几个电站厂区总平面布置解析

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阳江核电站厂区总平面布置刍议

The Discussion about the General Layout Plant of Yangjiang NPP Site

方 昊

（中国广东核电集团有限公司技术中心，广东深圳，518124）

摘 要 厂区总平面布置是核电厂工程设计的一项重要工作，针对阳江核电站厂址地质、地形条件，本文对阳江厂区总平面布置方案中还应进一步优化、完善的几个方面进行了分析，并提出了建议。

　　关键词 阳江核电站 厂区总平面布置

stract The site general layout is an important undertaking in nuclear power plant engineering design. In the light of geological and topographical conditions of Yangjiang Nuclear Power Plant site area, this paper presents the major elements in general layout related to site topographical and geological conditions; also points out several aspects need to be further optimized and perfected and puts forward corresponding recommendations for the site general layout scheme of Yangjiang Nuclear Power Plant.

　　Key words Yangjiang Nuclear Power Plant Site general layout

　　《阳江核电项目国有土地使用权出让合同》的签订，标志着阳江核电站工程建设跨出了实质性的一步，对阳江核电项目前期工程的展开有重要的意义。就阳江核电厂址，世界一些知名供货商和国内多家设计院已提供了多个总平面布置方案。现根据阳江核电厂址具体条件特征，对阳江核电站厂区总平面布置中应进一步深入研究和探讨的几个问题，进行了分析和构思，希望对将来厂区总平面布置优化设计能有所帮助。

　　早在1988年，广东省就开始广东第二核电站的选址工作，1996开展了阳江核电站可行性研究工作，1998年完成可研报告，其中涉及厂址条件、设备选型、经济分析、环境保护、接入系统、核安全分析以及总平面布置等工作内容，完成了大量的专题报告并同时进行了专题评审。以下有关总平面布置分析工作是以阳江核电站可行性研究报告的工作成果为基础展开的。

1 　厂址地质、地形条件概述

　　广东阳江核电站厂址位于广东省珠江口以西的阳江市阳东县东平镇，厂址三面环山，南面临海，总体呈现为西南-东北走向、长约1200 m、宽约500 m、占地面积约60万m2的狭长谷地。东侧山势较陡，最高达192 m PRD，山体主要由中细粒花岗岩和花岗斑岩组成，山坡残积坡积覆盖层较厚，植被较发育；西侧山势较缓，最高达200.6 m PRD，山体主要由中细粒花岗岩和花岗斑岩组成，山坡残积坡积覆盖层较薄，植被较发育，且有岩石出露；北部为低于100 m的丘陵。

　　厂址地区周围为海滨丘陵地带，中间为一"U"型沟谷，两侧为山丘。侵蚀-构造地貌是主要的地貌景观，分布于沟谷两侧。

　　厂址区中部的"U"型沟谷内地形平缓，地形标高为1.2~5.3 m，地层主要为海积层和冲积层。北部浅层主要由冲积砂层、淤泥质土层和冲积粉质粘土组成，厚度一般小于10 m；南部浅层主要由海积砂层组成，厚度5~8 m。海积层和冲积层之下为残积、全风化和强风化斑状花岗岩，东侧还有坡积层。由于有两个风化凹槽和一个风化深洼的存在，沟谷内基岩面（即中等风化斑状花岗岩顶面）埋藏深浅不一，一般埋深15~40 m，南部深洼处基岩面埋深100 m左右。

2 　厂区总平面布置中同厂址地形、地质条件相关的主要因素

　　由于阳江核电站厂区南北长约1200 m，东西宽约500 m，狭长的地形加上局部地区地质条件复杂，直接影响到厂区用地规划、交通运输及厂区主厂房布置等关键工作，给厂区总平面布置带来很多困难。因此在进行厂区总平面布置时须反复研究、分析阳江核电工程的具体实际现状，深入了解厂区内部及外部条件，不断探索，找出影响厂区总平面布置的主要因素。只有因地制宜，量体裁衣，不断优化厂区总平面布置方案，才能得到阳江厂区总平面布置的最佳方案。

