地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置

技术领域

本发明涉及核电工程技术领域，特别是涉及一种地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置。

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。然而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全球核电产业又陷入了低谷。有鉴于此，国家对核电项目的审批更加严格和慎重，对核电厂的安全要求也提到了更高的地位。针对这种情况，地面核电站全部或部分置于地下的新型核电站布置结构为核电发展提供了新的思路。

就地下洞室群而言，水电站地下厂房洞室群已较常见，地下核电站洞室群的工程规模与水电地下厂房洞室群的工程规模也基本相当。但与水电站地下厂房洞室群相比较，可资利用的永久通道少，山体局部挖空率高，且核电工程对模块化要求程度高，故施工支洞的布置受到更多的限制。

如果地下核电站洞室群的施工支洞布置不当，容易影响主洞室的的稳定安全，同时造成施工不便，导致工期延误和投资增加。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种地下 核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置，具有里程短、安全性好、施工方便、投资省、模块化程度高的特点。

本发明提供的一种地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置，包括两个中轴线连线与山体纵深方向垂直的核反应堆厂房洞室，每个核反应堆厂房洞室两侧分别设有组合洞室与电气厂房洞室，两个组合洞室端部相连且布置方向与两个核反应堆厂房洞室的中轴线连线平行，两个电气厂房洞室布置方向与两个核反应堆厂房洞室中轴线连线平行，每个组合洞室与其对应的电气厂房洞室之间设有卸压洞室，两个组合洞室中各洞室外侧分别通过支交通洞与位于两个组合洞室外侧的侧交通洞相连，所述侧交通洞的两端分别与沿山体纵深方向布置的第一主交通洞和第三主交通洞相连，所述第一主交通洞与第三主交通洞分别位于两个组合洞室两个端面的外侧，所述第一主交通洞与第三主交通洞之间设有沿山体纵深方向布置、且与连在一起的两个组合洞室中部相连的第二主交通洞，所述第一主交通洞、第二主交通洞和第三主交通洞均与地表相通，所述核反应堆厂房洞室、组合洞室、电气厂房洞室和卸压洞室组成核岛厂房洞室群，所述核岛厂房洞室群各洞室的顶拱拱脚或顶拱端墙通过用于施工的顶层支洞体系与地表相通，所述核岛厂房洞室群各洞室的边墙或端墙墙底通过作为出渣通道的底层支洞体系与第一主交通洞、第二主交通洞和第三主交通洞相连。

在上述技术方案中，所述顶层支洞体系包括第一主支洞、第一核反应堆厂房洞室顶层支洞、第二核反应堆厂房洞室顶层支洞、第二主支洞、第三主支洞、第四主支洞、电气厂房顶层支洞、第一卸压洞顶层支洞和第二卸压洞顶层支洞，所述第一主支洞、第二主支洞、第三主支洞和第四主支洞均沿山体纵深方向布置、且均与地表相通，所述 第一主支洞的高程比第二主支洞、第三主支洞和第四主支洞的高程高，所述第一主支洞通过第一核反应堆厂房洞室顶层支洞和第二核反应堆厂房洞室顶层支洞分别与两个核反应堆厂房洞室的顶拱拱脚相连，所述第二主支洞和第四主支洞分别与连在一起的两个组合洞室两端的洞室顶拱端墙相连，所述第三主支洞与连在一起的两个组合洞室中部的的顶拱拱脚相连，所述第三主支洞的中段设有两条分别与两个电气厂房洞室顶拱端墙相连的电气厂房顶层支洞，所述第三主支洞上设有与一个卸压洞室顶拱拱脚相连的第一卸压洞顶层支洞，所述第四主支洞上设有与另一个卸压洞室顶拱拱脚相连的第二卸压洞顶层支洞，所述第一卸压洞顶层支洞位于电气厂房顶层支洞和组合洞室之间。

在上述技术方案中，所述顶层支洞体系中各顶层支洞纵坡均小于9％。

在上述技术方案中，所述底层支洞体系包括第一核反应堆厂房洞室底层支洞、第一组合洞室端部底层支洞、第一电气厂房底层支洞、组合洞室中段底层支洞、第一卸压洞底层支洞、第二核反应堆厂房洞室底层支洞、第二卸压洞底层支洞、第二组合洞室端部底层支洞和第二电气厂房底层支洞，所述第一主交通洞中段设有与一个电气厂房洞室端墙相连的第一电气厂房底层支洞，所述第二主交通洞中段设有与另一个电气厂房洞室端墙相连的第二电气厂房底层支洞，所述第二主交通洞通过第一核反应堆厂房洞室底层支洞和第一卸压洞底层支洞分别与一个核反应堆厂房洞室的边墙底部和一个卸压洞室的底部相连，所述第三主交通洞通过第二核反应堆厂房洞室底层支洞和第二卸压洞底层支洞分别与另一个核反应堆厂房洞室的边墙底部和另一个卸压洞室的底部相连，所述第一主交通洞通过第一组合洞室端部底层 支洞与连在一起的两个组合洞室一端的边墙底部相连，所述第二电气厂房底层支洞通过组合洞室中段底层支洞与连在一起的两个组合洞室中段的边墙底部相连，所述第二卸压洞底层支洞通过第二组合洞室端部底层支洞与连在一起的两个组合洞室另一端的边墙底部相连。

