CN105003271B - 地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法，它通过在穹顶内部预留多个具有间距的岩墙，岩墙将穹顶内部围成多个封闭施工空间，在各个较小的施工空间内进行开挖施工，可临时减小开挖跨度，并可减小施工过程中的围岩应力水平及变形水平；且由于多个封闭施工空间是同时作业施工，工序间干扰小，可提高施工效率和施工安全。

Description

地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法

技术领域

本发明涉及核电工程技术领域，具体地指一种在核电站开发建设中的地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法。

背景技术

我国在“十二五”能源规划中提出，要加快推进核电建设。在日本福岛核事故的影响下，刚从切尔诺贝利阴影中走出的核电产业又陷入了低谷。国家对核电项目的审批更加严格和慎重，对核电厂的安全性要求更高。于是，将地面核电站全部或核岛部分置于地下的新型地下核电站将为核电发展提供新的途径。

我国目前研究的第三代商业地下核电站洞室群，其核反应堆洞室穹顶开挖跨度达到约48m，远大于国内外已有的地下核电站开挖跨度，也大于国内外已有水电站地下洞室的开挖跨度，因此，其开挖工艺是地下核电站可行性的关键内容之一。

大跨度地下洞室开挖过程中，其顶拱稳定安全是关键。类似穹顶结构，在部分水电站地下调压井中曾有应用，其开挖施工工艺也是在探索中应用：直接由直径一端点向对侧全面推进；或先沿直径方向打通导洞，再通过导洞两侧扩挖成形；或先沿穹顶内轮廓打向上盘旋的导洞，再通过导洞自上而下扩挖成形；或先沿半径打导洞至中心，接向上导洞至顶拱，再自下而上扩挖成形；或扇形对称扩挖成型。这些开挖工艺可归纳为两类：垂直向分部向前推进或左右推进或水平向分层推进；且这些开挖工艺主要用于一般跨度穹顶施工，不适应与超大跨度穹顶的开挖。

地下核反应堆洞室超大跨度穹顶开挖如其开挖工艺不当，容易引起工期延误、质量失控、投资增加、严重时甚至会引发安全事故。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种程序简单、施工方便、安全可靠的地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法。

本发明的技术方案为：一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构，其特征在于：包括多个设置在穹顶内部并将穹顶内部围成多个封闭开挖空间的岩墙，所述岩墙从穹顶轮廓岩面沿竖向延伸至穹顶轮廓拱脚位于的水平面，所述岩墙水平之间设置有间隔，所述岩墙上设有开挖揭露面；还包括从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸的施工通道，所述施工通道位于穹顶中间位置，所述施工通道将各个岩墙贯通并通向所述岩墙上的开挖揭露面，所述施工通道两侧设置有扩挖掌子面。

优选地，所述穹顶轮廓岩面为弧形状。

一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)在穹顶内部预留多个竖向设置并具有间隔的岩墙，岩墙将穹顶内部围成多个封闭开挖空间，支护岩墙上的开挖揭露面；

2)开挖位于穹顶中间位置的施工通道，施工通道从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸，临时支护位于施工通道两侧的扩挖掌子面；

3)沿施工通道的横向两侧向穹顶内部对称开挖，穹顶内部的开挖施工是在相邻岩墙围成的封闭开挖空间内进行的，并对已揭露的穹顶轮廓岩面进行支护；

4)各个封闭开挖空间内的开挖施工完成后，至上而下挖除各个岩墙。

进一步地，步骤3)中，穹顶内部的开挖施工是在相邻岩墙围成的封闭开挖空间内同步进行的。

本发明通过在穹顶内部预留多个具有间距的岩墙，岩墙将穹顶内部围成多个封闭施工空间，在各个较小的施工空间内进行开挖施工，可临时减小开挖跨度，并可减小施工过程中围岩应力水平及变形水平；且由于多个封闭施工空间是同时作业施工，工序间干扰小，可提高施工效率和施工安全。

