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火力发电厂竖向设计浅谈

发表时间：2021/5/31 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王丹

[导读] 摘要：场地标高的确定和厂区竖向设计是一个综合复杂的过程，需要综合考虑厂区防洪、防涝、土方挖填平衡、厂外交通、厂区总平面布置等诸多因素。

        中机国能电力工程有限公司上海市 200061
        摘要：场地标高的确定和厂区竖向设计是一个综合复杂的过程，需要综合考虑厂区防洪、防涝、土方挖填平衡、厂外交通、厂区总平面布置等诸多因素。本文结合以往工程经验，总结出场地标高确定与进行竖向设计时，需要考虑的关键因素以及容易被忽略的设计要点。
        关键词：火力发电厂   竖向设计
        0 引言
        建设电厂时，厂址往往选择在山坡、滩涂等场地，以尽量减少占用或不占用农田。故需要对场地进行平整，以满足生产的需要。合理的竖向设计可以降低工程造价、使工艺流程更加顺畅、保证安全生产、节约用地。本文结合以往工程经验，对火力发电厂竖向设计进行总结。
        1场地竖向设计考虑要素
        1.1满足所在区域洪（涝）水位标准
        在进行场地竖向设计时，首先需要关注安全因素。需要根据电厂的总规划容量规模，对照规范选择合适等级的洪（涝）水位标准。需要注意的是主厂房区域散水底标高需要高于相应等级的洪（涝）水位标高+0.5m，其他区域只需高于相应等级的洪（涝）水位即可。当厂区的标高不能满足洪（涝）水位的要求时，常常采用两种办法：一、采用整体抬高场地地坪的措施。二、设置防洪堤或防涝堤。当电厂需要设置厂外辅助设施，如取水泵房、灰库等时，需要注意该单项工程也需要满足洪（涝）水位的要求。厂区临建设施的设防标准，可以适当降低，只需要满足当地5~10年洪（涝）水位设防标准即可。

        图1：道路反坡示意图
        1.2节约土石方工程量
        当挖填平衡时，不需要外购土方，可以节省工程造价，这是很多设计师都能注意到的关键因素。但同时需要结合场地的地质条件。如某工程在进行踏勘时，发现场地建筑生活垃圾深达几米，因为此部分垃圾是不能用于回填的，在这种情况下场地标高在满足洪涝水位标准的同时尽量降低，减少回填土方量。火力发电厂有很多深基坑建筑，在进行土方平衡计算时，基槽余土也是需要考虑的关键因素，基槽余土的土方量在初步设计时可以按照用地面积×0.5考虑，根据现场反馈，此方法计算出的土方量是比较可靠的。对于地表耕植土的体积，可以结合勘察报告进行估算，有条件的话，该部分耕植土可用于绿化土。
        1.3满足与场外道路、铁路的衔接
        确定场地竖向标高时，要考虑与周围场地的衔接问题。设计时尽量采用“上坡进厂”，这样可以有效的防止雨水倒灌至厂区。在某些情况下，在土方平衡以及满足洪（涝）水位后，发现厂区道路标高比周围道路低时，在这种情况下可以做成局部反坡的形式。如图1：
        当采用铁路运煤时，需要注意接轨站的标高，例如某项目，电厂位于该区域较高位置，接轨站比该厂址标高低约100米，两者之间的间距为2.5公里。因为铁路设计时爬升坡度不能超过1.8~3%，所以整个翻车机室标高受限于铁路标高。这就导致翻车机室区域与厂区其他区域之间形成高挡墙或高边坡。在设计时还需要结合工艺专业，统一考虑场地其他区域的标高。
        1.4道路设计需结合竖向布置
        道路上布置有雨水口，因此道路是场地排水的重要工具，道路设计的同时需要结合竖向布置，两者相辅相成。如在新疆地方，很多地区没有雨水管网系统，场地往往采用自然下渗的排水方法，这时候雨水的路径不再是场地→道路，而是相反的。因为道路往往是混凝土结构，道路上的雨水不能够自然下渗，此时需要将道路上的雨水排向场地。如果室内外高差为0.3m，此时道路标高可以有两种选择，一是道路标高比室内标高低0.4m，做成无路缘石或者平缘石的形式。二是道路标高比室内标高低0.2m，即道路路边标高比场地标高高约10cm。如图2：

        图2：道路横断面示意图
        在光伏发电设计时，变电站区域较小，常常散排到厂外区域进行自然下渗。此时可以将道路布置成单向坡，以便于将场地上的雨水排至场外。
        如果电厂是在上海、江苏等地区，因为场地较平坦，如果为了满足道路最小0.3%的坡度，而人为将场地形成坡度，势必会增加土方量，此时道路边可以形成锯齿形边沟，既可以满足排水的需求也可以降低土方工程量。锯齿形边沟示意图如图3：

