本發(fā)明涉及一種超深地下倉儲結(jié)構(gòu)及其建造方法。

背景技術(shù)：

1、超深地下倉儲結(jié)構(gòu)具有平面占地小、深度大的特點，目前其建造有兩種方法：一是先基坑支護，開挖完后施工倉儲結(jié)構(gòu)，但隨開挖深度的增大，基坑的風險大幅上升，為保證安全性，需要加強支護強度，增加項目成本和工期；另一種方法是以沉井方式將主體結(jié)構(gòu)沉入地下，沉井兼做基坑支護體系與主體受力體系，但隨著下沉深度的增加或者在硬質(zhì)巖石類地層中，沉井外側(cè)摩阻力大、下沉困難，同時不能在沉井外圍施工防水層，結(jié)構(gòu)防水性能不佳。此外，超深地下倉儲結(jié)構(gòu)的建造還有抗浮問題困擾，目前普遍做法僅是通過配重解決。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種設(shè)計合理的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)及其建造方法。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，所述的倉儲結(jié)構(gòu)分為上部構(gòu)造和下部構(gòu)造；其特征在于：上部構(gòu)造位于土層中，上部構(gòu)造的初襯為沉井，沉井的下端設(shè)置有刃腳結(jié)構(gòu)，刃腳結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層刃腳和外層刃腳，內(nèi)層刃腳和外層刃腳均固定設(shè)置在沉井的下端，內(nèi)層刃腳和外層刃腳呈內(nèi)外設(shè)置，在內(nèi)層刃腳和外層刃腳之間設(shè)置有刃腳間隙；下部構(gòu)造位于巖層中，下部構(gòu)造的初襯主要由豎向注漿鋼管、預(yù)應(yīng)力錨索、咬合腰梁系統(tǒng)和初襯混凝土層組成；豎向注漿鋼管向其四周的巖體裂隙中注漿形成加固層；豎向注漿鋼管的上端伸入刃腳間隙中，刃腳間隙灌注有水泥層，水泥層與加固層連為一體；咬合腰梁系統(tǒng)包括鋼格構(gòu)腰梁、錨固塊和錨桿；錨固塊設(shè)置在加固層中，錨固塊中預(yù)埋有鋼梁；鋼格構(gòu)腰梁設(shè)置在加固層中，鋼格構(gòu)腰梁與鋼梁拼接成整體；錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索均固定在錨固塊中；在加固層的內(nèi)壁上固定有初襯混凝土層，且初襯混凝土層與錨固塊固定；上部構(gòu)造和下部構(gòu)造的二襯均采用混凝土內(nèi)襯；上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在沉井的內(nèi)壁上，在沉井的內(nèi)壁和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在初襯混凝土層上，在初襯混凝土層和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；在沉井的下端上設(shè)置有鎖口圈梁，鎖口圈梁的上端連接上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯，下端連接下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯；在沉井和鎖口圈梁之間鋪設(shè)有防水層。

3、本發(fā)明所述的刃腳結(jié)構(gòu)還包括刃腳平臺，刃腳平臺固定設(shè)置在沉井的下端，內(nèi)層刃腳固定在刃腳平臺上；在所述的刃腳平臺上設(shè)置有孔洞，孔洞與刃腳間隙連通。

4、本發(fā)明在鎖口圈梁的上下兩端內(nèi)預(yù)埋有鋼筋接駁套筒，鎖口圈梁的上端的鋼筋接駁套筒連接上部構(gòu)造混凝土內(nèi)襯中的預(yù)埋鋼筋，鎖口圈梁的下端的鋼筋接駁套筒連接下部構(gòu)造混凝土內(nèi)襯中的預(yù)埋鋼筋。

5、本發(fā)明所述的錨固塊的平面呈方形、側(cè)面呈梯形。

6、本發(fā)明所述的錨固塊的迎土側(cè)的中上方設(shè)置有凸向巖體內(nèi)部的抗剪隼塊。

7、本發(fā)明所述的錨固塊中預(yù)留有錨索通道，并在其背土側(cè)預(yù)留有封錨凹槽；預(yù)應(yīng)力錨索和錨桿穿過錨索通道，并在封錨凹槽中封錨后，用水泥層填實封錨凹槽。