2.1 厂区用地区域划分

　　按阳江核电总体规划，厂区布置6台1000 MW（或以上）的压水堆机组，分期建设，每期2×1000 MW。由于海工布置以西取东排为基础，这就决定了厂区机组布置时一期靠海，扩建端沿场地由西南向东北纵深排列的格局。要形成同一厂址的群堆效益，更经济合理地使用厂址，为降低电站造价创造条件，就应考虑机组群堆布置及核电站群堆式管理模式。为此，整个厂区划分为电厂管理区与施工区，在一期南面与回填区形成开阔的临海厂前区，设生产办公大楼、建设管理中心和餐厅等管理及管理配套用房；厂区施工用地主要是土建施工的加工场地和材料堆放场地等，以及安装施工和海工施工的部分用地，一期施工时利用二、三期的建设场地，三期施工时，如厂区内施工场地不足，可向外扩展。采取这样的区域划分，可使将来运行和建设区域分开管理，避免相互之间交叉影响（图1）。

2.2 厂区交通道路运输

　　根据阳江厂址条件，厂区交通运输以水运为主，公路为辅，不设铁路。因此厂区布置结合取水港池自建一个5000 t级单个泊位的设备码头，建设期间的重件及进口设备均用水路运输进入厂区。

　　厂区道路按核电站对交通运输的要求，可分为三类：

　　（1）施工期道路运输

　　施工期间设备、建筑材料运输，运输量大，且超大件、超重件多，如压力容器和蒸汽发生器等，尤其是如果采用模块化施工，模块的重量及体积将更大，例如AP1000机组，施工期间其最大模块将重达950 t；同时在进行土建施工和设备安装时运输量和运输频率也很大。因此，施工期道路应为厂区道路的主体，合理规划这类厂区道路并采取各种运输措施保证工程顺利进行将是十分必要的。另外由于厂区狭长，工程又分期建设，平面布置时为把运行和建设区域分开，减少交叉影响，就须让进厂道路和施工道路分开。结合施工期间运输要求和施工场地规划，进厂道路定为沿海从西向东经隧道进厂，施工道路设在厂区最北，与施工工作区和预制区相连，两条道路可结合核电厂的分期建设及厂前区的布置，作为核电厂的进厂主干道或施工专用道路，满足核电厂生产、生活运输需要。

　　（2）运行期道路运输

　　此类道路主要用于运行期间核燃料、乏燃料和中低放固体废物的运输，以及运行期间上下班交通及生活生产交通运输，运输量少且运输频率较小。

　　（3）应急通道

　　应急通道主要目的为核事故应急时使用，厂区总平面布置中进厂主干道和施工专用道路可作为应急通道，并满足核电厂事故应急通道要求。

2.3 主厂房建筑群位置的选定

　　主厂房建筑群位置的选定是按照《核电厂厂址选择安全规定》（HAF 101）、《核电厂设计安全规定》（HAF 102）等有关条款，以及工程规模、厂区总平面规划、地形特征、地下岩土的适宜性、地基条件、厂址周转环境条件等多方面综合因素所决定的。正确选定主厂房建筑群位置对于工程投资、建设周期以及后期工程发展的适宜性都将起着重要作用。

　　根据上述厂址条件，由于沟谷西侧山体坡度平缓，山坡残积层覆盖较薄，基岩多裸露地表，核岛厂房完全可以坐落在完整的稳定的微风化中细粒花岗岩或斑状花岗岩之上；微风化岩石的饱和单轴抗压强度平均值为144.7 MPa，常规岛厂房大部分也为微风化岩石地基，较少部分基岩埋置深度较深，需考虑处理。主厂房范围内的小规模断裂对地基稳定性无大的影响，西侧后缘人工边坡相对较低，且岩体完整；地基稳定性较好，是主厂房建筑群布置地基条件较好的位置。因此一、二、三期工程机组的主厂房建筑群布置在沟谷西侧山体上较为可行。

