一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体及建造方法与流程

本发明涉及深地实验室建造工程，特别是一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体及建造方法。

背景技术：

1、为满足开展粒子物理学、天体物理学及宇宙学等前沿物理研究需要，利用高山深处良好的低宇宙线通量环境，在地下数千米构建极低辐射本底前沿物理实验室极为重要。

2、在数千米的极深地下环境中，如何满足深地实验中空间辐射屏蔽要求，同时实现阻隔地下岩石渗水、地下防火及内部洁净等目标，是实验室外围护体结构需要解决的重要技术问题。目前，在地面建设辐射屏蔽实验室的经验较为丰富，但是对极深地下环境建设的借鉴意义不大。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供了一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体及建造方法，以实现在极深空间环境下的辐射屏蔽装置的防水、防火和内部洁净等，为屏蔽装置内部的实验提供环境条件。

2、为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，包括地面围护体、墙面围护体和顶面围护体；

3、所述地面围护体包括铺设在聚乙烯屏蔽仓底部的大厚度地面聚乙烯板层；

4、所述墙面围护体包括围设在聚乙烯屏蔽仓外周的大厚度墙面聚乙烯板层，所述墙面聚乙烯板层的外表面包覆有防火板层，所述墙面围护体的前面和侧面分别设置有出入口，各所述出入口分别设置为非贯通结构；

5、所述顶面围护体包括铺设在聚乙烯屏蔽仓顶部的大厚度顶面聚乙烯板层；

6、所述墙面聚乙烯板层的底部与地面聚乙烯板层外周连接、顶部与顶面聚乙烯板层的外周连接，围合构成深地实验室的固体辐射屏蔽装置。

7、进一步的，需要建造聚乙烯屏蔽舱的地下岩层挖设有基坑，所述基坑的坑底设置有坑内排水渠道、侧壁铺设有与排水渠道连通的排水板，所述地面聚乙烯板层铺设在坑底、上表面与深地实验室的地面平齐，通过坑内排水渠道进行坑底渗水排出，通过排水板进行侧壁渗水排向坑内排水渠道，实现地面围护体处的积水及时排除，实现聚乙烯屏蔽舱良好防水性能。

8、进一步的，所述坑内排水渠道包括围设基坑一周的环形排水沟和垂直于基坑长边的纵向排水沟，所述排水板底部与环形排水沟连接，排水渠道通过引流沟与地下排水系统连接，坑内排水渠道敷设盖板，所述地面聚乙烯板层铺设在盖板上方，通过环形排水沟与纵向排水沟结合，提高排水全面性和及时性。

9、进一步的，所述墙面聚乙烯板层的内外两侧分别设置有防倾覆钢柱，相邻的防倾覆钢柱之间设置斜撑，内侧钢柱顶部架设顶面第一道钢梁及钢格栅，所述顶面聚乙烯板层位于墙面围护体内的部分通过所述顶面第一道钢梁及钢格栅支撑，通过防倾覆高柱提高墙面聚乙烯板层的牢固程度，并通过第一道钢梁及钢格栅实现对顶面聚乙烯板层支撑，提高顶面聚乙烯板的牢固性。

10、进一步的，所述防火板层挂设在外侧钢柱外侧，所述顶面聚乙烯板层的上方铺设钢梁和混凝土楼板，混凝土楼板包覆顶部聚乙烯板层，并与墙面聚乙烯板外挂设的防火板层连接而构成一体结构的防火隔离结构，实现整个聚乙烯屏蔽仓与外界的隔离，提高整体防火性。

11、进一步的，所述地面聚乙烯板层、墙面聚乙烯板层和顶面聚乙烯板层分别为多层聚乙烯板材错缝堆叠构成，地面聚乙烯板层、墙面聚乙烯板层和顶面聚乙烯板层的相临边连接处厚度不低于各板层的本体厚度，实现整体辐射屏蔽功能。

12、进一步的，所述地面围护体、墙面围护体和顶面围护体内部设置有高纯无氧铜屏蔽层、低本底铅屏蔽层而构成复合屏蔽结构，提高辐射的复合屏蔽功能。

13、进一步的，所述顶面围护体上方建造有二层实验室，所述顶面聚乙烯板层的外侧钢柱上设置顶面第二道钢梁和混凝土楼板作为二层实验室的楼面结构，扩展实验空间并有利于顶面聚乙烯板层的稳固。

14、为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体的建造方法，包括：

15、在需要建造聚乙烯屏蔽舱的地下岩层挖设基坑；

16、在所述基坑的坑底挖设与地下排水系统连接的坑内排水渠道，在坑内排水渠道表面敷设盖板；

17、坑底找平后铺设大厚度地面聚乙烯板层；

18、建造与地面聚乙烯板层连接的墙面聚乙烯板层，在墙面聚乙烯板层的内侧和外侧分别安装防倾覆钢柱；

19、在内侧钢柱上架设顶面第一道钢梁及钢格栅，在顶面第一道钢梁及钢格栅顶部铺设与墙面聚乙烯板层连接的顶面聚乙烯板层；

20、在外侧钢柱挂设防火板层。

21、进一步的，深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体的建造方法，其特征在于，包括：

22、在顶面聚乙烯板层外侧钢柱上设置顶面第二道钢梁和混凝土楼板，在外侧钢柱挂设防火板层与混凝土楼板连接；

23、以顶面第二道钢梁和混凝土楼板为楼面结构，在混凝土楼板上方加建二层实验室。

24、本发明所提供的一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体及建造方法的技术优势主要体现在：

