核电站_场地平整_阶段总布置设计探讨_张雪峰 6页

第42卷增刊武汉大学学报(工学版)Vol.42Sup.2009年10月EngineeringJournalofWuhanUniversityOct.2009文章编号:1671-8844(2009)S2-0056-06核电站“场地平整”阶段总布置设计探讨张雪峰(华东电力设计院,上海200063)摘要:通过分析目前核电工程建设程序与场地平整的关系,提出前期工作中“场地平整”设计阶段的必要性,探讨了该阶段总布置设计的主要目标、内容及应注意的问题.关键词:核电站;场地平整;总布置;探讨中图分类号:TU271.5文献标志码:ADiscussionongenerallayoutdesignin“groundleveling”stageofnuclearpowerstationZHANGXuefeng(EastChinaElectricPowerDesignInstitute,Shanghai200063,China)Abstract:Therelationshipbetweenconstructionprocedureofnuclearpowerprojectanditsgroundlevel-ingisanalyzed.Thenecessityof“groundleveling”designstageduringpreviousworkisproposed.Themaingoal,contentsandproblemstobeconcernedofgenerallayoutdesigninthisstagearealsodis-cussed.Keywords:nuclearpowerstation;groundleveling;generallayout;discussion目前,我国核电站建设通常在初可研确定厂址提供设计图纸,核电厂“场地平整”设计作为阶段化后,业主方会根据国家的核电发展规划,提前开展设计的一部分提前开展,已势在必行.厂址“场地平整”工程,为项目开工(以浇灌第一罐根据项目开工前准备工作的要求,“场地平整”核岛基础混凝土为开工时间)做准备;往往在核电设计阶段需完成厂址的征地拆迁方案,场地平整方厂“场地平整”设计阶段,项目可研工作还正在进行案,大堤(护坡)设计方案,进厂公路方案,“场地平之中.整”工程(根据工程进展情况,也可以为主体工程施在工程设计中,建设场地的平整工作一般没有工)所需的通电、通水、通信等内容设计.一个单独的卷册进行专门的施工图设计,而是包括本文结合笔者参加的一些核电站“场地平整”在总平面布置的竖向设计与施工组织设计的局部工程总布置设计经验,分析总结了核电站“场地平内容内.目前,国内核电项目建设从立项到开工往整”阶段总布置设计的主要目标与内容,及总布置往只有很短的时间,而核电厂址的征地拆迁、场地设计应注意的一些问题.平整等前期的工作量都较大,周期较长.目前国内1“场地平整”阶段总布置设计的主的核电厂址一般都需开山,土石方工程量基本都达3要目标到了1000万m以上,需要1年以上的时间才能完成场地平整工程.业主方为确保项目正常开工,根据“场地平整”阶段的工作任务,即为项目开“场地平整”工作不可能按常规由施工图设计阶段工做准备,本阶段总布置设计的主要目标应包括以作者简介:张雪峰,从事电厂建筑设计工作.\n增刊张雪峰:核电站“场地平整”阶段总布置设计探讨57下内容:进出控制、车间和库房.1)提出满足规划容量的包络用地范围,为厂4)电力开关站.址的征地拆迁工作做准备.5)应急运行设施(厂外的).2)规划厂区总布置,提出场地平整范围及前6)水处理和调节设施.包括水处理、化学污水期工程需开展的平整范围.处理及废油、废水处理等.3)规划厂区竖向布置,提出场地平整标高及7)箱体和贮存设施.包括放射性贮存箱、非放土石方工程量.贮存箱、储存水池等.4)确定一期核岛的可能布置位置,为下一阶8)运输设施.铁路进出和卸载、码头设施、龙段核岛的地质详勘与负挖工作做准备.门架起重机、进出道路和停车场.5)合理规划电厂交通运输,提出进厂公路方9)冷却水设施.包括冷却塔(冷却池)、相关的案,为进厂道路的提前施工做准备.取水构筑物.10)塔/烟囱.