摘要：在山区电厂的总图设计中，竖向设计多以台阶式布置，本文以贞丰电厂的竖向设计为例，根据该电厂的限制条件，对山区电厂的竖向设计进行探讨。
关键词：山区电厂；竖向设计
1.电厂概况
本工程建设规模为4×1100t/h超临界、一次中间再热循环流化床锅炉+4×350MW超临界热电联产机组。拟建厂址位于白层镇北盘江右岸，那郎河右岸与北盘江交汇处。场区地貌属于构造溶蚀～侵蚀地貌，表现为低中山地形，山体连绵起伏，山体浑厚，沟谷发育，东侧为北盘江（水面约352.7m）、北侧为那郎河，山顶高于谷底约270m，厂址位于新建二级道路之上，总体坡度为25°～35°度，部分大于40°，局部有高约3~5m的陡坎分布。
拟用地范围最大高程约为612m，位于厂区西南侧挖方边坡段；最低高程约为508m，位于厂区东北侧溶蚀漏斗一带，整个厂区最大相对高差达104m。场地东北侧为岩溶地貌（喀斯特地貌），溶蚀作用较为强烈，主要的岩溶形态有漏斗、落水洞、溶蚀沟槽、溶蚀裂隙、溶蚀孤石、溶洞及岩溶塌陷等。
2.山区竖向布置的原则
厂区竖向设计应根据场地地形、洪涝水位、场地排水、工艺流程、土石方工程量、地基处理工程量、边坡挡墙工程量、交通运输、施工要求等综合考虑。
2.1厂址地形。建设场地地形起伏较大，地势南高北低，最大高程约为612m，最低高程约为508m，整个厂区相对高差达104m，总体坡度为25°～35°，部分大于40°。自然地形坡度远大于3%，采用台阶式竖向布置。
2.2场地排水。场地采用有组织排水。经分析场地平整最低标高为539m，不受北盘江、那郎河百年一遇河流洪水的影响，但要考虑厂区南侧的山体的雨水对厂区的影响，边坡分台阶放坡，台阶马道中设排水沟引流到下山排水沟，并在冷却塔区域设置厂区排水沟，主厂房以北采用管道引入西侧下山排水沟。
2.3工艺流程。根据各工艺专业的流程要求，进行竖向标高设计。处理好主厂房与冷却塔、煤场等主要车间的高程关系，合理确定主厂房、冷却塔及煤场等设施的标高。
2.4土石方工程量。厂区竖向标高的取值，直接影响到厂区的挖填方工程量。由于电厂面积较大，挖填方量往往很大，涉及的费用就比较可观。因此，竖向设计中的标高的确定对工程造价的影响很大，尤其是地形起伏较大的山区，甚至可以成为影响工程造价的最主要因素。
2.5地基处理。首先电厂的主要建构筑物如主厂房、冷却塔、烟囱等应落于工程地质好的位置，也不能位于有溶洞位置等，最好主要建构筑物能实现采用天然地基。大量的地基基础处理工程量（如打桩，人工挖孔桩）必然引起工程造价的增大，并且会增加施工强度及影响施工进度。
2.6边坡挡墙量。厂区竖向设计定会影响到厂区边上的边坡形式及挡墙的高度、挡墙形式及挡墙工程量的变化。
2.7交通运输。一般情况下，厂区出入口附近厂外道路标高，对厂区设计标高的确定具有较大影响。电厂外最近的乡镇道路引接点标高为476.5m，进厂道路纵坡不应大于8%，道路总长约为865m，货运进厂大门的竖向标高定在538.0m。
2.8施工要求。施工场地的布置主要根据地形条件来确定。山区电厂一般厂区可利用场地面积较小，同时需要考虑设备、材料的堆放及组装场地，规划布置难度较大。再者大量的土石方填挖工程量及运土工程量，以及大量的地基基础处理工程量、挡墙及护坡处理工程量，必将增加施工强度并影响施工进度。竖向设计应尽量考虑减少上述工程量，并分期、分区安排场地工程施工。
3.厂区总平面及竖向标高确定
结合场地地形条件，厂区自南向北呈冷却塔—主厂房—煤场的三列式格局，主厂房固定端朝东、向西扩建。
冷却塔，净水站、化学水处理设施、废水处理设施等布置于主厂房南侧，主厂房布置在厂区中部，煤场及卸煤沟场地布置在主厂房的北侧，制氢站、燃油罐区、消防车库布置于煤场西端，220kVGIS配电装置，布置于汽机房A列外，办公楼布置于主厂房东侧。
主厂房区由南向北依次为汽机房、除氧煤仓间、锅炉、除尘器、引风机、烟囱及脱硫场地。烟囱中心线与脱硫吸收塔中心线对齐。
电厂共设两个出入口，厂区东侧靠近办公楼处设人流出入口，厂区北侧靠近汽车卸煤沟处设货运出入口，用做厂区运煤、运灰通道，保证人货分流。2条进厂道路均从现有乡村道路引接。厂区总平面见图3-1
图3-1电厂鸟瞰图
对于贞丰电厂项目自然地形高差大，坡度陡的情况，如果采用平坡式布置方式，厂区土石方工程量巨大，而且厂区边界边坡临空面高，施工难度大，投资高。
阶梯布置中台阶的划分首先满足工艺流程的需要，生产联系密切的建（构）筑物布置在同一台阶或相邻台阶上，台阶边缘与相邻建构筑物的距离应满足交通运输、管线布置、绿化和检修、施工的需要。台阶标高的确定应考虑土方平衡、台阶连接及各区之间的交通联系。台阶的划分牵涉到总平面布置，台阶标高的确定涉及到竖向布置的合理性。在厂区竖向设计时，总平面布置应和厂区竖向有机地结合考虑，既要满足电厂工艺、消防的要求，又要做到台阶划分、标高确定的合理。
