一种储气硐室施工方法与流程

本发明属于用于储存气体的硐室施工，特别是涉及一种储气硐室施工方法。

背景技术：

1、压缩空气储能技术是实现新能源大规模消纳、建设新型电力系统的重要支撑技术之一，是促进能源结构升级和保障能源电力行业可持续发展的重要途径。储气装置是压缩空气储能系统中的关键装置，目前储气装置有三种方案：其一是直接采用地下盐穴，其二是人工硐室，其三是压力管线，其中人工硐室具有选址灵活、稳定性高等优点，综合建设成本较低，具有广阔的应用前景。

2、人工硐室主要包括环形的储气室以及与储气室连通的连通井(一般为竖井)，储气室通过连通井与外部的高压气体管路连通，连通井用做进气通道和放气通道。申请公布号为cn116336370a(公开日期：2023.06.27)的发明专利申请公开了一种地下高压储气系统，该储气系统包括环形的储气室、竖井、斜井、闷头、横通道等，储气室洞壁设有钢内衬等衬砌结构，竖井通过横通道与储气室连通，相当于连通井，斜井的一端与储气室连通，另一端与地面连通，可用做渣土外运、物料运输的通道，相当于交通井，在运营期间，需要利用封堵体将斜井封堵。

3、上述专利申请文件中未公开储气系统如何开挖施工。实际上，影响整体施工周期以及成本的关键点在于环形的储气室。与一般地下隧道开发不同的是，储气室主要有以下三大特点：其一是较深(百米级)，出渣困难；其二是洞径较大(十米级)，开挖量大；其三是涉及到转弯或调向(环形)，要求设备足够灵活。本申请人在实际调研中发现，现有技术中仍然多采用传统的钻爆法开挖。虽然钻爆法可以比较灵活地完成储气室的开挖作业，并且钻爆法设备的造价较低，但是，钻爆法的开挖效率低，拉长了施工周期，整体成本仍然较高。此外，开挖时硐室内的环境恶劣。

4、经检索分析，在抽水蓄能电站施工建设领域，申请公布号为cn115852911a(公开日期：2023.03.28)的发明专利申请公开了一种抽蓄电站硐室群施工方法，该施工方法包括先利用tbm设备开挖导洞，再利用钻爆法扩挖成型两个步骤，该方法结合了tbm施工和钻爆施工的优势，提高了抽水蓄能电站的施工效率。但是该方法中tbm开挖导洞和后续钻爆扩挖是两个各自独立的步骤，实际上，为了满足导洞开挖过程能够正常出渣，在导洞开挖完成前根本无法进行扩挖施工。

5、因此，若结合到环形储气室的施工中，也是先利用tbm开挖出环形的储气室导洞，之后tbm退场，然后利用钻爆法扩挖作业。但是，“导”和“扩”仍然各自独立，在施工效率方面，仍然有继续提升的空间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种储气硐室施工方法，以解决现有技术中环形储气室施工效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的储气硐室施工方法的技术方案是：

3、一种储气硐室施工方法，在开挖环形的储气室时，利用tbm从地面斜向下掘进出交通井，到达设计深度后直接转向开始掘进储气室导洞；在掘进出交通井之前或者掘进交通井的过程中或者掘进储气室导洞的过程中从地面向下开挖出与设计的储气室连通的连通井，待tbm开挖出与连通井连通的第一段储气室导洞、且tbm通过与连通井连通的位置后，tbm开挖第二段储气室导洞时的渣土从连通井运出，在开挖第二段储气室导洞的过程中，对第一段储气室导洞进行扩挖作业以形成第一段扩挖洞，扩挖产生的渣土从交通井和/或连通井运出。

4、作为进一步地改进，第二段储气室导洞开挖完成时，第一段储气室导洞同步或提前完成扩挖作业。

5、作为进一步地改进，第二段储气室导洞开挖完成时，第一段储气室导洞暂未扩挖完成，在第一段储气室导洞进行扩挖作业的同时，同步对第二段储气室导洞进行扩挖作业。

6、作为进一步地改进，tbm开挖完第二段储气室导洞后进行拆机退场，至少部分拆机部件经过第一段扩挖洞和连通井向外运出。

7、作为进一步地改进，连通井为竖井。

8、作为进一步地改进，在第一段储气室导洞扩挖作业完成后、第二段储气室导洞开挖完成后，对第二段储气室导洞进行扩挖作业以形成第二段扩挖洞，扩挖作业过程中对第一段扩挖洞进行衬砌作业。

9、作为进一步地改进，连通井位于储气室导洞的正上方。

10、作为进一步地改进，在交通井布置连续皮带机，渣土经连续皮带机向外运出。

11、作为进一步地改进，连续皮带机旁侧设置供扩挖设备通过的空间，扩挖设备经交通井移动至施工位置。

12、作为进一步地改进，设计的储气室包括至少一段直线段，交通井和储气室的交叉连通位置位于直线段。

13、作为进一步地改进，扩挖第一段储气室导洞时，从第一段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧同时扩挖；和/或扩挖第二段储气室导洞时，从第二段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧同时扩挖。

14、作为进一步地改进，扩挖第一段储气室导洞时，从第一段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧中的任意一侧开始扩挖；和/或扩挖第二段储气室导洞时，从第二段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧中的任意一侧开始扩挖。