在上述技术方案中，所述底层支洞体系中各底层支洞纵坡均小于15％。

在上述技术方案中，所述每个组合洞室包括依次纵向连接的第一安全厂房洞室、核燃料厂房洞室、第二安全厂房洞室和核辅助厂房洞室，其中一个组合洞室的核辅助厂房洞室与另一个组合洞室的第一安全厂房洞室相连，所述第一组合洞室端部底层支洞与位于两个组合洞室端部的第一安全厂房洞室的边墙底部相连，所述组合洞室中段底层支洞与位于两个组合洞室中段的核辅助厂房洞室的边墙底部相连，所述第二组合洞室端部底层支洞与位于两个组合洞室另一端的核辅助厂房洞室的边墙底部相连；所述第二主支洞与位于两个组合洞室端部的第一安全厂房洞室的顶拱端墙相连，所述第四主支洞与位于两个组合洞室端部的核辅助厂房洞室的顶拱端墙相连，所述第三主支洞与位于两个组合洞室中段的核辅助厂房洞室的顶拱拱脚相连。

在上述技术方案中，每个核反应堆厂房洞室与其对应的电气厂房洞室之间通过与地表相连的主蒸汽通道相连，两个核反应堆厂房洞室均设有对应的设备通道与地表相通。

本发明地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置，具有以下有益效果：本发明充分利用±0m高程的主交通洞设置各厂房洞室的底层支洞作为出渣通道，并从山外另设通往各厂房洞室的顶层支洞作为施工通道，各厂房洞室即可以最少的施工通道按溜井法组织施工(所谓溜井法是在开挖区上下通道之间竖向设置溜 渣井，上面通道作为施工通道，施工中产生的渣滓通过溜渣井进入下面通道运出施工场所)。所以各厂房洞室均只设顶层和底层共两层支洞。所述顶层支洞体系通至各厂房顶拱。所述底层支洞体系通至各厂房墙底。由于卸压洞室的底高程与主交通洞高程相差达20m，难以布置合适纵坡的底层支洞，故以卸压洞底层支洞先水平通至卸压洞室中轴处，再在施工过程中通过设溜渣竖井与卸压洞室底部衔接。

由核辅助厂房洞室、第二安全厂房洞室、核燃料厂房洞室和第一安全厂房洞室连成的组合洞室、核反应堆厂房洞室、电气厂房洞室以及卸压洞室，其底层设置的底层支洞均由主交通洞引出。由核辅助厂房洞室、第二安全厂房洞室、核燃料厂房洞室和第一安全厂房洞室连成的组合洞室、电气厂房洞室以及卸压洞室，其顶层设置的顶层支洞均由第二主支洞、第三主支洞和第四主支洞引出。

所述核反应堆厂房洞室的顶拱最高，立面上和平面上都无法与其他洞室共用施工通道，故单独设第一主支洞，再分岔引出两条核反应堆厂房洞室顶层支洞分别通至两个核反应堆厂房洞室的拱脚高程处。

本发明按溜井法施工设置的施工通道最少，具有里程短、安全性好、施工方便、投资省、模块化程度高的优点，满足了施工的总体要求。

附图说明

图1为本发明地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置中与底层支洞体系相关的结构示意图；

图2为本发明地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置中组合洞室、电气厂房洞室和卸压洞室及其相关的顶层支洞体系的结构示意图；

图3为本发明地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深 方向的施工布置中核反应堆厂房洞室及其相关的顶层支洞体系的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

参见图1至图3，本发明地下核电站核岛厂房地下洞室群垂直于山体纵深方向的施工布置，包括核反应堆厂房洞室1、组合洞室、电气厂房洞室2、卸压洞室7、第一主交通洞8、第二主交通洞9、第三主交通洞10、顶层支洞体系、底层支洞体系、主蒸汽通道11、设备通道12、支交通洞13和侧交通洞14。