3 　总平面布置设计中应进一步优化的几个方面

　　以上所论述的三个方面，其实就是阳江核电工程总平面布置中存在的主要因素，通过上述三个部分的分析，总平面布置的框架和主要原则已经形成，目前有关阳江核电站厂区总平面布置的主论调基本和上述分析相同，在此就不再深入细致地展开。这里想要着重探讨的是，在现有总平面布置基础上，针对一些具体的地质、地形条件，如何进行设计优化的问题。

3.1 总平面布置的灵活性

　　从可研报告的西六方案，到目前各供货商及设计院所提供的总平面布置方案来看，在主厂房布置时，基本采用直线排列对各期机组进行布置，沿沟谷西侧"一"字形整齐排列延伸。这样的排列布置方式，厂区看上去规整、统一，从施工组织和交通运输等方面来看利于规划、容易实施，但从阳江核电厂址实际现状来看，作为典型的沿海山地厂址，用"一"字型整齐排列的方式来进行厂区总平面布置，厂区同地形特征结合不够紧密，未能很好地利用山地厂址的有利条件，还需进一步分析、探讨。

　　整个厂区为一狭长的山谷地形，地块宽度仅约500 m，根据前面所提厂址地质条件，为保证主厂房基础落在均匀、稳定的基岩上，厂区边界必须向山体内侧推进，这样就涉及到了土石方开挖及高边坡问题。厂区西侧为连绵起伏的山体，主厂房布置区域由五个不同地势标高的山包组成，山顶标高在50 m到120 m间不等。总平面布置时如按"一"字形整齐排列方式布置主厂房，不充分结合地形、地势条件，将影响到总平面布置方案的合理性，不利于减少土石方开挖量和降低人工边坡高度。

　　在山地厂址这样一个特征地理环境中，需因地制宜，考虑灵活分散布局。所谓灵活分散布局，就是深入研究厂址的实际现状，认清厂区周边环境，在深刻理解工程具体特点的基础上，对厂区规划采取灵活、有序的布置方式，而不必刻板地一刀切，扬厂址之所长，避厂址之所短，通过不断地反复推敲，找到完善的布置方案。因此建议主厂房核岛定位时，在完全满足核安全要求的基础上，充分利用山地的有利条件，尽量选择有利地势，可通过适当调整各期主厂房轴线方向和相对距离等因素，躲开高边坡并减少土石方开挖量。再通过合理规划厂区道路，利用厂区道路，使各期机组有机、高效地联系在一起。

　　另外，从厂区地质勘探资料来看，在厂区西侧中部存在一条约450 m长的强风化凹槽，厂区总平面布置时，采用灵活布局方式，有利于主厂房最大可能地避开这一强风化凹槽，为工程建设带来可观的经济效率，同时也提高了机组的安全性。

　　由于工程建设分期进行，工程各期之间存在一个较长的间隔期，且各期之间还将存在一些不定的变化因素，各期机组相对较为独立，采用相对灵活的布局方式进行厂区总平面布置也是可行的。

　　总平面规划布置作为工程设计的重要阶段，其成果对将来的工程建设起到指导作用，并贯穿整个建设周期，是工程设计及建设的基础。从目前阳江核电站厂区总平面布置初步方案来看，布置的灵活性还有待提高，还需进一步优化和完善，才能为下一步工作的顺利开展打下坚实的基础。

3.2 厂区主厂房竖向布置

　　（1）厂坪标高

　　厂坪标高涉及厂址安全、工程造价和工程进度。根据核安全导则《滨海核电厂厂址设计基准洪水的确定》（HAD 101/09）的规定，初步确定阳江核电站厂坪标高为：7.5 m PRD。

　　（2）厂区地坪标高分析

　　对于具有山地厂址特征的阳江核电厂址，适当抬高厂址标高可加大厂址安全裕度，减少土石方开挖量，降低前期工程造价，并缩短前期工程工期。在阳江核电站厂区，经专业估计，厂坪标高每提高0.5 m，可减少费用约350万元，并减少开挖工期10个工日。但提高厂址标高会加大循环水泵的设备功耗，增加生产运行费用，参考岭澳核电站经验，类比阳江6×1000 MW机组，在相同条件下，厂坪标高每提高0.5 m，运行费用每年会增加近600万元。如何解决这一矛盾，成为工程设计的关键之一。借鉴国外经验，阳江核电站厂区采取阶梯式布置有望解决这一难题。可充分利用多变的地形，依山就势，主厂房各部分采用阶梯式布置，把核岛厂房和汽轮机厂房分别布置在不同的标高上。通过采取汽轮机厂房深层埋置方式，使进水口接近最低厂坪标高，尽量减小循环水泵扬程，减少设备功耗，降低运行费用，则厂坪标高提升将成为可能。

