本發(fā)明涉及地下壓縮空氣儲(chǔ)能，尤其涉及一種地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)及其建造方法。

背景技術(shù)：

1、目前，儲(chǔ)氣、儲(chǔ)能已成為保障我國能源安全、促進(jìn)新能源發(fā)展的重要舉措，尤其是利用地下空間建設(shè)儲(chǔ)氣庫將是未來一段時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。而壓縮空氣儲(chǔ)能建設(shè)還處于初步階段，仍存在儲(chǔ)氣庫密封性不足，圍巖內(nèi)地下水侵蝕鋼筋混凝土襯砌層，地震區(qū)設(shè)施易發(fā)生破壞等一系列問題。因此，建設(shè)新型地下壓縮空氣儲(chǔ)能復(fù)合結(jié)構(gòu)具有深遠(yuǎn)意義。

2、現(xiàn)有專利公開號(hào)為cn116624223a的發(fā)明專利公開了一種壓縮空氣儲(chǔ)能地下儲(chǔ)氣庫密封結(jié)構(gòu)及其制造方法，其雖然設(shè)置了鋼筋層用于抵抗高壓下混凝土膨脹產(chǎn)生的抗拉破壞，但對(duì)于地下壓縮空氣儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，未考慮微裂縫產(chǎn)生的空氣泄漏，以及未考慮地震引起結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性破壞問題，進(jìn)而密封結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性有待進(jìn)一步考量。因此，需要一種新型的地下壓縮空氣儲(chǔ)能復(fù)合結(jié)構(gòu)來解決以上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)及其建造方法，旨在解決現(xiàn)有地下壓縮空氣儲(chǔ)能密封結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與耐久性的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)設(shè)置在預(yù)設(shè)開挖面區(qū)域內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)包括由外至里呈環(huán)形布設(shè)的防水隔震層、襯砌層、隔離層和密封層；

3、所述防水隔震層貼設(shè)在開挖面的開挖圍巖內(nèi)壁且由硬泡聚氨酯材料噴涂而成；

4、所述襯砌層由鋼筋支架與纖維混凝土材料澆筑而成，所述纖維混凝土材料包括預(yù)設(shè)質(zhì)量比的改性聚丙烯粗纖維和聚合物細(xì)纖維；

5、所述隔離層采用瀝青材料噴涂在襯砌層表面；

6、所述密封層采用高聚物材料噴涂在隔離層表面。

7、可選地，所述硬泡聚氨酯材料采用a、b雙組分泡沫塑料，所述a組分泡沫塑料與b組分泡沫塑料的體積比為1:1.5～1:3，其中a組分泡沫塑料由甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，b組分泡沫塑料由多元醇、催化劑、硅油、水和發(fā)泡劑組成。

8、可選地，所述高聚物材料為a、b雙組分聚氨酯樹脂組合物，所述a組分聚氨酯樹脂組合物與b組分聚氨酯樹脂組合物的體積比為2:1～1:1，a組分聚氨酯樹脂組合物由聚合物多元醇、增塑劑和異氰酸酯組成，b組分聚氨酯樹脂組合物由有機(jī)胺固化劑、增塑劑、聚合物多元醇和催化劑組成。

9、可選地，所述防水隔震層的厚度為5-10㎝。

10、可選地，所述襯砌層的厚度為50-60㎝。

11、可選地，所述隔離層的厚度為2-3㎜。

12、可選地，所述密封層的厚度為5-10㎜。

13、可選地,1m3的纖維混凝土材料中改性聚丙烯粗纖維的質(zhì)量為2～15kg,1m3的纖維混凝土材料中聚合物細(xì)纖維的質(zhì)量為3～10kg；所述鋼筋支架包括一層以上的呈網(wǎng)狀分布的環(huán)形鋼筋架，各環(huán)形鋼筋架由多個(gè)預(yù)設(shè)長度的鋼筋段拼接而成。

14、此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供上述任一項(xiàng)所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)的建造方法，所述方法包括以下步驟：

15、步驟1，采用豎向掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行豎井開挖，并采用預(yù)制管片對(duì)豎井進(jìn)行支護(hù)處理；

16、步驟2，開挖到指定深度后組裝tbm掘進(jìn)機(jī)并在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)氣庫洞室的開挖，掘進(jìn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與前進(jìn)速度根據(jù)圍巖特性確定；

17、步驟3，采用高壓水槍對(duì)開挖后的開挖面進(jìn)行清潔處理，并采用自動(dòng)定位和控制用量的隧道噴涂設(shè)備噴涂硬泡聚氨酯材料，待硬泡聚氨酯材料凝固后得到防水隔震層；