气象塔、微波塔、排气烟囱;通风2“场地平整”阶段总布置设计的主排风口.要内容11)公用设施.电气廊道、管沟、水沟、人行通围绕“场地平整”阶段总布置设计的主要目标,道口.本阶段总布置设计的内容主要考虑为以下几方面.12)厂区辅助设施.防火、围墙、厂区排水、景2.1核电机组的选择观美化.在“场地平整”设计阶段,工程有时虽然列入了13)建造设施.脱水系统、库房/接收、办公室、国家核电发展规划或已立项,但工程最终采用的核装配车间、准备区、混凝土站、专用起吊设施.电机型往往没有确定,有的一期工程采用的核岛机在“场地平整”设计阶段,厂区的布置需特别注型虽已确定,但后期还是需要考虑包络可能的机意与厂址的地形和特点有关的方案比选,以合理确型,总平面设计往往需要包络各种可能机型进行布定厂区的总体布置格局与厂区用地范围,各区域范置,提出包络的厂址用地范围.围内的具体建构筑物的布置可在下一阶段设计中根据国家发展与改革委员会核电发展技术路继续深化与优化.线,现阶段总平面规划布置主要可根据引进的三代本阶段,厂区总平面布置需重点考虑以下几个核电技术(AP1000机组)或现有二代改进型核电方面:技术进行厂区布置.1)核电站区的布置1)AP1000机组:AP1000是西屋公司开发的核电站的主厂房主要包括反应堆厂房、汽机一种双环路1000MW的压水堆核电机组,采用非房、核辅助厂房、控制厂房等建筑.这些建筑生产联能动的安全系统,其设计与性能特点满足用户要求系密切,经常连成一体形成一座体量很大、平面布文件(URD)的要求.置形式多样的核电站核心建筑———核电站区.2)现有翻版机型:国内翻版机型有岭澳翻版根据国家核电发展规划,我国主要选用+改进型,采用M310堆型.AP1000机型与M310翻版机型.根据收集到的设2.2厂区总平面布置计资料,AP1000核电站区域的尺寸约为230m×核电厂厂区总平面布置须结合厂址条件、安全240m(核岛环形道路中心线之间距离,下同),要求、工艺流程提出满足与电厂建设、运行和维修相M310机型核电站区域的尺寸约为250m×300适应的最佳方案.核电厂厂址上的设施一般包括:m.核电站区布置图见图1.1)发电综合建筑物.包括控制厂房、厂区备用在确定核电站区可能的布置位置时,厂区的地交流供电设施、燃料设施、放射性废物设施、辅助质条件要充分考虑,核岛与常规岛宜布置在稳定的、厂房(PWR)、反应堆厂房(BWR)、一次安全壳结同一地质单元的地块上,且地基承载力满足要求.构、汽轮发电机厂房.另外,核岛的位置还涉及到核电厂非居住区的2)放射性出入控制点.位置与范围,核岛的定位须充分考虑到非居住区引3)服务和管理厂房.包括办公室、电厂安全和起的拆迁问题,非居住区根据厂址的地形、地貌、气\n58武汉大学学报(工学版)第42卷图1核电站区布置图象、交通等具体条件确定,半径(以反应堆中心为中变压器布置在汽机房A列墙外,开关站布置在变心)不得小于500m.压器外侧.2)水工设施的布置对于变压器的布置,根据电厂出线、循环进排在“场地平整”设计阶段,需结合厂址取排水条水放案,可考虑安放在汽机房靠发电机段的正面或件与核电站区位置,初步确定水工方案;当采用直侧面;开关站也可以不设在厂区内,电厂发出的电流冷却供水时,取水泵房宜靠近汽机厂房;当采用能经主变升压后直接送到附近电网的变电所中,这循环冷却供水时,冷却塔宜靠近汽机厂房,工程初种布置方式要根据电力系统状况进行经济技术比期冷却塔不宜布置在扩建端及在室外配电装置和较而确定.在“场地平整”设计阶段,需结合厂址周主厂房建筑群冬季盛行风向的上风侧;当采用混合围具体条件、土石方工程量、厂址用地等因素,初步冷却供水时,冷却塔宜布置在水源和汽机厂房之间确定开关站的布置方案.地带.变压器和开关站的联系,可考虑采用电缆或架在厂区布置时需要注意的是,冷却塔的排列方空进线方案,需结合场地条件与厂区布置后比选确式应面向主导风向,以获得最大冷却效果;各冷却定,宜优先考虑架空进线方案;图2为某核电站变塔单元的间距应使从一个冷却塔排出的空气与其压器和开关站布置方案图.他的冷却塔的进入空气相混合的可能性减至最低4)其他辅助和附属生产区的布置程度;此外,冷却塔的位置应使冷却塔的失效不危其他辅助、附属生产设施一般有综合办公楼、害抗震I类结构.