15、作为进一步地改进，采用钻爆法扩挖第一段储气室导洞和/或扩挖第二段储气室导洞。

16、作为进一步地改进，在钻爆施工时，采用凿岩台车钻出炮眼孔，并采用装药台车向炮眼孔内装填炸药。

17、作为进一步地改进，采用悬臂掘进机或悬切掘进机扩挖第一段储气室导洞和/或扩挖第二段储气室导洞。

18、有益效果是：本发明属于开拓型发明创造。具体地，在实施时，可先在地面组装出tbm并直接向下始发掘进，待掘进到储气室的设计深度后，直接转向施工储气室导洞，在掘进导洞的过程中，扩大了扩挖时的临空面，提高施工效率。同时也可准确获取地质信息，也便于提前布置通风系统，为后续扩挖提供参考，并改善扩挖时的工作环境。待tbm通过储气室导洞与连通井的连通位置后，tbm继续向前开挖第二段储气室导洞，这时开挖的渣土可从连通井运出，也就是说tbm后续开挖过程中不会因保证出渣的正常而占用第一段储气室导洞，此时可将扩挖的相关配套设备移动至第一段储气室导洞的位置，tbm向前开挖第二段储气室导洞时，进行第一段储气室导洞的扩挖作业，实现了第二段储气室导洞开挖和第一段储气室导洞扩挖的同步进行，整体的施工效率较高，且第一段储气室导洞进行扩挖作业时产生的渣土可以从交通井和/或连通井运出，出渣也很方便。

技术特征：

1.一种储气硐室施工方法，其特征在于，在开挖环形的储气室时，利用tbm从地面斜向下掘进出交通井，到达设计深度后直接转向开始掘进储气室导洞；在掘进出交通井之前或者掘进交通井的过程中或者掘进储气室导洞的过程中从地面向下开挖出与设计的储气室连通的连通井，待tbm开挖出与连通井连通的第一段储气室导洞、且tbm通过与连通井连通的位置后，tbm开挖第二段储气室导洞时的渣土从连通井运出，在开挖第二段储气室导洞的过程中，对第一段储气室导洞进行扩挖作业以形成第一段扩挖洞，扩挖产生的渣土从交通井和/或连通井运出。

2.根据权利要求1所述的储气硐室施工方法，其特征在于，第二段储气室导洞开挖完成时，第一段储气室导洞同步或提前完成扩挖作业。

3.根据权利要求1所述的储气硐室施工方法，其特征在于，第二段储气室导洞开挖完成时，第一段储气室导洞暂未扩挖完成，在第一段储气室导洞进行扩挖作业的同时，同步对第二段储气室导洞进行扩挖作业。

4.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，tbm开挖完第二段储气室导洞后进行拆机退场，至少部分拆机部件经过第一段扩挖洞和连通井向外运出。

5.根据权利要求4所述的储气硐室施工方法，其特征在于，连通井为竖井。

6.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，在第一段储气室导洞扩挖作业完成后、第二段储气室导洞开挖完成后，对第二段储气室导洞进行扩挖作业以形成第二段扩挖洞，扩挖作业过程中对第一段扩挖洞进行衬砌作业。

7.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，连通井位于储气室导洞的正上方。

8.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，在交通井布置连续皮带机，渣土经连续皮带机向外运出。

9.根据权利要求8所述的储气硐室施工方法，其特征在于，连续皮带机旁侧设置供扩挖设备通过的空间，扩挖设备经交通井移动至施工位置。

10.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，设计的储气室包括至少一段直线段，交通井和储气室的交叉连通位置位于直线段。

11.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，扩挖第一段储气室导洞时，从第一段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧同时扩挖；和/或扩挖第二段储气室导洞时，从第二段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧同时扩挖。

12.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，扩挖第一段储气室导洞时，从第一段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧中的任意一侧开始扩挖；和/或扩挖第二段储气室导洞时，从第二段储气室导洞的与连通井和交通井连通的两侧中的任意一侧开始扩挖。

13.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，采用钻爆法扩挖第一段储气室导洞和/或扩挖第二段储气室导洞。

14.根据权利要求13所述的储气硐室施工方法，其特征在于，在钻爆施工时，采用凿岩台车钻出炮眼孔，并采用装药台车向炮眼孔内装填炸药。

15.根据权利要求1或2或3所述的储气硐室施工方法，其特征在于，采用悬臂掘进机或悬切掘进机扩挖第一段储气室导洞和/或扩挖第二段储气室导洞。

技术总结本发明属于用于储存气体的硐室施工技术领域，具体提供一种储气硐室施工方法。该方法在开挖环形的储气室时，利用TBM从地面斜向下掘进出交通井，到达设计深度后直接转向开始掘进储气室导洞，并在合适的时间开挖出连通井，待TBM开挖出与连通井连通的第一段储气室导洞、且TBM通过连通位置后，TBM开挖第二段储气室导洞时的渣土从连通井运出，在开挖第二段储气室导洞过程中，对第一段储气室导洞进行扩挖作业，扩挖产生的渣土从交通井和/或连通井运出。本发明实现了导洞和扩挖的同步进行，整体的施工效率较高。技术研发人员：贾连辉,张志国,郑中山,郑永光,卢照昕,张家年,李超杰,刘晓恒,杨聚辉,李俊志,陈国庆,周坤受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26