)輸要求。②滿足電廠防排洪要求，使廠區(qū)不被洪水、潮水及內(nèi)澇水淹沒。③合理利用自然地形，避免深挖高填。盡量減少土（石）方、建筑物和構(gòu)筑物基礎(chǔ)、護(hù)坡和擋土墻等處理工程量；應(yīng)使土（石）方工程填、挖方平衡，運(yùn)距短。當(dāng)廠區(qū)自然地形坡度較大，為減少工程土石方量，宜采用階梯式布置，臺(tái)階數(shù)量不宜過多，以利于縱橫向生產(chǎn)運(yùn)輸聯(lián)系和管線敷設(shè)。④場地平整工程，應(yīng)合理利用地形，邊坡開挖應(yīng)防止產(chǎn)生滑坡、塌方，另外還需注意保護(hù)山坡植被，避免水土流失。⑤充分利用和保護(hù)現(xiàn)有排水系統(tǒng)。當(dāng)必須改變現(xiàn)有排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)保證新的排水系統(tǒng)水流順暢。⑥分期建設(shè)的工程，在場地標(biāo)高、運(yùn)輸線路坡度、排水系統(tǒng)等方面，應(yīng)使近期與遠(yuǎn)期工程相協(xié)調(diào)。⑦場地自然地形坡度較大時(shí)，建構(gòu)筑物應(yīng)盡量平行等高線布置，以減少土石方量和基礎(chǔ)埋深，并改善交通運(yùn)輸條件。⑧當(dāng)燃煤采用鐵路運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)充分考慮鐵路廠內(nèi)企業(yè)站軌頂標(biāo)高與廠外鐵路專用線的銜接。
3 實(shí)例分析
下面將結(jié)合某2X1000MW濱海山區(qū)火電廠工程對上述問題進(jìn)行分析、探討。
該工程廠址處于丘陵高地，高差在13m左右，廠址北側(cè)和西側(cè)靠近渤海海邊。電廠基本平行于地形等高線布置，廠區(qū)方位為正南正北向，三列式布置格局。鐵路專用線南北方向自廠區(qū)東側(cè)進(jìn)入廠區(qū)。
3.1 廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)原則及影響因素分析如下：①豎向布置形式：廠區(qū)地勢高差較大，巖石出露，廠址地形中部高四周低，地面高程為3.4～16.3m，場地坡度在4%左右，宜采用階梯式布置。②廠區(qū)洪水：廠址主要受其東側(cè)約3km處的河流洪水及當(dāng)?shù)貐^(qū)域暴雨積水的影響。經(jīng)計(jì)算，廠址處百年一遇洪水位對應(yīng)廠區(qū)主廠房及附屬設(shè)施區(qū)域洪水標(biāo)高為5.0m，對應(yīng)煤場區(qū)域?yàn)?.44m。當(dāng)廠區(qū)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高低于對應(yīng)區(qū)域洪水標(biāo)高時(shí)考慮設(shè)置防洪墻。③主要建構(gòu)筑物基礎(chǔ)地質(zhì)條件：從廠區(qū)總平面布置看，主廠房及主要建、構(gòu)筑物均落于工程地質(zhì)條件好的I區(qū)，持力層的巖層頂標(biāo)高在4.0m～15.0m之間，主廠房基礎(chǔ)埋深6m，因此，只要廠區(qū)標(biāo)高在4+6=10m以下時(shí)，主要建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)均能實(shí)現(xiàn)天然地基方案。④場地排水：場地采用有組織排水。廠區(qū)各種道路均設(shè)有雨水口，地面及道路雨水經(jīng)雨水口排入雨水管道。直接排出廠外流入渤海。⑤土石方工程量。全廠土石方應(yīng)進(jìn)行綜合平衡，盡量做到全廠土石方平衡。根據(jù)建筑物基礎(chǔ)形式及地基處理方案（部分附屬建筑物考慮消除地震液化局部換填）、管溝余土等，經(jīng)過初步估算廠區(qū)基槽余土約為15萬方。廠區(qū)豎向標(biāo)高的確定應(yīng)力爭做到廠區(qū)土石方填挖方量最小，并考慮全廠包括施工場地。⑥鐵路標(biāo)高銜接。根據(jù)電廠鐵路專用線可研報(bào)告：接軌站路肩標(biāo)高為11.4m，鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)限制坡度4.0‰，推算至廠內(nèi)站標(biāo)高在6.00m～17.25m范圍內(nèi)技術(shù)上均可行。此項(xiàng)對場地豎向設(shè)計(jì)制約不大。⑦公路標(biāo)高銜接。