一種混凝土襯砌分縫密封結構及一種儲氣硐室的制作方法

本發明涉及壓氣儲能人工地下儲氣庫結構的，特別涉及一種混凝土襯砌分縫密封結構及一種儲氣硐室。

背景技術：

1、壓縮空氣儲能是一種儲存電能的技術，它通過在電力需求低谷期使用多余的電力驅動壓縮機，將空氣壓縮并儲存在大型儲氣硐室中(如地下鹽穴、廢棄礦井、人工內襯硐室)。當電力需求高峰期到來時，這些壓縮空氣會被釋放出來，經過加熱后驅動渦輪發電機發電，從而將之前儲存的能量轉換回電能供使用。

2、目前，人工儲氣硐室由于選址靈活、儲氣量大而成為廣泛研究的儲氣手段。不同于傳統的地下硐室，壓氣儲能硐室需在高溫高內壓循環作用下實現對氣體密封。為了增強密封性，需在襯砌層內側再設置一層密封層。

3、密封層多采用以下兩種方式：

4、1、在襯砌內部設置一圈緊貼硐室襯砌的鋼板密封層。但由于鋼板剛度大，且與襯砌和圍巖協調變形能力較弱，將承受較大的環向拉應力。因此，為了盡可能避免鋼板因環向應力過大而發生破裂，須選用較厚的鋼板。然而，較厚的鋼板會導致建造成本的增加。

5、2、考慮柔性材料變形能力強、造價相對較低，在襯砌內部設置整環緊貼硐室襯砌的柔性密封層。但高內壓作用下，硐室混凝土襯砌結構不可避免的會發生開裂，且開裂位置隨機。當裂縫寬度過大時，柔性密封層在高內壓下可能發生被壓入襯砌裂縫而造成儲氣硐室泄露。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術中所存在的硐室結構密封性的手段其一是硐室襯砌不分塊，在襯砌內部設置整環和硐室襯砌緊貼的鋼板，但是需要較厚鋼板，使得成本提高；其二是在襯砌內部設置整環緊貼硐室襯砌的柔性密封層，但是柔性密封層在高內壓下可能發生陷縫破壞而造成儲氣硐室泄露的不足，提供一種混凝土襯砌分縫密封結構及一種儲氣硐室。

2、在第一方面，本發明提供一種混凝土襯砌分縫密封結構，包含：

3、至少兩個管片襯砌，所述管片襯砌沿硐室的襯砌設計位置間隔設置，相鄰的兩個所述管片襯砌之間有構造縫；

4、至少一組剛性連接組件，所述剛性連接組件包含第一連接件和第二連接件，所述第一連接件和所述第二連接件分別連接于相鄰的兩個管片襯砌的內表面，所述第一連接件和所述第二連接件在所述構造縫處搭接，所述第一連接件和所述第二連接件能夠相互接近或遠離；

5、填充件，所述填充件用于填充所述構造縫及所述第一連接件和所述第二連接件的搭接處。

6、填充件能夠為橡膠構件、密封泡沫或密封膏。

7、當氣體被壓縮并儲存在硐室內時，氣體壓力在整個空間內均勻分布，并對混凝土襯砌內壁施加向外的推力。這種推力會產生環向拉應力，進而導致混凝土襯砌開裂。為此，本技術采用了分塊式混凝土管片襯砌，在相鄰管片襯砌之間設置抗剪構件和構造縫。構造縫能夠盡可能消納硐室混凝土襯砌因環向應力而產生的變形，有效減小混凝土襯砌的環向拉應力，最大程度地避免管片襯砌開裂以及開裂位置隨機的問題。

8、在構造縫內部填充填充件，利于保證本硐室的密封性，且硐室在構造縫處開裂后也便于修復。

9、分塊式管片襯砌內側設置分塊的鋼襯密封層，由剛性連接件連接。剛性連接組件包含第一連接件和第二連接件，第一連接件和第二連接件在構造縫處搭接，且第一連接件和第二連接件能夠相互接近或遠離，與現有技術中采用整環鋼板密封層相比，本技術的剛性連接組件能夠使鋼襯密封層適應較大變形，減小高內壓下鋼襯密封層的環向拉應力，從而減薄鋼襯密封層的厚度，降低建造成本；與現有技術設置一整環柔性密封層而言，間隔設置且搭接的剛性連接組件也能夠避免產生陷縫破壞。結合分塊式混凝土管片襯砌，能夠有效防止薄鋼板密封層因壓入襯砌裂縫而發生破壞導致氣體泄露。此外，剛性連接組件在混凝土襯砌管片構造縫處的搭接設計，對兩個管片襯砌構造縫間的填充件起到限制作用，避免填充件被擠出的情況。同時，剛性連接組件的搭接處也填充有填充件，能夠最大程度避免因填充件被擠出或撕裂而導致的滲漏問題。

10、優選地，所述第二連接件一端固定于其中一個所述襯砌的內壁、另一端朝向所述構造縫另一側的所述管片襯砌延伸并超過所述構造縫。

11、第二連接件覆蓋構造縫，盡可能避免構造縫處出現滲漏的情況。

12、優選地，所述第一連接件設置有連接部和搭接部，所述連接部用于連接所述管片襯砌的內壁，所述搭接部用于搭接所述第二連接件，所述搭接部伸到對應的所述構造縫另一側的所述管片襯砌，所述連接部和所述搭接部位于兩個平面。