8、本發(fā)明所述的沉井的內(nèi)壁上均勻地開設(shè)有預(yù)留凹槽，頂部設(shè)置有凸出的壓頂冠梁。

9、本發(fā)明所述的錨桿斜向上設(shè)置，預(yù)應(yīng)力錨索斜向下設(shè)置。

10、一種超深地下倉儲結(jié)構(gòu)的建造方法，其特征在于：包括如下步驟：

11、1）、首先施工豎向注漿鋼管至預(yù)定標高，然后通過豎向注漿鋼管向其四周的巖體裂隙中注漿形成加固層，加固地層；

12、2）沉井分節(jié)下沉直至設(shè)計深度，沉井最下節(jié)就位后，豎向注漿鋼管的上端伸入刃腳間隙中；

13、3）向刃腳間隙注入水泥漿形成水泥層，水泥層與加固層連為一體，使沉井與豎向注漿鋼管加固后的巖體封閉起來；

14、4）沉井下端設(shè)置鎖口圈梁的位置鋪設(shè)防水層，然后施工鎖口圈梁；

15、5）鎖口圈梁施工完畢后對下部構(gòu)造進行分節(jié)施工，巖體每一節(jié)開挖完畢后，立即施工豎向預(yù)應(yīng)力錨索和咬合腰梁系統(tǒng)，然后向加固層內(nèi)壁噴射混凝土，形成初襯混凝土層；

16、6）每節(jié)下部構(gòu)造的初襯施工完畢后，立即鋪設(shè)防水層，并實時監(jiān)測圍巖壓力與變形情況，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時采用逆做法施工本節(jié)開挖范圍內(nèi)的二襯結(jié)構(gòu)；

17、7）重復(fù)5）-6）工序，直至施工至設(shè)計標高后，及時澆筑封底墊層；

18、8）在實施下部構(gòu)造的過程中，同時對上部沉井的防水層和二襯結(jié)構(gòu)進行施工，上部構(gòu)造的二襯應(yīng)與底部的鎖口圈梁連為整體。

19、本發(fā)明在步驟8）后，還包括步驟9）：施工倉儲結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備用房和內(nèi)部分隔層。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果：

21、1、結(jié)構(gòu)采用三道防水體系：第一道由上下部初襯組成，并通過向兩層刃腳之間的刃腳間隙處灌注水泥層封閉成整體；第二道由二襯和兩襯砌之間鋪設(shè)的防水層組成；第三道由上下部分的二襯組成，并通過鎖口圈梁連接為整體；

22、2、結(jié)構(gòu)的抗浮體系由三部分組成：初襯與二襯結(jié)構(gòu)的自重、預(yù)應(yīng)力錨索提供的抗拉拔力、初襯與地層間的摩阻力。其中，沉井與咬合腰梁系統(tǒng)均可以與二襯結(jié)構(gòu)充分咬合，有效地傳導豎向力。當?shù)叵滤^作用于結(jié)構(gòu)上，扣除其自重后的剩余上浮力：一部分通過咬合腰梁系統(tǒng)傳遞到預(yù)應(yīng)力錨索上，進而傳遞到巖層深處；另一部分通過二襯與沉井的咬合作用，傳遞到沉井壁，最后由井壁與地層間的摩阻力分擔。

23、3、本發(fā)明根據(jù)超深結(jié)構(gòu)深度范圍內(nèi)的不同性質(zhì)的地層而采用不同的襯砌型式，發(fā)明了一系列細部節(jié)點做法，有效地將上下部兩種型式的結(jié)構(gòu)連接為整體，系統(tǒng)地解決了超深地下倉儲結(jié)構(gòu)施工安全與可行性、結(jié)構(gòu)受力變形、防水防潮、抗浮穩(wěn)定等一系列問題，本發(fā)明尤其適用于在超深倉儲結(jié)構(gòu)一定埋深范圍以下存在基巖的情況。該發(fā)明理論基礎(chǔ)充分、利于機械化施工、安全、經(jīng)濟，同時不限定于工業(yè)或民用地下倉儲領(lǐng)域，未來推廣應(yīng)用價值極高。