附图说明

图1为地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构的示意图；

图2为图1的I－I剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例要开挖穹顶的尺寸为直径48.4m，高度13.4m；针对该穹顶具有超大直径的特点，从将大直径的穹顶转化为较小的施工空间出发，以适应超大跨度穹顶的开挖。

参考图1及图2，本实施例一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构，包括多个设置在穹顶内部并将穹顶内部围成多个封闭开挖空间的岩墙2，岩墙2从为弧形状的穹顶轮廓岩面5沿竖向延伸至穹顶轮廓拱脚6位于的水平面，岩墙2水平之间设置有间隔，岩墙2上设有开挖揭露面3，由于岩墙2需对大直径的穹顶进行支撑，本实施例将岩墙2宽度设计为7m，以保证施工安全；还包括从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸的施工通道1，施工通道1位于穹顶中间位置，施工通道1将各个岩墙2贯通并通向岩墙2上的开挖揭露面3，施工通道1两侧设置有扩挖掌子面4，施工通道1与各个岩墙2围成的封闭开挖空间相通。

在对地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶进行开挖时，它包括以下步骤：

1)在穹顶内部预留多个竖向设置并具有间隔的岩墙2，岩墙2将穹顶内部围成多个封闭开挖空间，这样可临时减小开挖跨度，减小施工过程中的围岩应力水平及变形水平；随后支护岩墙2上的开挖揭露面3；

2)开挖位于穹顶中间位置的施工通道1，施工通道1从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸，临时支护位于施工通道1两侧的扩挖掌子面4；

3)沿施工通道1的横向两侧向穹顶内部对称开挖，穹顶内部的开挖施工是在相邻岩墙2围成的封闭开挖空间内同步进行的，这样各个封闭开挖空间内的工序间干扰小，可提高施工效率和施工安全；在施工过程中，对已揭露的穹顶轮廓岩面5进行支护，并加强对穹顶轮廓拱脚6的支护；

4)各个封闭开挖空间内的开挖施工完成后，至上而下挖除各个岩墙2。

上述施工过程中，为了保证施工安全，对岩墙2顶部、开挖揭露面3、扩挖掌子面4中部、穹顶轮廓拱顶5和穹顶轮廓拱脚6需重点支护，基于计算分析这些部位的变形水平较其他部位大，为关键控制部位，对关键控制部位加强安全监测，可及时反馈应力、变形等信息，有利于及时采取相应技术措施，确保安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖方法，其特征在于，

所述地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶包括多个设置在穹顶内部并将穹顶内部围成多个封闭开挖空间的岩墙(2)，所述岩墙(2)从穹顶轮廓岩面(5)沿竖向延伸至穹顶轮廓拱脚(6)位于的水平面，所述岩墙(2)水平之间设置有间隔，所述岩墙(2)上设有开挖揭露面(3)；还包括从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸的施工通道(1)，所述施工通道(1)位于穹顶中间位置，所述施工通道(1)将各个岩墙(2)贯通并通向所述岩墙(2)上的开挖揭露面(3)，所述施工通道(1)两侧设置有扩挖掌子面(4)；所述穹顶轮廓岩面为弧形状；

所述开挖方法包括以下步骤：

1)在穹顶内部预留多个竖向设置并具有间隔的岩墙(2)，岩墙(2)将穹顶内部围成多个封闭开挖空间，支护岩墙(2)上的开挖揭露面(3)；

2)开挖位于穹顶中间位置的施工通道(1)，施工通道(1)从穹顶一处外边沿直径方向向穹顶另一处外边延伸，临时支护位于施工通道(1)两侧的扩挖掌子面(4)；

3)沿施工通道(1)的横向两侧向穹顶内部对称开挖，穹顶内部的开挖施工是在相邻岩墙(2)围成的封闭开挖空间内进行的，并对已揭露的穹顶轮廓岩面(5)进行支护，并加强对穹顶轮廓拱脚(6)的支护；

4)各个封闭开挖空间内的开挖施工完成后，至上而下挖除各个岩墙(2)。

2.根据权利要求1所述的一种地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖方法，其特征在于：步骤3)中，穹顶内部的开挖施工是在相邻岩墙(2)围成的封闭开挖空间内同步进行的。