25、1.通过大厚度的地面聚乙烯板层、墙面聚乙烯板层及顶面聚乙烯板层围合构成固体辐射屏蔽舱，出入口为非贯通结构，聚乙烯屏蔽舱内部达到极低辐射本底前沿物理实验的辐射屏蔽条件要求，适应极深地下环境；

26、2.在地下岩层挖设基坑，大厚度的地面聚乙烯板层铺设在基坑内、上表面与地面平齐，基坑内布置坑内排水渠道与地下排水系统相连接，不仅实现坑底、坑壁的渗水及时排出，而且实现内部洁净，为实验提供方便；

27、3.在墙面聚乙烯板的内外侧安装防倾覆钢柱，内侧钢柱连接的顶部第一道钢梁支撑顶部聚乙烯板层，外侧钢柱连接的顶部第二道钢梁支撑于顶部聚乙烯层外侧，形成牢固的整体结构；

28、4.在外侧钢柱外侧挂设防火板，并在顶部第二道钢梁上铺设混凝土楼板，形成包覆于墙面聚乙烯板层和顶面聚乙烯板层外的防火结构，提高聚乙烯屏蔽舱的防火性。

技术特征：

1.一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：需要建造聚乙烯屏蔽舱(5)的地下岩层挖设有基坑，所述基坑的坑底设置有坑内排水渠道(8)、侧壁铺设有与排水渠道连通的排水板，所述地面聚乙烯板层(11)铺设在坑底、上表面与深地实验室的地面平齐。

3.根据权利要求2所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述坑内排水渠道(8)包括围设基坑一周的环形排水沟和垂直于基坑长边的纵向排水沟，所述排水板底部与环形排水沟连接，排水渠道通过引流沟与地下排水系统连接，坑内排水渠道(8)敷设盖板，所述地面聚乙烯板层(11)铺设在盖板上方。

4.根据权利要求1所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述墙面聚乙烯板层(21)的内外两侧分别设置有防倾覆钢柱，相邻的防倾覆钢柱之间设置斜撑，内侧钢柱(24)顶部架设顶面第一道钢梁(34)及钢格栅，所述顶面聚乙烯板层(31)位于墙面围护体(2)内的部分通过所述顶面第一道钢梁(34)及钢格栅支撑。

5.根据权利要求4所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述防火板层(23)挂设在外侧钢柱(22)外侧，所述顶面聚乙烯板层(31)的上方铺设钢梁和混凝土楼板(36)，混凝土楼板(36)包覆顶部聚乙烯板层，并与墙面聚乙烯板外挂设的防火板层(23)连接而构成一体结构的防火隔离结构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述地面聚乙烯板层(11)、墙面聚乙烯板层(21)和顶面聚乙烯板层(31)分别为多层聚乙烯板材错缝堆叠构成，地面聚乙烯板层(11)、墙面聚乙烯板层(21)和顶面聚乙烯板层(31)的相临边连接处厚度不低于各板层的本体厚度。

7.根据权利要求1所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述地面围护体(1)、墙面围护体(2)和顶面围护体(3)内部设置有高纯无氧铜屏蔽层、低本底铅屏蔽层而构成复合屏蔽结构。

8.根据权利要求1所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体，其特征在于：所述顶面围护体(3)上方建造有二层实验室(6)，所述顶面聚乙烯板层(31)的外侧钢柱(22)上设置顶面第二道钢梁(35)和混凝土楼板(36)作为二层实验室(6)的楼面结构。

9.一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体的建造方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体的建造方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种深地实验室聚乙烯固体辐射屏蔽装置外围护体及建造方法，地面围护体包括铺设在聚乙烯屏蔽仓底部的大厚度地面聚乙烯板层，墙面围护体包括围设在聚乙烯屏蔽仓外周的大厚度墙面聚乙烯板层，墙面聚乙烯板层的外表面包覆有防火板层，墙面围护体的前面和侧面分别设置有出入口，各出入口分别为非贯通结构，顶面围护体包括铺设在聚乙烯屏蔽仓顶部的大厚度顶面聚乙烯板层，墙面聚乙烯板层的底部与地面聚乙烯板层外周连接、顶部与顶面聚乙烯板层的外周连接，围合构成固体辐射屏蔽舱，实现了在极深空间环境下的辐射屏蔽装置的防水、防火和内部洁净等，为屏蔽装置内部的实验提供环境条件。技术研发人员：周建军,熊灿,孟凌,王浩受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1