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【摘 要】 水电站厂房是水电站中安装水轮机、水轮发电机与各种辅助设备的建筑物。一般是由水电站主厂房与水电站副厂房两部分组成，是水工建筑物、水力机械与电气设备的统一体，是运行人员进行生产活动的主要场所。本文介绍了水电站设计的阶段与厂房建筑设计的组成，阐述了引水式电站厂房处于软土地基的处理办法。
【关键词】 水电站;厂房;设计
引言：
水电站厂房是水工建筑物、水力机械及电气设备的统一体，是水能转化为电能的生产场所，也是运行人员进行生产与活动的场所。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而不断发展，而且随着人们生活水平的提高有新的发展趋向。近年向以人为本的方向发展，厂房设计的方法也随着计算机系统更新有很大的发展和改善。
一、水电站设计的阶段
水电站的设计的四个阶段，分别如下：
1、可行性研究
在河流规划与地区电力负荷发展预测的基础上，对拟建电站的建设条件进行研究，该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性与经济上的合理性。这个阶段对厂房不进行具体设计，只选定电站的规模，初选枢纽布置与厂房型式，绘出厂房在枢纽中的位置。
2、初步设计
通过方案比较选定枢纽的总体布置及参数，决定建筑物的型式与控制尺寸，选择施工方案、进度与总布置，并且编制工程投资预算，阐明工程的效益等。这个阶段中，对厂房设计要求是根据选定机组机型、电气主接线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理的措施。
3、招标设计
对可行性研究及初步设计中遗留的问题进行必要的修改与补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施，提出较详细的工程图纸与分项工程的工程量，提出施工、制造与安装的工艺技术要求以及永久设备购置清单，编制招标文件。
4、施工图设计
厂区平面布置及开挖图、电站尾水渠反坡段结构图、发电机层梁板结构钢筋图、副厂房电缆沟布置及盖板详图、副厂房基础图、副厂房平面布置、屋面结构图、机墩风罩图、尾水管钢筋图、蜗壳配筋图、排架柱及构造柱结构配筋图，尾水防洪墙结构图等。
二、厂房建筑设计的组成
1、厂房建筑空间的划分
（1）主厂房：布置水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备，设置装配场（安装间）。
（2）副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。
主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。
（3）高压开关站：装设高压开关、高压母线和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。
（4）此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
2、厂房建筑系统的划分
水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统
（1）水流系统。水轮机及其进出水设备，主要包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
（2）电流系统。就是电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器与高压开关站等。
（3）电气控制设备系统。就是电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
（4）机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
（5）辅助设备系统。主要包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
3、厂房建筑结构的划分。
（1）平面：主机室+安装间。
主机室是水轮发电机组及辅助设备布置在主机室，是运行与管理的主要场所，安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。
（2）垂面：上部结构+下部结构。
上部结构：与工业厂房基本相似，基本上是板、梁、柱结构系统。
下部结构：大体积混凝土结构，布置过流系统，是厂房的基础。
三、引水式电站厂房处于软土地基的处理办法
引水式电站厂房处于脆弱地基的处理办法主要包括：换填垫层法、深层搅拌法、预压法、挤密法、灌浆法、高压放射注浆法、强夯法与加筋法。
1、换填垫层法
这种办法是用物理力学性质较好的岩土材料置换自然地基中的局部或全部软土层，并分层夯实成低压缩性的地基持力层，地基持力层可避免地基的冻胀，提高地基的承载力，加速软土的排水固结，同时也能减少地基的沉降量。
2、深层搅拌法
这种办法经过水泥、石灰等建筑材料的固化剂，使得固化物和软土搅拌平均，從而产生一系列的物理或者化学反应，这样就可以使得软土强度大大高于自然强度，其压缩性、渗水性比自然软土大大降低。这种办法适用于各种成因的软土层，特别是厚度较大的软黏土
3、预压法