技術(shù)特征：

1.一種超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，所述的倉儲結(jié)構(gòu)分為上部構(gòu)造和下部構(gòu)造；其特征在于：上部構(gòu)造位于土層中，上部構(gòu)造的初襯為沉井，沉井的下端設(shè)置有刃腳結(jié)構(gòu)，刃腳結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層刃腳和外層刃腳，內(nèi)層刃腳和外層刃腳均固定設(shè)置在沉井的下端，內(nèi)層刃腳和外層刃腳呈內(nèi)外設(shè)置，在內(nèi)層刃腳和外層刃腳之間設(shè)置有刃腳間隙；下部構(gòu)造位于巖層中，下部構(gòu)造的初襯主要由豎向注漿鋼管、預(yù)應(yīng)力錨索、咬合腰梁系統(tǒng)和初襯混凝土層組成；豎向注漿鋼管向其四周的巖體裂隙中注漿形成加固層；豎向注漿鋼管的上端伸入刃腳間隙中，刃腳間隙灌注有水泥層，水泥層與加固層連為一體；咬合腰梁系統(tǒng)包括鋼格構(gòu)腰梁、錨固塊和錨桿；錨固塊設(shè)置在加固層中，錨固塊中預(yù)埋有鋼梁；鋼格構(gòu)腰梁設(shè)置在加固層中，鋼格構(gòu)腰梁與鋼梁拼接成整體；錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索均固定在錨固塊中；在加固層的內(nèi)壁上固定有初襯混凝土層，且初襯混凝土層與錨固塊固定；上部構(gòu)造和下部構(gòu)造的二襯均采用混凝土內(nèi)襯；上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在沉井的內(nèi)壁上，在沉井的內(nèi)壁和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在初襯混凝土層上，在初襯混凝土層和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；在沉井的下端上設(shè)置有鎖口圈梁，鎖口圈梁的上端連接上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯，下端連接下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯；在沉井和鎖口圈梁之間鋪設(shè)有防水層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的刃腳結(jié)構(gòu)還包括刃腳平臺，刃腳平臺固定設(shè)置在沉井的下端，內(nèi)層刃腳固定在刃腳平臺上；在所述的刃腳平臺上設(shè)置有孔洞，孔洞與刃腳間隙連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：在鎖口圈梁的上下兩端內(nèi)預(yù)埋有鋼筋接駁套筒，鎖口圈梁的上端的鋼筋接駁套筒連接上部構(gòu)造混凝土內(nèi)襯中的預(yù)埋鋼筋，鎖口圈梁的下端的鋼筋接駁套筒連接下部構(gòu)造混凝土內(nèi)襯中的預(yù)埋鋼筋。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的錨固塊的平面呈方形、側(cè)面呈梯形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的錨固塊的迎土側(cè)的中上方設(shè)置有凸向巖體內(nèi)部的抗剪隼塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的錨固塊中預(yù)留有錨索通道，并在其背土側(cè)預(yù)留有封錨凹槽；預(yù)應(yīng)力錨索和錨桿穿過錨索通道，并在封錨凹槽中封錨后，用水泥層填實封錨凹槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的沉井的內(nèi)壁上均勻地開設(shè)有預(yù)留凹槽，頂部設(shè)置有凸出的壓頂冠梁。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的錨桿斜向上設(shè)置，預(yù)應(yīng)力錨索斜向下設(shè)置。

9.一種權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)的建造方法，其特征在于：包括如下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的建造方法，其特征在于：在步驟8）后，還包括步驟9）：施工倉儲結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備用房和內(nèi)部分隔層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種設(shè)計合理的超深地下倉儲結(jié)構(gòu)及其建造方法，解決了超深地下倉儲結(jié)構(gòu)施工安全與可行性、結(jié)構(gòu)受力變形、防水防潮、抗浮穩(wěn)定等一系列問題。上部構(gòu)造的初襯為沉井；下部構(gòu)造的初襯主要由豎向注漿鋼管、預(yù)應(yīng)力錨索、咬合腰梁系統(tǒng)和初襯混凝土層組成；豎向注漿鋼管的上端伸入刃腳間隙中，刃腳間隙灌注有水泥層，水泥層與加固層連為一體；上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在沉井的內(nèi)壁上，在沉井的內(nèi)壁和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯固定在初襯混凝土層上，在初襯混凝土層和混凝土內(nèi)襯之間鋪設(shè)有防水層；鎖口圈梁的上端連接上部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯，下端連接下部構(gòu)造的混凝土內(nèi)襯；在沉井和鎖口圈梁之間鋪設(shè)有防水層。

技術(shù)研發(fā)人員：羅七妹,劉元俊,蔡建平
受保護的技術(shù)使用者：中國聯(lián)合工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9