　　日本三菱公司提供的总平面布置方案（PWR 1200），参考电站是日本大饭3、4号机组，采用了阶梯式布置，核岛区厂坪标高为：33.6 m，汽轮机厂房区厂坪标高为：10.0 m，通过阶梯式布置，土石方挖方量：694万m3，填方量：670万m3，余方量：24万m3，厂区开挖土石方基本平衡，是目前阳江厂区总平面布置方案中最优的一组开挖方数据。同时随着厂坪标高的改变，厂坪标高值将同核岛厂房和汽轮机厂房室内工作平台标高值等同，有利于将来核电厂的运行和维修工作。因此阶梯式布置应引起我们的重视，尤其是在阳江核电站厂区总平面规划时，更应进一步地深入研究。

　　在阳江核电技术路线尚未确定的情况下，当前主要参考堆型包括：AP-1000、EPR-1550、PWR-1200、SYSTEM-80、CGP-1000、ABWR等，除PWR-1200外，其余机组是否也具备阶梯式布置的条件呢？这也是我们目前应考虑的问题。现阶段设计院和供应商所提供的AP-1000、EPR-1550、SYSTEM-80、CGP-1000、ABWR等机组的总平面布置方案，采用的均是标准设计模式，至于这些机组能否进行阶梯式布置，更好地满足阳江厂区总平面布置要求，其还未进行深入研究。但可喜的是，参考法国M310机组进行自主化设计的秦山核电站二期工程，在这方面已经做了一些工作，其核岛厂房和汽轮机厂房在布置时打破了M310标准设计的模式，作了较大距离的错层处理，并取得了成功，这对我们有很好的借鉴和参考作用。

　　因此建议，针对这一问题，应联合设计院和供应商进行专题研究，进一步优化和完善阳江核电站厂区总平面布置方案，这对下一步的工作将很有意义。

3.3 厂区取水

　　从可研报告中推荐方案到目前各设计院及供应商所提供的厂区总平面布置方案，厂区进水方式基本是明渠进水。明渠进水在工程建设中有结构简单、易于施工等优点，在将来生产运行阶段也便于管理。但结合本工程实际地质、地形条件分析，暗置涵管进水方式，会给厂区总平面布置时，在厂区用地的有效性方面，及将来施工建设中带来很多有利条件。广电院在阳江核电站厂区总平面布置时也曾提及采用明渠结合暗管方式取水，但未进行具体和深入说明。

　　（1）厂址地质条件对厂区进水方式的影响

　　根据可研报告，对阳江厂址谷地内和海滨饱和砂土液化的判断结果，厂区冲积成因的饱和砂土为潜在可液化砂土，海积砂层多为不液化砂土，但由于冲积砂和海积砂有交错现象，界面难以划分，同时考虑到核电工程的特点，从保守的角度考虑，确定厂区谷地和海滨的饱和砂土为潜在可液化砂层。因此在将来进水明渠的建设施工时，须对砂层进行地基处理，施工的复杂性和费用将大幅提高。在这种条件下，明渠进水相对于暗置涵管进水的优越性将不再明显，暗置涵管进水方式成为可行。

　　（2）厂址地形条件对厂区进水方式的影响

　　阳江厂区取水明渠若按6×1300 MW容量考虑并留有适当裕量，渠底宽约120 m，而沟谷宽度最小处仅300 m左右，取水明渠将占去很大一部分沟谷用地，使厂区用地十分局促。如采用暗置涵管进水方式，并充分利用暗置涵管地表面积的话，将使厂区总平面布置更有回旋余地，厂区用地也将更加有效。但需注意的是，采用暗置涵管进水方式时，应全面考虑涵管可能受到的内部及外部荷载，进行准确的结构受力计算，保证涵管的使用安全。