水厂、修配厂、泵房、废料储存库、备用锅炉房、仓3)变压器和开关站的布置库、消防站、车库、培训中心、食堂、保安控制中心在本阶段,需结合电力系统的要求、出线方便,等,有时厂区还有参观中心或展览馆.从功能上可与主厂房变压器的关系以及冷却塔(池)的影响因分为常规辅助生产区、三修仓库区、三废区、试验素,初步确定变压器和开关站的布置.变压器和开区、服务设施区、厂前建筑区等.辅助、附属生产建关站的布置一般也采用常规火电厂的布置方式,将筑物要根据有无污染、实体保卫、工艺要求等特点\n增刊张雪峰:核电站“场地平整”阶段总布置设计探讨59图2某核电站变压器和开关站布置方案图进行分区布置;并根据确定的核岛位置,充分利用求,厂址一般都位于山水较优美的自然环境之中.非居住区范围内用地进行布置.在场地平整阶段,厂区总布置应尽可能结合附近的需要注意的是,常规辅助生产区,宜靠近常规湖泊(大海)、山体等自然景观,合理布置厂区,创造岛布置;三废区,宜靠近核岛布置,方便废物储存及出一个良好的人工和天然相结合的风景优美的生废液的就近收集;排气处理厂房、污水处理厂、任何产环境.氯气设施等,应尽可能设置在主厂区的下风向,以图3为某核电站“场地平整”设计阶段厂址鸟最大程度减少这些设施的释放影响主电厂区的可瞰图.能性;处理潜在有害材料的厂房或设施不应设置在控制设施的附近.5)厂址扩建方向在“场地平整”设计阶段,总平面布置需确定厂址的扩建方向,以确定一期核岛可能的布置位置,满足一期核岛地质详勘及负挖的要求.厂址扩建方向的确定涉及的因素较多,需综合分析厂址条件,考虑厂区的格局、系统出线、取排水方案、进厂公路、后期施工与电厂运行的影响、施工进度的要求、基槽余土的动态平衡等因素,经技术经济比选后确定.图3某核电站“场地平整”设计阶段厂址鸟瞰图6)厂区实体保卫2.3厂区竖向布置核电站的安全性极其重要,在考虑的深度和广在场地平整阶段,厂区竖向布置的工作主要为度上都远远超过常规火电站,它对核电厂的重要设确定场地平整的标高.影响场地平整标高的因素主备和材料实施保卫,使其在任何情况下,重要设备要有以下几个方面:遭受破坏和核材料丢失的危险减至最小.1)设计基准洪水核电站通常根据保卫对象性质的不同,分为控安全重要物项防御设计基准洪水的方式有二制区、保护区、关键区.在“场地平整”设计阶段,厂种,通常称为“干厂址”方案与“湿厂址”方案.区布置需根据实体保卫的要求合理规划分区,并考“干厂址”方案,即将所有安全重要物项建造在虑厂区实体保卫实施的建设用地.设计基准洪水水位以上,并考虑风浪影响.必要时,7)厂区景观组织可将它们建在足够高的地方,或用提高厂址地面标核电站厂址在地质、水源、人口方面有特殊要高的总体布局来达到这一要求.这种方法比“湿厂\n60武汉大学学报(工学版)第42卷址”方案要更好.“湿厂址”方案建造永久性的外部地平整的标高一般低于场地设计标高约0.3m.屏障来达到防卸设计基准洪水的目的,例如建造防2.4交通运输洪堤或其他防洪构筑物.在这种情况下,对这些屏在场地平整阶段,进厂公路常常须提前施工,障必须注意选用适当的设计基准(如地震),并为这总布置设计须根据厂址安全的要求,结合大件运些屏障的定期检查和维修提供保证.输、人流组织、施工运输、厂区布置,初步提出厂址目前,国内开展场地平整工作的厂址通常都采进厂公路的设置方案.用“干厂址”的方式防御设计基准洪水,如山东海阳在组织核电站的厂内、外交通时须充分考虑以与三门核电工程.下几个因素:2)核岛区的地质条件1)安全要求核岛区的地质条件要充分考虑,满足要求的基根据HAF002/01《营运单位的应急准备和应岩需出现在场地平整地面以下8～9m标高处,且急响应》对核电厂应急准备和应急响应的要求,厂基岩面积可满足规划容量的核岛机组的布置.区对外须设置与厂区主入口不同方向的对外应急3)循环水方案通道.对于依靠海水或江河水直接冷却的核电站而2)大件运输言,冷却水从附近的海或江河通过循环水泵打上核电站的超重超限设备多,反应堆压力容器、来,常规岛主厂房的场地设计标高与海或江河平面蒸汽发生器等设备结构复杂、体积大、重量重.的高差就显得十分重要,由于潮汐的影响,水位经3)人流组织常变化,泵的扬程必须按较低水位考虑.