预压法分两种办法，一种是堆载预压法，另外一种是砂井预压法。这种办法有利于应用外载作用，加速软土的排水固结，加强它的抗剪强度和性能。由于预压目的不同，需求采用不同的预压方式。应用预先荷载加压，可以减少建筑物的沉降量，应用建筑物自身的荷载分级，可以增加地基强度和提高地基的承载能力。砂井预压法是在软土层中按一定间隔设置砂井来改变软土层的排水边境条件，该办法能够加速软土的固结，缩短预压时间。 4、挤密桩法
这种办法是在软土中打入桩管成孔，并在孔中填入砾石等材料并捣实。此种办法主要针对的是含砂粒、瓦屑的杂填土等较多的松散土地基，关于粘性大的饱和软土地基不太适宜。
5、灌浆法
这种办法运用钻机成孔，依据需求灌浆的适宜深度，把注浆管渐渐放入孔中，并使得钻孔的四周和顶部用东西封死，然后开端启动压力泵，往孔隙和岩石的间隙中注入搅拌平均的水泥浆。
6、高压喷射注浆法
这种办法是运用较大的压力，把水泥浆液从管路中喷射出来，该办法可以切割毁坏土体，并能和土拌和均匀，并产生局部的置换作用，经过自然凝固后成为拌和樁体，与地基构成良好的复合地基。
7、强夯法
这种办法可以经过较大的压力和冲力对地基产生很大的作用，从而使得地基得到加固，使得的土的压缩性进一步缩小，增大了地基的抗压强度，使得地基的抗液化能力得到增强，同时，这种办法有利于地基土层应力分布均匀，预防今后呈现的不均匀沉降。
8、加筋法
这种办法是运用强度较大的条带、纤维等土工聚合物（如高强度土工格栅等）埋入土层中，它有利于增加地基的承载力，减少地基的沉降量，提高建筑物的稳定性。关于强度较大的土工合成材料能进一步加强地基的整体性和刚度，增加地基的承载才能，改善地基土体的应力场与应变场。这种办法应用于各种软土地基和各种高填土等地基中。
另外软土地基还有振冲法、砂石桩法等地基处理形式，这里不再详述。经过以上几种方法对软弱地基的处理，改善各种不良地基，使其满足各种大型和高层建筑的需求。未来水电站厂房工程设计将依靠先进信息技术联结的复杂计算机系统。
四、结束语
像水电站厂房这类建筑物的设计，要提高效率就需要在专用软件方面给予较大的投资，来保证工程建设的质量，获得良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]李宇，陈敬.引子渡水电站厂房设计.大坝与安全[J].2002（4）
[2]卫锐深.钢结构屋面在杨溪水一级水电站厂房的应用.广东水利水电[J].2005（6）
[3]汪胡桢;关于水电站的经济计算[J];水力发电;1982年03期
[4]王永荣;白山水电站的建设及其在东北电网中的作用[J];水力发电;1983年11期
[5]左东启，顾兆勋，王文修;《水工设计手册第七册水电站建筑物》;水力电力;1989年05月
[6]王继明等;《建筑设备》;中国建筑工业;2007年05月
[7]钮新强，汪基伟，章定国等;《新编水工混凝土结构设计手册》;中国水利水电;2010年12月
[8]张永钧等;《建筑地基处理技术规范》;中国建筑科学研究院;2003年01月
【关键词】 水电站;厂房;设计
引言：
水电站厂房是水工建筑物、水力机械及电气设备的统一体，是水能转化为电能的生产场所，也是运行人员进行生产与活动的场所。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而不断发展，而且随着人们生活水平的提高有新的发展趋向。近年向以人为本的方向发展，厂房设计的方法也随着计算机系统更新有很大的发展和改善。
一、水电站设计的阶段
水电站的设计的四个阶段，分别如下：
1、可行性研究
在河流规划与地区电力负荷发展预测的基础上，对拟建电站的建设条件进行研究，该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性与经济上的合理性。这个阶段对厂房不进行具体设计，只选定电站的规模，初选枢纽布置与厂房型式，绘出厂房在枢纽中的位置。
2、初步设计
通过方案比较选定枢纽的总体布置及参数，决定建筑物的型式与控制尺寸，选择施工方案、进度与总布置，并且编制工程投资预算，阐明工程的效益等。这个阶段中，对厂房设计要求是根据选定机组机型、电气主接线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理的措施。
3、招标设计
对可行性研究及初步设计中遗留的问题进行必要的修改与补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施，提出较详细的工程图纸与分项工程的工程量，提出施工、制造与安装的工艺技术要求以及永久设备购置清单，编制招标文件。
4、施工图设计
厂区平面布置及开挖图、电站尾水渠反坡段结构图、发电机层梁板结构钢筋图、副厂房电缆沟布置及盖板详图、副厂房基础图、副厂房平面布置、屋面结构图、机墩风罩图、尾水管钢筋图、蜗壳配筋图、排架柱及构造柱结构配筋图，尾水防洪墙结构图等。
二、厂房建筑设计的组成
1、厂房建筑空间的划分
（1）主厂房：布置水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备，设置装配场（安装间）。
（2）副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。
主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。