13、連接部和搭接部分別位于垂直于硐室徑向的兩個平面。搭接部和連接部分別位于兩個平面，便于搭接第二連接部，也便于在搭接處設置填充件。

14、優選地，所述管片襯砌內部設置有預埋鋼板。

15、襯砌內部設置預埋鋼板，便于第一連接件和第二連接件的安裝。

16、優選地，所述第一連接件和所述第二連接件均焊接于所述預埋鋼板。

17、優選地，所述第一連接件和所述第二連接件設置有螺孔，螺栓穿過所述螺孔并伸進所述管片襯砌的內壁。

18、優選地，相鄰的兩個所述管片襯砌之間的所述構造縫設置有抗剪構件。

19、抗剪構件能夠為剪力鍵、剪力銷或剪力釘等。相鄰的兩個管片襯砌之間設置抗剪構件，盡可能避免相鄰的兩個管片襯砌錯臺變形，影響本硐室的結構穩定性，也能夠為襯砌內部密封層提供光滑的支撐面。

20、優選地，所述抗剪構件為剪力銷，所述剪力銷兩端分別錨固于相鄰兩個所述管片襯砌的側壁。

21、剪力銷兩端錨固于相鄰的兩個管片襯砌朝向構造縫的側壁，則能夠盡可能避免相鄰的兩個管片襯砌錯位，從而影響本硐室的結構穩定性。

22、優選地，還包含固定鋼筋，所述固定鋼筋伸進所述管片襯砌朝向所述構造縫的側壁，所述固定鋼筋用于固定所述剪力銷。

23、固定鋼筋伸進管片襯砌的側壁，且固定鋼筋用于固定剪力銷，則利于保證剪力銷的穩定性，盡可能避免管片襯砌錯位。

24、在第二方面，本發明提供一種儲氣硐室，包含如上述的一種混凝土襯砌分縫密封結構。

25、一種儲氣硐室，包含如上述的一種混凝土襯砌分縫密封結構，能夠消納硐室混凝土管片襯砌因環向應力而產生的變形，盡可能避免管片襯砌開裂及發生錯臺。在襯砌內側設置由剛性連接件連接的鋼板密封層，剛性連接組件能夠使鋼板密封層適應較大變形，減小鋼襯密封層的環向拉應力，從而減薄鋼襯密封層的厚度，利于降低建造成本。結合分塊式混凝土管片襯砌，能夠有效防止薄鋼板密封層因壓入襯砌裂縫而發生破壞導致氣體泄露。此外，剛性連接組件在混凝土襯砌管片構造縫處的搭接設計，對兩個管片襯砌構造縫間的填充件起到限制作用，避免填充件被擠出的情況。同時，剛性連接組件的搭接處也填充有填充件，能夠最大程度避免因填充件被擠出或撕裂而導致的滲漏問題。

26、與現有技術相比，本發明的有益效果：

27、1、本發明提供一種混凝土襯砌分縫密封結構，包含至少兩個管片襯砌、填充件和分塊式密封鋼板剛性連接組件，使用管片襯砌，管片襯砌沿襯砌的設計位置間隔布置，使得相鄰的兩個管片襯砌之間形成構造縫，并在管片之間設置抗剪構件。構造縫能夠盡可能消納硐室混凝土襯砌因環向應力而產生的變形，有效減小混凝土襯砌的環向拉應力，最大程度地避免管片襯砌開裂以及開裂位置隨機的問題。分塊式管片襯砌內側設置分塊的鋼襯密封層，由剛性連接件連接。剛性連接組件包含第一連接件和第二連接件，第一連接件和第二連接件在構造縫處搭接，且第一連接件和第二連接件能夠相互接近或遠離，與現有技術中采用整環鋼板密封層相比，本技術的剛性連接組件能夠使鋼襯密封層適應較大變形，減小高內壓下鋼襯密封層的環向拉應力，從而減薄鋼襯密封層的厚度，降低建造成本；與現有技術設置一整環柔性密封層而言，間隔設置且搭接的剛性連接組件也能夠避免產生陷縫破壞。結合分塊式混凝土管片襯砌，能夠有效防止薄鋼板密封層因壓入襯砌裂縫而發生破壞導致氣體泄露。此外，剛性連接組件在混凝土襯砌管片構造縫處的搭接設計，對兩個管片襯砌構造縫間的填充件起到限制作用，避免填充件被擠出的情況。同時，剛性連接組件的搭接處也填充有填充件，能夠最大程度避免因填充件被擠出或撕裂而導致的滲漏問題。一種混凝土襯砌分縫密封結構，克服了現有技術中所存在的增強硐室結構密封性的手段其一是硐室襯砌不分塊，在襯砌內部設置整環和硐室襯砌緊貼的鋼板，但是需要較厚鋼板，使得成本提高；其二是在襯砌內部設置整環緊貼硐室襯砌的柔性密封層，但是柔性密封層在高內壓下可能發生陷縫破壞而造成儲氣硐室泄露的不足。

28、2、本發明提供一種儲氣硐室，使用如上述的一種混凝土襯砌分縫密封結構，能夠消納硐室混凝土管片襯砌因環向應力而產生的變形，盡可能避免管片襯砌開裂及發生錯臺。在襯砌內側設置由剛性連接件連接的鋼板密封層，剛性連接組件能夠使鋼板密封層適應較大變形，減小鋼襯密封層的環向拉應力，從而減薄鋼襯密封層的厚度，利于降低建造成本。結合分塊式混凝土管片襯砌，能夠有效防止薄鋼板密封層因壓入襯砌裂縫而發生破壞導致氣體泄露。此外，剛性連接組件在混凝土襯砌管片構造縫處的搭接設計，對兩個管片襯砌構造縫間的填充件起到限制作用，避免填充件被擠出的情況。同時，剛性連接組件的搭接處也填充有填充件，能夠最大程度避免因填充件被擠出或撕裂而導致的滲漏問題。