        图3：路面标高示意图
        1.5场地坡度方向宜与雨水排水方向一致
        进行场地竖向设计时，需要与水工专业进行配合，了解厂外雨水接口点的位置，整个厂区的坡向尽量与雨水的坡度方向一致。如果不一致，雨水管道在管道末端势必会埋深很深。
        1.6台阶设计需结合总平面布置
        当场地高差很大，需要台阶布置时，总平面布置可以利用台阶布置的特点，进而降低工程造价。
        例如输煤皮带设计的最大坡度为细碎机室前16°，细碎机室后18°，否则坡度较大，煤容易滚落。煤仓间的高度往往30多米，甚至更高，往往需要设置很长的输煤栈桥将煤由煤场运至煤仓间。如果巧妙的利用台阶布置的特点，将煤场布置在高台阶区域，这样可以缩短输煤栈桥的长度。
        台阶连接的位置，往往是交通的“薄弱”环节，厂区道路的最大坡度通常主道路为6%，次干道为8%，支路及车间引道为9%，如果台阶高度很大，势必需要较长的车间引道引接至车间，此时可以采用“迂回折返”等方法进行解决。但如果该车间需要车辆进出频繁，必然会带来诸多不便，故可以结合总平面布置，将配电间、控制室等不需要车辆进出的车间布置在台阶边缘地带。
        2场地细平土常见问题
        2.1建筑之间的场地竖向处理
        如果该建筑物周围有道路环绕，那么雨水很容易排除。但是对于两建筑物之间的雨水排除，常常成为设计漏点。在两建筑物之间可以设置谷线，通过谷线将雨水引至道路雨水篦子处。这个时候需要核实谷线的纵向坡度是否满足最小坡度0.3%，如果不能满足，需要在场地上增加雨水篦子。雨水篦子与雨水井的最远距离通常为25米，如果该区域离接入的雨水井较远，还需要增设雨水井。在设计的前期，总图专业需要与水工专业配合，告知需要增加的雨水井和雨水篦子的位置。两建筑间场地设计示意图见图4。

        图4：两建筑间场地设计示意图     图5：门卫室标高示意图
        2.2门卫室区域竖向处理
        由于门卫室的特殊性，门卫室往往需要设置在离路边很近的位置，此时门卫室室外标高即为道路标高，如果在设计时，对门卫室不加以关注，误认为门卫室外标高与其他建筑物室外标高相同，会造成伸缩门不能正常运行。此时可以采取两种措施来解决门卫室与周围道路的衔接问题：一是增加门卫室室内外高差。二是降低室内标高。门卫室标高示意图见图5。
        2.3黄土地区竖向设计
        由于黄土具有湿陷性，所以在黄土地区进行竖向设计时，需要更加注重防排结合，将雨水及时迅速的排除，尽量避免雨水渗入到场地后，减少黄土湿陷后对建筑物造成的影响。在黄土地区建筑物周围6米范围内地坪的排水坡度需要大于2%。考虑到可能会有的沉降等，在黄土、软土地区可以适当提高室内外高差。
        2.4挡土墙设计常见错误
        当挡土墙高度超过1.5米时，挡土墙上忘记设计栏杆。栏杆的高度可以根据建筑专业《民用设计统一标准》中关于栏杆的布置要求，高度可以设置为1050mm。
        2.5道路设计常见错误
        当两相邻道路纵坡代数差过大时，势必会造成两个问题：一影响行车视距。二造成车底擦地，故需要设计竖曲线。总图专业在设计时却常常忽略竖曲线的设置。根据《火力发电厂总图运输设计规范》，当厂区道路两相邻纵坡的代数差大于2%时，宜设半径不小于100m的竖曲线。
        3 结语
        竖向设计此外还需要考虑顺应地形、建构筑物基础等因素。总之，场地竖向设计时需要现场踏勘后，了解整个区域的地形地貌、交通，结合总平面布置和工艺流程，进行反复推敲、比较、权衡，选择出经济、高效、安全的设计方案。本文通过经验总结的形式，罗列出了在进行竖向设计时需要考虑的关键因素以及容易忽略的设计要点，为其他工程提供了一定的参考和借鉴。
        参考文献：
        [1]井生瑞.总图设计[M].冶金工业出版社。
        [2]武一琦.火力发电厂厂址选择与总图运输设计[M].中国电力出版社
        [3]雷鸣.工业企业总平面设计[M].陕西科学技术出版社
        作者简介：王丹（1992.03）女，汉族，河北省辛集市，中机国能电力工程有限公司，助理工程师，大学本科，火力发电厂总图运输设计.