浅谈灯泡贯流式机组水电站厂房布置——以黎河八级水电站为例

夏国恩，程 洋

(1.遵化市水务局，河北 遵化 064200；2.河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北 石家庄 050021)

1 概 述

遵化市黎河水电站(1～8级)项目是河北省重点建设项目，已经开发建设了黎河二、三、四级3座水电站。黎河八级水电站是遵化市“十二五”骨干电源工程，选用了1台灯泡贯流式水轮发电机组。

2 布置原则

水电站厂房是水能转化为电能的主要生产场所，也是运行、维护、检修的工作场所。灯泡贯流式机组结构复杂、过流断面大、轴向尺寸长，决定了开挖断面大、开挖基础深、轴向开挖长度长。因此灯泡贯流式机组水电站厂房布置除满足一般规程规范标准要求外，还必须满足施工安装、检修维护、安全运行等的需要，其厂房布置原则如下：

(1)合理布置主厂房、副厂房、主变压器场地、发电引水及尾水建筑物等，做到科学、合理、经济、高效。同时，考虑施工导流、施工工序、机组投运的要求，优化各建筑物的布置。

(2)厂房布置、结构尺寸等应满足设备施工安装、检修维护、运行管理等的需要。

(3)副厂房的布置应满足电站辅助设备、设施布设需要，其功能应与主厂房的布置、建设成本、检修维护、运行管理和采光通风要求协调统一。

3 布置要求

厂房应根据自然条件、周围环境、施工工序、使用要求、建筑材料和建筑技术等因素，以及运行维护、厂内交通、通风采光、安全生产等要求，因地制宜、综合考虑、统筹安排、合理布置。厂房空间除满足安装卧式水轮发电机组外，还必须满足安装辅助设备、高低压电气设备、控制保护设备等，必须有足够的空间安装起重设备及布置检修平台，必须有足够的空间满足安全生产和运行维护需要。

4 布置方案

黎河八级水电站位于河北省遵化市建明镇高各庄村北的黎河左岸，主要利用引滦入津工程经过黎河河道水量及落差发电。电站安装1台SFWG4400—40/3480水轮发电机组，主要工程包括：拦河橡胶坝、引水节制闸、引水渠、前池、溢流堰、泄水陡槽、进水闸、压力管道、厂房、尾水渠、尾水交通桥、升压站、生活区等。

黎河八级水电站工程规摸为小(2)型。建筑物防洪标准：拦河橡胶坝、引水节制闸按20年一遇洪水设计，厂房按30年一遇洪水设计，穿河道堤防建筑物按100年一遇洪水设计。

电站厂房位于前池下游，河道左堤外侧。主厂房布置形式按主厂房轴线平行水流方向布置和垂直水流方向布置两个方案进行了比较。

4.1 主厂房轴线平行水流方向布置方案

室外地面(高程66.98 m，下同)以下部分为钢筋混凝土结构，室外地面以上部分为钢筋混凝土排架、砖墙围护、轻钢屋面结构。地下高程61.075 m(黄海高程)为水轮发电机层地面，主厂房平面尺寸18.42 m×14.12 m(长×宽)，围墙为现浇钢筋混凝土，厚度0.8 m，机组转轮中心线高程55.575 m。地面以上厂房平面尺寸28.72 m×21.8 m(长×宽)，其中：主厂房28.72 m×14.12 m，安装间位于水轮发电机组下游，地面高程66.98 m。副厂房平面尺寸28.72 m×7.68 m，布置在主厂房右侧，砌体结构，分两层，一层地面高程66.98 m，布置空压机室、低压配电室、励磁变间、厂变间等。二层地面高程70.98 m，布置中控室、高压室、通信室等。进厂道路由堤顶公路穿副厂房进入主厂房。

该方案主厂房轴线与机组轴线平行，安装间在机组段下游，视野开阔，起重吊装方便；副厂房布置在主厂房右侧地面高程以上，通风、采光较好。但厂房顺水流方向布置除满足厂房功能外还应满足安装间最小尺寸。安装间下部考虑两种方案:一是加长尾水管采用全部回填处理,但本方案尾水管较长，且顺流道方向开挖较深(最深处达16.54 m)，开挖量大，增加了水头损失和工程投资；二是安装间地面采用框架结构形式布置，但安装间跨度为14.12 m，尾水渠内不适宜增加钢筋混凝土柱，因安装间安装及检修需摆放设备，荷载较大，做单跨框架结构投资较大。

副厂房布置在厂房右侧，基础全部座落在回填土上，地基处理考虑两种方案：一是回填土全部采用碎石土，压实系数不小于0.98,回填土沉降期较长无法满足工期要求，且投资较大；二是采用素土回填，压实系数不小于0.94，回填完成后副厂房基础采用钢筋混凝土灌注桩，桩底直接进入下部稳定基岩，但由于副厂房顺水流方向较长，需做的桩基数量较多，且桩基施工工期较长。

4.2 主厂房轴线垂直水流方向布置方案

室外地面(高程66.98 m，下同)以下部分为水轮发电机层，平面尺寸17.82 m×19.72 m(长×宽)，结构形式为钢筋混凝土结构，水轮发电机层地面高程61.075 m，围墙为钢筋混凝土墙，厚度0.8 m，机组转轮中心线高程55.575 m。水轮发电机层下游侧布置低压配电室、励磁变间、厂变间和空压机室。室外地面以上部分厂房平面总尺寸为23.92 m×19.72 m，其中：主厂房平面尺寸23.92 m×13.88 m，副厂房平面尺寸23.92 m×5.84 m。主厂房结构形式为钢筋混凝土排架结构、砖墙围护、轻钢屋面，安装间位于发电机左侧，主厂房设电动双梁双钩桥式起重机1台。副厂房布置在主厂房下游，结构形式为砌体结构，设有中控室、高压室、通信室、柴油发电机室等。厂房下游30年一遇设计洪水位66.42 m，50年一遇校核洪水位66.63 m，进厂道路由堤顶公路直接进入厂房。

该方案主厂房轴线与机组轴线垂直，安装间在机组段左侧，视野较好，起重吊装比较方便，低压配电室、励磁变间、厂变间和空压机室布置在水轮发电机层，通风采光条件差；副厂房布置在主厂房下游地面高程以上，通风、采光较好；但尾水管不需加长处理，减少了开挖量；厂房和副厂房垂直水流方向较长，不能完全座落在下部钢筋混凝土结构上，考虑将厂房检修间及副厂房柴油发电机室布置在回填土上，且与主体结构之间设沉降缝。检修间及柴油发电机室下部采用素土回填，压实系数不小于0.94，基础采用钢筋混凝土灌注桩，桩底直接进入下部稳定基岩，本方案安装间及副厂房沿水流方向较短，桩基数量较少，桩基投资较少、施工工期短。

4.3 主厂房布置方案选择

两种方案均能满足电站能量转换功能要求，但主厂房轴线顺水流方向布置方案投资较大、工期较长，不符合厂房布置经济合理的原则；经综合比较推荐采用主厂房轴线垂直水流方向布置方案。

5 结 语

黎河八级水电站厂房布置充分考虑了地形地质条件，根据现场实际情况，厂房布置设计时遵循厂区建筑物紧凑布置、科学合理、经济适用原则，经过投资、工期、安全、适用等比选，确定主厂房轴线与水流方向垂直方案，并给出了安装间及副厂房基础沉降问题的解决方案，可为类似水电站厂房布置借鉴。