CN110371568B - 一种地下岩洞储气库结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下岩洞储气库结构，包括在地下岩体中开凿的储气腔，储气腔的外壁从外向内包括衬砌混凝土层和玻璃钢密封层，所述玻璃钢密封层由多层玻璃钢亚层叠合而成，所述衬砌混凝土层与最外层的玻璃钢亚层之间、相邻两层玻璃钢亚层之间均设有气密层。密封层和混凝土层接触面、玻璃钢密封层内部均布置气密层，可以大幅提高密封性，因而玻璃钢密封层的厚度可以减薄至15mm以下，成本大幅降低。另外，最外层的铝箔层还可以起到防水的作用。

Description

一种地下岩洞储气库结构

技术领域

本发明属于蓄能电站的压缩空气储能设施技术领域，具体涉及一种地下岩洞储气库结构。

背景技术

地下储气库压缩空气蓄能电站主要为配合风能、潮汐能和水电能源，把电网中电力负荷低谷时的多余电能转化成压缩空气的势能存在地下储气库中，在用电高峰时期释放被压缩空气发电，起到“蓄电池”的作用，在电力系统中有削峰填谷、优化电网和紧急备用作用。

目前地下岩洞储气库一般采用圆形结构，先后用混凝土一衬、防水材料、二衬及密封材料密封。比较推荐的密封性好、强度较高及耐久性较好的的密封材料是玻璃钢，如中国发明专利（授权公告号：CN 105905512 B）公开了一种用于蓄能电站的地下岩洞储气库结构，采用现场直接涂覆玻璃钢进行密封，避免产生接缝，以保证气密性。这种施工工艺一般采用现场整体一层层手糊，层与层之间未做任何处理。经长时间运行后这种结构的弊端逐步显现，具体如下：

1）为了保证玻璃钢的气密性，在高内压作用下不至于压嵌入混凝土表面裂缝，玻璃钢一般需要较厚，至少需要2cm厚，成本较高。

2）在内部空气压力和温度循环、外部水压力和温度循环作用下，混凝土和玻璃钢很容易脱层，一旦局部脱层会带来大范围的整体脱层，导致密封失效。

3）玻璃钢和混凝土的弹性模量和热膨胀系数不一致，再加上内部和外部环境导致玻璃钢和混凝土接触面可能出现-15℃～50℃的极端工况，使两者产生一定的变形差异，进一步又导致错层的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种造价低、密封性优越且避免玻璃钢层和混凝土层发生脱层错层破坏的地下岩洞储气库结构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种地下岩洞储气库结构，包括设置在地下岩体中的储气腔，所述储气腔的外壁从外向内包括衬砌混凝土层和玻璃钢密封层，所述玻璃钢密封层由多层玻璃钢亚层叠合而成，所述衬砌混凝土层与最外层的玻璃钢亚层之间、相邻两层玻璃钢亚层之间均设有气密层。

密封层和混凝土层接触面、玻璃钢密封层内部均布置气密层，可以大幅提高密封性，因而玻璃钢密封层的厚度可以减薄至15mm以下，成本大幅降低。另外，最外层的铝箔层还可以起到防水的作用。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述气密层为铝箔层。