（3）高压开关站：装设高压开关、高压母线和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。
（4）此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
2、厂房建筑系统的划分
水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统
（1）水流系统。水轮机及其进出水设备，主要包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
（2）电流系统。就是电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器与高压开关站等。
（3）电气控制设备系统。就是电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
（4）机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
（5）辅助设备系统。主要包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
3、厂房建筑结构的划分。
（1）平面：主机室+安装间。
主机室是水轮发电机组及辅助设备布置在主机室，是运行与管理的主要场所，安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。
（2）垂面：上部结构+下部结构。
上部结构：与工业厂房基本相似，基本上是板、梁、柱结构系统。
下部结构：大体积混凝土结构，布置过流系统，是厂房的基础。
三、引水式电站厂房处于软土地基的处理办法
引水式电站厂房处于脆弱地基的处理办法主要包括：换填垫层法、深层搅拌法、预压法、挤密法、灌浆法、高压放射注浆法、强夯法与加筋法。
1、换填垫层法
这种办法是用物理力学性质较好的岩土材料置换自然地基中的局部或全部软土层，并分层夯实成低压缩性的地基持力层，地基持力层可避免地基的冻胀，提高地基的承载力，加速软土的排水固结，同时也能减少地基的沉降量。
2、深层搅拌法
这种办法经过水泥、石灰等建筑材料的固化剂，使得固化物和软土搅拌平均，從而产生一系列的物理或者化学反应，这样就可以使得软土强度大大高于自然强度，其压缩性、渗水性比自然软土大大降低。这种办法适用于各种成因的软土层，特别是厚度较大的软黏土
3、预压法
预压法分两种办法，一种是堆载预压法，另外一种是砂井预压法。这种办法有利于应用外载作用，加速软土的排水固结，加强它的抗剪强度和性能。由于预压目的不同，需求采用不同的预压方式。应用预先荷载加压，可以减少建筑物的沉降量，应用建筑物自身的荷载分级，可以增加地基强度和提高地基的承载能力。砂井预压法是在软土层中按一定间隔设置砂井来改变软土层的排水边境条件，该办法能够加速软土的固结，缩短预压时间。 4、挤密桩法
这种办法是在软土中打入桩管成孔，并在孔中填入砾石等材料并捣实。此种办法主要针对的是含砂粒、瓦屑的杂填土等较多的松散土地基，关于粘性大的饱和软土地基不太适宜。
5、灌浆法
这种办法运用钻机成孔，依据需求灌浆的适宜深度，把注浆管渐渐放入孔中，并使得钻孔的四周和顶部用东西封死，然后开端启动压力泵，往孔隙和岩石的间隙中注入搅拌平均的水泥浆。
6、高压喷射注浆法
这种办法是运用较大的压力，把水泥浆液从管路中喷射出来，该办法可以切割毁坏土体，并能和土拌和均匀，并产生局部的置换作用，经过自然凝固后成为拌和樁体，与地基构成良好的复合地基。
7、强夯法
这种办法可以经过较大的压力和冲力对地基产生很大的作用，从而使得地基得到加固，使得的土的压缩性进一步缩小，增大了地基的抗压强度，使得地基的抗液化能力得到增强，同时，这种办法有利于地基土层应力分布均匀，预防今后呈现的不均匀沉降。
8、加筋法
这种办法是运用强度较大的条带、纤维等土工聚合物（如高强度土工格栅等）埋入土层中，它有利于增加地基的承载力，减少地基的沉降量，提高建筑物的稳定性。关于强度较大的土工合成材料能进一步加强地基的整体性和刚度，增加地基的承载才能，改善地基土体的应力场与应变场。这种办法应用于各种软土地基和各种高填土等地基中。
另外软土地基还有振冲法、砂石桩法等地基处理形式，这里不再详述。经过以上几种方法对软弱地基的处理，改善各种不良地基，使其满足各种大型和高层建筑的需求。未来水电站厂房工程设计将依靠先进信息技术联结的复杂计算机系统。
四、结束语
像水电站厂房这类建筑物的设计，要提高效率就需要在专用软件方面给予较大的投资，来保证工程建设的质量，获得良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]李宇，陈敬.引子渡水电站厂房设计.大坝与安全[J].2002（4）
[2]卫锐深.钢结构屋面在杨溪水一级水电站厂房的应用.广东水利水电[J].2005（6）
[3]汪胡桢;关于水电站的经济计算[J];水力发电;1982年03期
[4]王永荣;白山水电站的建设及其在东北电网中的作用[J];水力发电;1983年11期
[5]左东启，顾兆勋，王文修;《水工设计手册第七册水电站建筑物》;水力电力;1989年05月
[6]王继明等;《建筑设备》;中国建筑工业;2007年05月
[7]钮新强，汪基伟，章定国等;《新编水工混凝土结构设计手册》;中国水利水电;2010年12月
[8]张永钧等;《建筑地基处理技术规范》;中国建筑科学研究院;2003年01月