本工程场地平整以挖方为主，厂区总共分为6个台阶（如图3-2），场地平整挖方工程量约700万方。场地标高每变化1m，产生约30万方的土方开挖量，因此，场地竖向高程的确定对工程投资的影响巨大。
图3-2电厂竖向标高示意图
主厂房区域位于场地中部，由于地形限制，主厂房区域竖向标高确定时，需全部位于挖方地段，根据地形图，主厂房区域场地设计标高定为545.00m。
阶梯高差应按生产、交通运输要求及地形地质条件确定，并不宜大于5m。主厂房南侧冷却塔、净水站、化学水处理设施、废水处理设施等布置在一个平台上，竖向设计标高为550.00m，均位于挖方区，这些建构筑物的地基处理工程量较小，并且一方面保证平台之间道路衔接的坡度不超过6%，另一面保证冷却塔的通风冷却效果。
GIS配电装置区布置在A列外，冷却塔的东侧，为适应地形，减少填方工程量及GIS外侧的挡墙量，GIS配电装置、网路继电器室联合布置，成折线形，竖向标高为547.00m
煤场、制氢站、燃油罐区、消防车库等设施布置主厂房的北侧，场地标高542.00m，与南侧主厂房区域场地标高高差3.0米左右，连接道路坡度约为4%，台阶之间采用挡土墙。煤场东侧道路初设设计为连接桥梁，施工图优化设计中调整取消桥梁，沿着厂外运煤道路边坡顶布置道路，道路竖向标高设计时保证过输煤栈桥净高至少4.5m来确定此段道路标高，此处其他段道路标高根据实际地形来确定，部分支路坡度高达9%。
卸煤场地位于煤场的北侧，一方面厂外运煤道路引接点的道路标高为476.5m，进厂道路纵坡不应大于8%，道路总长约为865m，货运进厂大门的标高只能定在538.0m，另一方面为适应地形，减少土石方工程量，卸煤场地竖向标高定为539.00m，半填半挖，大门口与场地高差1.0m利用厂区内卸煤场地来进行找坡。
厂前区位于主厂房的东侧，原状地形为小山坡顶，呈三角形状，由于用地紧张，厂前区综合办公楼，食堂，宿舍联合成一栋建筑物，布置呈L型布置，根据此处原状地形图，避免深挖高填，减少挖填方量及边坡工程量，场地竖向标高定为541.00m。而人流道路出入口标高定为540.00m，利用厂区内道路坡度来解决人流出入口与场地高差1.0m的问题。办公楼朝向北盘江方向布置，视野及景观效果好。
综上所述，厂区竖向共设六个台阶，如图3-3所示：
冷却塔，净水站、化学水处理设施、废水处理设施室外地坪标高为550.00m
主厂房区域室外地坪标高为545.00m
煤场、制氢站、燃油罐区、消防车库区域室外地坪标高为542.00m
卸煤场地室外地坪标高为539.00m
GIS配电装置区室外地坪标高为547.00m
厂前区室外地坪标高为541.00m
图3-3电厂断面竖向示意图
结合厂区边界地形情况，边坡地质条件，工艺布置要求，为减少场平工程量、降低投资，本项目位于厂区边缘的建构筑物场地不做平整，采用吊脚楼型式设计。
整个厂区采用有组织排水，大体分为两部分，冷却塔净水站平台采用沟道排水，地表水通过场地竖向坡度流入最近的排水沟，汇集统一流入冷却塔西侧厂外大型排水沟，然后排入那郎河内，主厂房以北地表水通过整平后的地坪排至厂内道路上，汇入雨水井内，再通过地下雨水管网，再通过地下雨水管网汇入卸煤平台西侧的排水沟内，最终排入山下那郎河内。厂外道路采用郊区型道路，通过排水明沟汇入厂外排水系统。
4.结束语
总平面及竖向布置在电厂的建设中是一项十分重要的工作，总图设计人员应在前期做好火力发电厂的厂址选择、交通运输、地质条件、施工情况等条件的落实。山区电厂竖向设计是总图竖向设计的难点，在确定场地标高时，考虑的因素多且复杂，竖向设计要结合平面布置既要符合规范要求，还要满足生产、效益和管理的要求，特别还要考虑到施工期间，现场地质、现场实际情况等引起的竖向设计及总平面的调整。因此，竖向设计的关键是因地制宜，做好场地的竖向设计，对于降低工程成本、加快建设进度保证投资效益有十分重要的意义。
本文仅提出该项目厂区竖向设计的一些思路，希望对今后类似的项目的竖向设计人员提供一些帮助。
参考文献
[1]DL/T5032-2018火力发电厂总图运输设计技术规范.中国电力出版社，2018
[2]武一琦.火力发电厂厂址选择与总图运输设计.中国电力出版社，2005
作者简介
周斌（1992-）男，汉族，大学本科，助理工程师，主要从事总图专业设计工作。
王炜（1979-）男，汉族，大学本科，高级工程师，主要从事总图专业设计工作。
论文作者:周斌,王炜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/25
标签：标高论文; 厂区论文; 场地论文; 工程量论文; 煤场论文; 电厂论文; 道路论文; 《电力设备》2018年第23期论文;