18、步驟4，防水隔震層區(qū)域內(nèi)通過支模確定鋼筋支架的位置，然后澆筑纖維混凝土，待完全凝固后拆除模板，得到襯砌層；

19、步驟5，使用瀝青噴槍垂直于襯砌層的噴涂面,勻速移動(dòng),噴涂至預(yù)設(shè)厚度，凝固后得到隔離層；

20、步驟6，采用韌性高聚物材料，使用隧道噴涂設(shè)備在待隔離層的噴涂面噴涂高聚物材料，凝固后得到密封層，所述密封層區(qū)域內(nèi)用于存儲(chǔ)目標(biāo)高壓空氣。

21、可選地，所述方法包括：待存儲(chǔ)目標(biāo)高壓空氣施工完畢后，對(duì)豎井內(nèi)表面從下到上重復(fù)步驟5-6，以實(shí)現(xiàn)對(duì)豎井的密封。

22、有益效果：

23、1、本發(fā)明的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)通過防水隔震層的采用硬泡聚氨酯材料噴涂制成，使得防水隔震層具有緩沖與密封效果，以及，防水隔震層與開挖圍巖緊密貼合，并形成一個(gè)平面，防止襯砌層受力集中，并均勻傳遞荷載給圍巖，進(jìn)而防止地震對(duì)地下壓縮空氣儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的破壞；以及襯砌層采用鋼筋支架與纖維混凝土材料澆筑而成，使得襯砌層中的抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)，并且還有效抑制微裂縫的生成；瀝青層有效減小襯砌層和密封層之間摩擦力的作用，可以防止因?yàn)橐r砌層產(chǎn)生裂縫而引起密封層產(chǎn)生大變形，降低其密封能力，即避免襯砌層產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致密封層失效；密封層通過噴涂聚氨酯材料，使得密封層變形能力強(qiáng)，可以有效抵抗因儲(chǔ)氣庫膨脹產(chǎn)生的拉伸破壞。

24、2、本發(fā)明中的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)的建造方法的施工迅速、操作簡便，可便于廣泛推廣使用。

技術(shù)特征：

1.一種地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)設(shè)置在預(yù)設(shè)開挖面(1)區(qū)域內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)包括由外至里呈環(huán)形布設(shè)的防水隔震層(2)、襯砌層(3)、隔離層(5)和密封層(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硬泡聚氨酯材料采用a、b雙組分泡沫塑料，所述a組分泡沫塑料與b組分泡沫塑料的體積比為1:1.5～1:3，其中a組分泡沫塑料由甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，b組分泡沫塑料由多元醇、催化劑、硅油、水和發(fā)泡劑組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述高聚物材料為a、b雙組分聚氨酯樹脂組合物，所述a組分聚氨酯樹脂組合物與b組分聚氨酯樹脂組合物的體積比為2:1～1:1，a組分聚氨酯樹脂組合物由聚合物多元醇、增塑劑和異氰酸酯組成，b組分聚氨酯樹脂組合物由有機(jī)胺固化劑、增塑劑、聚合物多元醇和催化劑組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防水隔震層(2)的厚度為5-10㎝。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯砌層(3)的厚度為50-60㎝。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔離層(5)的厚度為2-3㎜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封層(6)的厚度為5-10㎜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)，其特征在于，1m3的纖維混凝土材料中改性聚丙烯粗纖維的質(zhì)量為2～15kg，1m3的纖維混凝土材料中聚合物細(xì)纖維的質(zhì)量為3～10kg；所述鋼筋支架(4)包括一層以上的呈網(wǎng)狀分布的環(huán)形鋼筋架，各環(huán)形鋼筋架由多個(gè)預(yù)設(shè)長度的鋼筋段拼接而成。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)的建造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)的建造方法，其特征在于，所述方法包括：待存儲(chǔ)目標(biāo)高壓空氣施工完畢后，對(duì)豎井內(nèi)表面從下到上重復(fù)步驟5-6，以實(shí)現(xiàn)對(duì)豎井的密封。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)及其建造方法其中，所述結(jié)構(gòu)設(shè)置在預(yù)設(shè)開挖面區(qū)域內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)包括由外至里呈環(huán)形布設(shè)的防水隔震層、襯砌層、隔離層和密封層，所述防水隔震層貼設(shè)在開挖面的開挖圍巖內(nèi)壁且由硬泡聚氨酯材料噴涂而成；所述襯砌層由鋼筋支架與纖維混凝土材料澆筑而成，所述纖維混凝土材料包括預(yù)設(shè)質(zhì)量比的改性聚丙烯粗纖維和聚合物細(xì)纖維；所述隔離層采用瀝青材料噴涂在襯砌層表面；所述密封層采用高聚物材料噴涂在隔離層表面。本發(fā)明旨在有效增強(qiáng)地下壓縮空氣儲(chǔ)能防水隔震一體化結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性。

技術(shù)研發(fā)人員：王復(fù)明,郭成超,劉俊,王海波,于威,趙國軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23