所述核反应堆厂房洞室1为两个，两个核反应堆厂房洞室1的中轴线连线与山体纵深方向垂直，每个核反应堆厂房洞室1两侧分别设有组合洞室与电气厂房洞室2。两个组合洞室端部相连且布置方向与两个核反应堆厂房洞室1的中轴线连线平行，两个电气厂房洞室2布置方向与两个核反应堆厂房洞室1中轴线连线平行。每个组合洞室与其对应的电气厂房洞室2之间设有卸压洞室7，两个组合洞室中各洞室外侧分别通过支交通洞13与位于两个组合洞室外侧的侧交通洞14相连。所述侧交通洞14的两端分别与沿山体纵深方向布置的第一主交通洞8和第三主交通洞10相连，所述第一主交通洞8与第三主交通洞10分别位于两个组合洞室两个端面的外侧。所述第一主交通洞8与第三主交通洞10之间设有沿山体纵深方向布置、且与连在一起的两个组合洞室中部相连的第二主交通洞9，所述第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10均与地表相通。所述核反应堆厂房洞室1、组合洞室、电气厂房洞室2和卸压洞室7组成核岛厂房洞室群，所述核岛厂房洞室群各洞室的顶拱拱脚或顶拱端墙通过用于施 工的顶层支洞体系与地表相通，所述核岛厂房洞室群各洞室的边墙或端墙墙底通过作为出渣通道的底层支洞体系与第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10相连。

所述每个组合洞室包括依次纵向连接的第一安全厂房洞室3、核燃料厂房洞室4、第二安全厂房洞室5和核辅助厂房洞室6，其中一个组合洞室的核辅助厂房洞室6与另一个组合洞室的第一安全厂房洞室3相连。

所述顶层支洞体系包括第一主支洞41、第一核反应堆厂房洞室顶层支洞42、第二核反应堆厂房洞室顶层支洞43、第二主支洞31、第三主支洞32、第四主支洞33、电气厂房顶层支洞34、第一卸压洞顶层支洞35和第二卸压洞顶层支洞36。所述第一主支洞41、第二主支洞31、第三主支洞32和第四主支洞33均沿山体纵深方向布置、且均与地表相通，所述第一主支洞41的高程比第二主支洞31、第三主支洞32和第四主支洞33的高程高。所述第一主支洞41通过第一核反应堆厂房洞室顶层支洞42和第二核反应堆厂房洞室顶层支洞43分别与两个核反应堆厂房洞室1的顶拱拱脚相连。所述第二主支洞31与位于两个组合洞室端部的第一安全厂房洞室3的顶拱端墙相连，所述第四主支洞33与位于两个组合洞室端部的核辅助厂房洞室6的顶拱端墙相连，所述第三主支洞32与位于两个组合洞室中段的核辅助厂房洞室6的顶拱拱脚相连。所述第三主支洞32的中段设有两条分别与两个电气厂房洞室2顶拱端墙相连的电气厂房顶层支洞34。所述第三主支洞32上设有与一个卸压洞室7顶拱拱脚相连的第一卸压洞顶层支洞35，所述第四主支洞33上设有与另一个卸压洞室7顶拱拱脚相连的第二卸压洞顶层支洞36，所述第一卸压洞顶层支洞35位于电气厂房顶层支洞34和组合洞室之间。所述顶层支洞体系中各 顶层支洞纵坡均小于9％，以满足无轨运输要求。

所述底层支洞体系包括第一核反应堆厂房洞室底层支洞21、第一组合洞室端部底层支洞22、第一电气厂房底层支洞23、组合洞室中段底层支洞24、第一卸压洞底层支洞25、第二核反应堆厂房洞室底层支洞26、第二卸压洞底层支洞27、第二组合洞室端部底层支洞28和第二电气厂房底层支洞29。所述第一主交通洞8中段设有与一个电气厂房洞室2端墙相连的第一电气厂房底层支洞23，所述第二主交通洞9中段设有与另一个电气厂房洞室2端墙相连的第二电气厂房底层支洞29。所述第二主交通洞9通过第一核反应堆厂房洞室底层支洞21和第一卸压洞底层支洞25分别与一个核反应堆厂房洞室1的边墙底部和一个卸压洞室7的底部相连，所述第三主交通洞10通过第二核反应堆厂房洞室底层支洞26和第二卸压洞底层支洞27分别与另一个核反应堆厂房洞室1的边墙底部和另一个卸压洞室7的底部相连。所述第一主交通洞8通过第一组合洞室端部底层支洞22与位于两个组合洞室端部的第一安全厂房洞室3的边墙底部相连，所述第二电气厂房底层支洞29通过组合洞室中段底层支洞24与位于两个组合洞室中段的核辅助厂房洞室6的边墙底部相连，所述第二卸压洞底层支洞27通过第二组合洞室端部底层支洞28与位于两个组合洞室另一端的核辅助厂房洞室6的边墙底部相连。所述底层支洞体系中各底层支洞纵坡均小于15％，以满足无轨运输要求。