距廠址約4km的省級(jí)公路標(biāo)高約6.9m，廠址周圍自然地形標(biāo)高3.4～16.3m，道路引接不是決定因素。⑧循環(huán)水系統(tǒng)（取水泵房）的運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)海濱電廠一次循環(huán)直流冷卻的特點(diǎn)，減少主廠房室與取水口的高差，即降低主廠房區(qū)域場地設(shè)計(jì)標(biāo)高能夠大大的減少取水泵房的年運(yùn)行費(fèi)用，經(jīng)估算每減少1m每臺(tái)機(jī)每年可以節(jié)約用電160萬度電，按0.2元/度計(jì)算、20年回收期折現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)效益可觀。從降低循環(huán)水系統(tǒng)（取水泵房）的運(yùn)行費(fèi)用的角度考慮，應(yīng)盡可能降低主廠房區(qū)域場地設(shè)計(jì)標(biāo)高。⑨施工要求。本工程施工生產(chǎn)及生活用地22公頃。為滿足汽機(jī)、鍋爐的組合安裝需要，在主廠房擴(kuò)建端至少保證有120m寬，結(jié)合二期擴(kuò)建，此區(qū)域平整標(biāo)高與主廠房高差不超過1m。其它施工場地根據(jù)自然地形進(jìn)行粗平。
3.2 廠區(qū)豎向布置設(shè)計(jì)。綜合上述豎向布置原則及各影響因素，初步確定如下：①廠區(qū)東側(cè)鐵路專用線標(biāo)高不低于6.00m，從其接軌條件及場地自然地形分析，確定鐵路專用線及煤場部分在一個(gè)臺(tái)階上。②主廠房區(qū)域場地設(shè)計(jì)標(biāo)高兼顧兩百年一遇高潮位、循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用、土石方量、工藝運(yùn)行要求等確定，主廠房區(qū)域及其固定端的附屬輔助建筑在同一臺(tái)階上。就廠址地形考慮，降低循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用即降低場地設(shè)計(jì)標(biāo)高與場地挖方量是相互矛盾的。因此，把廠區(qū)場地標(biāo)高擬按以下是個(gè)方案進(jìn)行比較，以確定最佳廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)方案。
方案一：全廠共設(shè)2個(gè)臺(tái)階，主廠房及附屬設(shè)施3.5m，煤場鐵路10m。由于主廠房及附屬設(shè)施對應(yīng)洪水位標(biāo)高為5m，該區(qū)域低于平整標(biāo)高低于洪水位要求，防洪措施采用將廠區(qū)圍墻按防洪墻結(jié)構(gòu)形式設(shè)置，以滿足防洪要求。方案二：全廠共設(shè)2個(gè)臺(tái)階，主廠房及附屬設(shè)施4.5m，煤場鐵路10m。廠區(qū)防洪同方案一。方案三：全廠共設(shè)2個(gè)臺(tái)階，主廠房及附屬設(shè)施5.5m，煤場鐵路10m。方案四：全廠不設(shè)臺(tái)階，采用平坡式布置，場地平整標(biāo)高為6m。四個(gè)方案比較結(jié)果見表1。
從表1比較可以看出，不同的豎向設(shè)計(jì)方案，引起的投資差異是很大的，尤其是方案四在此種復(fù)雜地勢條件下，沒有很好的結(jié)合地形，造成土方填挖方相差較大，且電廠運(yùn)行費(fèi)用增加較高，該方案較方案一增加投資1386萬元，此方案是很不可取的。方案一與其它兩方案相比廠區(qū)土方平整出現(xiàn)多余土方相對增加，但結(jié)合本工程特點(diǎn)，廠外道路及鐵路專用線恰好需要約30萬方土方，此方案廠區(qū)余方可用于此部分填方，從而實(shí)現(xiàn)全廠土方平衡，方案一不僅實(shí)現(xiàn)土方平衡，而且投資最省經(jīng)濟(jì)效益最佳，因此為最佳方案。通過以上工程實(shí)例分析可知，火力發(fā)電廠的豎向設(shè)計(jì)是多樣化的，但總的設(shè)計(jì)原則應(yīng)根據(jù)廠址區(qū)域地形、坡度、坡向、地址條件、洪澇水位、場地排水、土石方工程量、交通運(yùn)輸及工藝和施工要求等綜合考慮，通過多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，確立在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的最佳方案。