当常规岛电厂建设运行期间,进厂人员根据工作性质分主厂房的场地设计标高越高,泵的功率越大,所耗为筹建管理人员、施工人员、电厂运行人员与检修的厂用电越多,水泵的运行费用越高.人员等.厂区的分区布置与进厂公路的设置需合理需要说明的是,直流冷却水方案可通过适当降组织人流,尽量减少交叉.低凝汽器的高度(即常规岛厂房下沉式布置)或建4)厂内运输设密封池的方案降低水泵的运行费用,但会增加常厂内运输主要是新燃料、乏燃料、固体废物、后规岛主厂房负挖的工程量,需综合技术经济比较后勤供应(如备品配件、劳保用品、设备仪表维修等)确定.等的运输.为适应厂外运输及厂内厂房(车间)与厂对于采用循环冷却方案的核电站,循泵房、冷房(车间)之间的货流及人行需要,通常主厂房区四却塔场地标高的选择主要考虑与常规岛主厂房的周及大件设备的运输通道设置为重型路,其他地段关系,而不受海或江河平面的高差的影响.场地平可为轻型路;厂房及道路间设支路(含人行道).整标高主要影响循环水补给水的运行费用,补给水铁路和公路线的布置应尽可能减少大量有害的运行费用相对于核电厂址的土石方工程量来说材料(可燃、爆炸等)紧靠安全相关厂房进行运输.相对较少,故这类厂址,场地平整的标高可不考虑铁路线布置应使滑动出轨的机车不致损坏安全相循环水方案的影响.关厂房或设备.4)土石方工程量3“场地平整”阶段总布置设计应注核电站一般建在人口稀少、供水方便、地基承意的问题载力高的海湾、河湖边等地区.这些地区的地形往往较复杂,为节省土石方工程量,应充分利用多变1)厂址用地问题的地形,常常采用阶梯布置.“场地平整”设计阶段,根据推荐的厂区总平面由于在目前场地平整设计阶段,工程采用的核布置确定厂址的场地平整范围.岛机型、厂区的具体布置方案都有可能调整,平整前阶段开展“场地平整”工程的厂址,由于核岛后的场地为更好地包络后期的布置,宜尽可能少地采用的机型不能确定,电气、水工等提出的工艺专采用台阶布置.业布置方案通常都未最终审查确定,在厂区布置时另外需要注意的是,考虑建设阶段的道路、场常总采用包络的设计原则,最终体现在厂址用地上地地坪施工、绿化覆土等因素,在场地平整阶段,场就会偏于保守.\n增刊张雪峰:核电站“场地平整”阶段总布置设计探讨612)安全问题年,在目前在建和运行核电容量1696.8万kW的在“场地平整”设计阶段,总布置设计涉及核安基础上,新投产核电装机容量约2300万kW;同全的因素须充分重视,对于核电站区的地质条件、时,考虑核电的后续发展,2020年末在建核电容量满足规划容量机组布置的基岩面积、设计基准洪应保持1800万kW左右”,这意味着我国的核电水、进厂道路与应急疏散道路都需落实.建设方针将由“适度发展核电”调整为“积极推进核3)土方平衡问题电建设”,国内一大批新的核电厂址将会开工建设,在场地平整阶段,厂址土石方工程量除考虑厂希望笔者的核电站“场地平整”阶段总布置设计经区挖填方外,还需综合考虑土石方的松散与压实增验的分析总结,能够对今后陆续开展或正在开展减量、基槽余土、开挖砂石料的利用、厂外公路(铁“场地平整”工程的核电站设计工作提供一定的启路)的余(缺)土量,尽可能平衡整个工程的土石方示与帮助.工程量.参考文献:4)排水出路问题考虑施工期间建设场地的排水问题,场地平整[1]国家核安全局.核安全导则汇编[R],1998.的坡度一般为0.3%～0.5%,在某些地段还要开[2]EPRI-URD.ALWRUtilityRequirementDocument(URD)[R],1996.辟排水沟、盲沟或积水井,以疏干建设场地;除自然[3]国家发展与改革委员会.核电中长期发展专题规划散排天然雨水外,组织排水应解决好排水出路问(2005～2020年)[R],2007.题;另外,核电厂场地平整对原始地形改变较大,会[4]国家质量技术监督局,中华人民共和国建设部.核电破坏建设场地附近的排水系统,需结合厂址周围地站总平面及运输设计规范[S],1999.形,解决好附近区域排水出路问题.[5]武一奇.火力发电厂厂址选择与总图运输设计[M],2006.4结语[6]熊承鹤,江建豪,沈元章.国外核电站总平面布置根据我国核电中长期发展专题规划,“到2020[M],1981.