每个核反应堆厂房洞室1与其对应的电气厂房洞室2之间通过与地表相连的主蒸汽通道11相连，两个核反应堆厂房洞室1均设有对应的设备通道12与地表相通。所述主蒸汽通道11和设备通道12均可作为施工通道。

本实施例的地下核电站采用双堆CUP600布置，采用溜井法组织 地下厂房洞室开挖，即从上部工作面组织开挖，通过出渣井溜渣从底部工作面组织出渣。按溜井法组织施工可以最少的施工通道满足施工要求，故本发明各厂房洞室只需设置顶层和底层两层支洞体系：底层支洞可充分利用已有的永久通道第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10分岔布置；顶层支洞可通过第一主支洞41、第二主支洞31、第三主支洞32和第四主支洞33分岔布置，这有利于减少支洞的施工工程量。底层支洞体系和顶层支洞体系与周围洞室均保持适当的间距，以保证洞室群稳定安全。开挖的支洞少、里程短，投资就省，同时支洞少、里程短、间距合适，整个工程的安全性也会更好；由于双堆CUP600地下核电站布置核岛厂房洞室群已做到模块化设计，故本发明结构的设计与施工可做到模块化。具体实施如下：

由于作为永久通道的第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10以及可做为通道的主蒸汽通道11均布置在±0m高程，而各厂房洞室底高程均与此有较大的高差：比如核反应堆厂房洞室1底高程为－9.0m，组合洞室底高程为－12.5m，电气厂房洞室2底高程为－12.5m，卸压洞室底高程为+20.0m，所以在平面与立面上均不能直接利用作为永久通道的第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10以及可做为通道的主蒸汽通道11。为满足各洞室底部的开挖出渣要求，需要布置底层支洞至各洞室底部；同时，为减小山体挖空率，减小影响各洞室稳定的不利因素，并减小底层支洞工程费用，不单独设底层主支洞，而是充分利用永久通道，由第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10分岔引出布置各底层支洞21、22、23、24、25、26、27和28通至各洞室底高程处。其中，由于卸压洞室7的底高程与主交通洞高程相差达20m，难以布置合适纵坡的底层支洞，故以卸压洞底层支洞25，27先水平通至卸压洞室7中轴处， 再在施工过程中通过设溜渣竖井与卸压洞室7底部衔接。以上各底层支洞纵坡均小于15％，满足无轨运输要求。

由于各厂房洞室顶高程较高且高矮不一：比如核反应堆厂房洞室1顶高程为+78.0m，组合洞室顶高程为+57.85m，电气厂房洞室2顶高程为+46.8m，卸压洞室顶高程为+62.0m，所以在平面与立面上均不能利用永久通道第一主交通洞8、第二主交通洞9和第三主交通洞10，另外设备通道12的高程为+20.0m，与各洞室的高差过大，故需要另设顶层支洞至各厂房顶拱拱脚或顶拱端墙。由于核反应堆厂房洞室1顶拱最高，立面上和平面上都无法与其他洞室共用施工通道，故单独设第一主支洞41，再分岔引出第一核反应堆厂房洞室顶层支洞42和第二核反应堆厂房洞室顶层支洞43分别通至对应的核反应堆厂房洞室1高程为+65.0m的顶拱拱脚处。组合洞室、电气厂房洞室2、卸压洞室7虽顶高程不同，但在立面上的高差较小，此三类洞室共用第三主支洞32、第四主支洞33，由两个主支洞分岔设电气厂房顶层支洞34、第一卸压洞顶层支洞35和第二卸压洞顶层支洞36，与第二主支洞31分别通至各洞室拱脚高程处。其中，从第二主支洞31、第三主支洞32和第四主支洞33分别通至高程为+48.0m的组合洞室顶拱拱脚或顶拱端墙；从第三主支洞32分岔设电气厂房顶层支洞34通至电气厂房洞室2高程为+37.0m的顶拱拱脚处；从第三主支洞32和第四主支洞33分别分岔设第一卸压洞顶层支洞35和第二卸压洞顶层支洞36通至两个卸压洞室7高程为+52.0m的顶拱拱脚处。由于双堆布置的两个组合洞室共包括八个相连的厂房，轴线较长，故特别布置了第二主支洞31、第三主支洞32和第四主支洞33与第一组合洞室端部底层支洞22、组合洞室中段底层支洞24和第二组合洞室端部底层支洞28，以增加工作面，平衡工期，并利于顶拱快速支护以保证 顶拱施工期稳定安全。其中各顶层支洞纵坡均小于9％，满足无轨运输要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。