某水利枢纽工程厂房优化设计

一、 工程概况
该枢纽工程为混合式开发方式，是一座具有防洪、灌溉、发电，水产养殖等综合利用效益的水利枢纽工程。水库校核洪水位为146.08 m，其相应库容为0.98亿m3；正常蓄水位139.40 m，为日调节水库。枢纽工程设有引水发电系统，按照《防洪标准》(GB50201-94)规定，发电厂房属III等3级建筑物，厂内装有2台单机容量为42MW的轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量84MW，多年平均发电量为2.31×108kWh。水轮机吸出高度-5.5m，机组最大工作水头23.3m，单机引用流量262 m3/s。由于该工程尾水处在鸭绿江某水库上游，受水库回水影响，洪水标准为200年一遇洪水校核（P=0.5%），相应下游尾水位为134.41m；100年一遇洪水设计（P=1%），对应下游尾水位133.05m。
该工程的发电厂房为引水式地面厂房，布置在地势平缓、开阔的坡地上，厂房顺河向布置，机组纵轴线方位为NE58°，从右到左依次为#1机组段、#2机组段、安装间段，整个厂房平面尺寸为：总长87.88m，总宽49.31m，总高62.40m。变电站布置在厂房右侧山脚处，平面面积58.50×58.00m2，厂区地面及安装间下游副厂房均坐落于回填基础之上，地面高程为134.60m。进厂公路布置在上游临江一侧，路堤采用浆砌石护坡，厂区周边设排水沟排水。整个厂区布置为一字型，显得十分紧凑、合理。主、副厂房的维护结构首次在东北严寒地区采用复合彩色压型板结构，天蓝色和白色相映衬，与周围环境形成对应。
该水利枢纽工程厂房设计在完成修编初设工作后，又完成初步设计补充报告并经上级审查通过，在技施设计过程中，根据现场开挖揭示出的实际情况和机组定货后的最终资料，对初设时厂房设备、结构布置进行了全面的优化设计，并取得了很好的实施效果。
二、 厂房布置优化设计
厂房布置优化设计是在初步设计的基础上进行的，在技施设计阶段，着重对厂房进行方案性优化，与初步设计阶段相比，为了加快工期、节省投资，在方案性优化设计过程当中，设计人员做了很多细致的研究和论证：
1、根据后期揭示的地质条件，本着尽可能减少厂房后山坡开挖和降低混凝土浇筑量的原则，将厂房整体向下游河床位置平行移动了5.0m，并经深入研究，取消了上游副厂房，这样充分利用尾水管扩散段较长的特点，将上游副厂房和下游生产副厂房有机地融为一体，使得厂房开挖边线相应前移，做到了既减少了工程量又满足了电器设备的布置要求。
2、在主厂房的设计过程中，设计人员针对整个厂房布置进行了细部方案性的优化调整，在有限的设备使用空间进行最优分配和布置，并对厂房主机间、安装间各层平面、剖面上进行合理的优化布置，在保证桥机正常运行以及各主机、辅机设备具有有效地运行、检修空间和使用方便的前提下，达到了合理压缩、节约空间的目的。在设计中压缩了边机组段的长度，并根据基础地质条件取消了安装间的结构分缝，使得厂房长度减小达3.6m，跨度减小达2.0 m，厂房总高度压缩达2.8m，不但使基础开挖工程量大幅减少，还大大降低了混凝土浇筑量，在节省了大量土建投资的前提下，还为加速厂房的施工工期起到了很大促进作用。
三、副厂房优化设计
在初步设计阶段，考虑到开关站布置在安装间山墙侧的缘故，设置有上游副厂房，其尺寸为91.5×9.6×19.6m（长×宽×高）；在技施设计阶段，根据地形、地质条件及接入系统条件分析，开关站位置调整更为有利，经过细致的研究和方案论证，将开关站移至主厂房右侧，故而使得上游副厂房得以取消，并将其与下游副厂房合并后改设下游生产副厂房，其尺寸为39.64×10.00×21.1m（长×宽×高）。
上述布置，使厂房开挖边线向河床移动9.6m，从而大量地节省了土石方开挖量和钢筋混凝土工程量，本优化方案在某种程度上也增加了相应的土石方回填量和护坡量，但从方案比较上来分析，总的工程量还是得到了大幅降低，虽然多了一些土石方回填量和护坡量，却节省了数额不小的钢筋混凝土工程量。故此，优化方案是经济、合理的，是行之有效的。
四、尾水挡墙优化设计
该水利枢纽工程发电厂房尾水挡墙，因厂房基坑开挖较深，最大墙高大34m。在初步设计阶段，按照传统习惯，采用的是重力式挡土墙形式，这一方案共计需要混凝土21210m3，而且开挖量很大，所需工期相对较长。在技施设计阶段，根据现场开挖揭露的实际情况，有针对性地对尾水挡墙进行了结构优化设计，考虑到各种挡土墙的结构特点，我们采用了扶臂式钢筋混凝土挡土墙方案来取代原有重力式挡土墙方案，使挡墙断面大幅减小，从而节省了大量的混凝土量。
五、变电站布置优化设计
在初步设计阶段，根据整个厂区布置及出线的需要，将变电站布置在厂房左端上游侧的山脚下，由于开关站位置紧靠上游侧，土石方量开挖量较大；在技施设计阶段，考虑到上述情况，我们将变电站移至厂房右端，将出线方向做了适当调整，开关站靠近河床，使土石方开挖量大为减少，只是相应地增加了土石方回填