相邻两层铝箔层之间的间距≤5mm，所述玻璃钢密封层的厚度≤15mm。

为确保铝箔层与衬砌混凝土层之间的连接强度，最外层的铝箔层与衬砌混凝土层之间设有结构胶层。该结构胶层优选高强胶层。

所述衬砌混凝土层和玻璃钢密封层通过锚固件固定，所述锚固件的一端伸入衬砌混凝土层中，所述锚固件的另一端伸入玻璃钢密封层中。

采用锚固件将衬砌混凝土层和玻璃钢密封层锚固，可避免密封层脱层，以及避免密封层和混凝土层错层。

为提高衬砌混凝土层和玻璃钢密封层之间的锚固效果，所述锚固件设有多个，多个锚固件沿所述衬砌混凝土层的周向均布。

所述锚固件为钢钉。

为避免钢钉影响储气库的密封性，所述锚固件的外表面涂覆有高强胶层。

所述衬砌混凝土层的外壁上开设有伸缩缝，所述密封层与伸缩缝对应的位置向储气腔中心凸起形成环突，可消纳密封层和混凝土的弹性模量和热膨胀系数不一致导致的变形差异。

所述伸缩缝中填充有树脂层。

伸缩缝上下的混凝土层挤压树脂层，导致树脂往环向方向扩展，挤压玻璃钢层，从而形成环突。

所述衬砌混凝土层的外壁设有防水层。

所述玻璃钢亚层为现场涂覆制成。现场直接制作密封层，不会产生接缝。

本发明包括三个核心技术：一是密封层内部分别在玻璃钢和混凝土接触面、玻璃钢内部等间距共布置三层铝箔，铝箔和混凝土通过高强胶粘接，三层铝箔间距5mm，玻璃钢总厚度15mm。二是玻璃钢和混凝土连接层（5mm）采用钢钉悬挂，钢钉如果直径5mm，用4mm钻打孔，钢钉表面都过高强胶涂盖，避免玻璃钢和混凝土错层。三是玻璃钢施工缝布置在混凝土施工缝同一位置，混凝土施工缝挤压高强树脂，外露使玻璃钢形成u型环突结构，消纳了玻璃钢和混凝土的弹性模量和热膨胀系数不一致导致的变形差异。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明具有厚度小、造价低、密封性优越且玻璃钢层基本不会和混凝土层发生错层破坏等特点。

附图说明

图1为本发明实施例的地下岩洞储气库结构的纵断面图。

图2为本发明实施例的地下岩洞储气库结构的横断面图。

图例说明：1、地下岩体；2、防水层；3、衬砌混凝土层；31、伸缩缝；4、锚固件；5、气密层；6、玻璃钢亚层；7、树脂层；8、储气腔；9、环突。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例依托河北某百兆瓦压缩空气储能电站。该电站属于国际首套地下开挖岩洞CAES电站，埋深估计100m。根据场地（400m×150m）进行洞室布置，布置两条平洞，每条直径13m、长400m，两条洞间距80m。开挖设两个竖井，直径均为5m，两个竖井一个做主要提升井，一个做主要通风井。

本实施例的地下岩洞储气库结构包括在地下岩体1中开凿的储气腔8，储气腔8的外壁从外向内包括防水层2、衬砌混凝土层3和玻璃钢密封层，玻璃钢密封层由三层玻璃钢亚层6叠合而成，玻璃钢亚层6为现场涂覆制成。衬砌混凝土层3与最外层的玻璃钢亚层6之间、相邻两层玻璃钢亚层6之间均设有气密层5，本实施例中，气密层5为铝箔层；三层铝箔间距5mm，玻璃钢总厚度15mm。密封性能极好且造价较低。

衬砌混凝土层3和玻璃钢密封层通过锚固件4固定，避免玻璃钢和混凝土错层。锚固件4的一端伸入衬砌混凝土层3中，锚固件4的另一端伸入玻璃钢密封层中。锚固件4为钢钉且设有多个，钢钉的外表面涂覆有高强胶层，多个钢钉沿衬砌混凝土层3的周向均布。

本实施例中，衬砌混凝土层3的外壁上开设有伸缩缝31，伸缩缝31中填充有树脂层7，玻璃钢密封层与伸缩缝31对应的位置向储气腔8中心凸起形成环突9。伸缩缝上下的混凝土层挤压树脂层，导致树脂往环向方向扩展，挤压玻璃钢层，从而形成环突9。可消纳玻璃钢和混凝土的弹性模量和热膨胀系数不一致导致的变形差异。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种地下岩洞储气库结构，包括设置在地下岩体（1）中的储气腔（8），所述储气腔（8）的外壁从外向内包括衬砌混凝土层（3）和玻璃钢密封层，其特征在于，所述玻璃钢密封层由多层玻璃钢亚层（6）叠合而成，所述衬砌混凝土层（3）与最外层的玻璃钢亚层（6）之间、相邻两层玻璃钢亚层（6）之间均设有气密层（5）；

所述衬砌混凝土层（3）和玻璃钢密封层通过锚固件（4）固定，所述锚固件（4）的一端伸入衬砌混凝土层（3）中，所述锚固件（4）的另一端伸入玻璃钢密封层中；所述锚固件（4）的外表面涂覆有高强胶层。

2.根据权利要求1所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，所述气密层（5）为铝箔层。

3.根据权利要求1所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，相邻两层气密层（5）之间的间距≤5mm，所述玻璃钢密封层的厚度≤15mm。

4.根据权利要求1所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，最外层的气密层与衬砌混凝土层（3）之间设有结构胶层。

5.根据权利要求1所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，所述锚固件设有多个，多个锚固件（4）沿所述衬砌混凝土层（3）的周向均布。

6.根据权利要求1所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，所述锚固件（4）为钢钉。

7.根据权利要求1-6任一项所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，所述衬砌混凝土层（3）的外壁上开设有伸缩缝（31），所述玻璃钢密封层与伸缩缝（31）对应的位置向储气腔（8）中心凸起形成环突（9）。

8.根据权利要求7所述的地下岩洞储气库结构，其特征在于，所述伸缩缝（31）中填充有树脂层（7）。

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