　　（3）取水泵站形式对厂区进水方式的影响

　　循环冷却水泵站和重要厂用水泵站结合形成联合泵站，这样的布置形式，我们已很熟悉，大亚湾核电站就是采用这种布置形式。但在当今世界上许多国家的核电站，循环冷却水泵站和重要厂用水泵站分开布置也屡见不鲜。两种布置方式各有长处，需结合具体厂址条件和技术路线而言。

　　如采用循环冷却水泵站和重要厂用水泵站分开布置方式，可采用明渠结合暗管进水方式。在入水口处建一安全级取水前池，重要厂用水由此取水，使循环冷却水进水涵管成为非安全级构筑物，建造等级和安全处理措施将有所下降，建造费用将大幅减少，同时厂区不利的地质条件所带来的影响也将得到缓解（图3）。

　　因此，在阳江厂区总平面布置时，不应简单地去处理厂区取水问题，而应结合具体的厂址条件多方面论证、研究，通过不同方案比较，从中找到安全、经济、合理的解决方案。

3.4 厂区开关站布置

　　厂区开关站布置主要考虑电力系统的要求和电力出线的方便，阳江核电站电力出线走廊方向朝北，由于阳江核电站电力出线后10 km范围内均为山地，电力出线走廊选择的余地较大，因此厂区总平面布置中，开关站布置的灵活性较大，受限制的条件不多。由于本工程分期建设，建议在每期工程中，合理规划用地，开关站可考虑每期独立设计，不仅有利于工程分期建设，也保证了各期工程的独立性和完整性（图3）。

　　另外，现有的厂区总平面布置方案中，主变至开关站由架空电缆连接，建议可考虑由地下廊道连接，增加安全性，也使厂区外观形象更加整洁、美观，创造一个环境优美的核电厂区。

4 　阳江核电站厂区总平面布置建议

　　通过以上分析，应认识到在核电站厂区总平面规划时，需结合具体的厂址条件，因地制宜，充分利用厂址条件的有利条件。对厂址条件中影响电站安全性或经济性的因素，在总平面布置时统筹规划，积极探索，勇于创新，通过多方案对比、优化 后，形成针对厂址特征的个性化厂区总平面布置方案，尽最大可能避免或减少厂址条件中不利因素对工程建设的影响。尤其在工业厂区规划时，更应重视的是厂区用地的功能性，做到科学、安全、高效和经济。

　　结合以上分析，本文提出"阳江核电站厂区总平面布置建议图"（图3），粗线条对阳江核电站厂区规划作了布置，供大家参考。

　　布置要点：

　　（1）主厂房采取灵活分散布置，利用厂区地形、地势，调整各期主厂房轴线方向，依山就势，使厂区边界尽量平行于标高线，有利于降低边坡高度并减少土石方开挖量。

　　（2）主厂房布置时有效地避开了厂区中部存在的强风化槽（图中二三期间阴影表示部分），并使二期工程和三期工程主厂房基础完整落在微风化基岩上，减少了地基处理的难度，安全性得到了提高，有利于缩短工期，降低了工程建设费用。

　　（3）厂区采用明池暗管方式取水，在入水口处设取水前池，重要厂用水泵站和循环冷却水泵站分开设置，减少潜在液化砂土对水工地基的影响。

　　（4）由于采取暗管取水，地表可利用面积增大，三期工程施工用地不需再向北端扩伸，厂区用地可控制在北侧排洪沟以南，厂区用地面积减少，用地有效性和工程经济性增强。

　　（5）每期工程设独立开关站，有利于分期建设。

　　（6）各期工程用地相对独立，各期工程用地间均有绿化空地间隔。各期相邻核岛厂房中心距均大于285 m。安全性得到了保障，有利于将来运行生产和维修管理。

参考文献

[1] GB/T 50294－1999，核电厂总平面及运输设计规范．

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