地下储气库衬砌横缝填缝方法及地下储气库

技术领域

本发明涉及地下储气技术领域，具体而言，涉及一种地下储气库衬砌横缝填缝方法及地下储气库。

背景技术

利用地下储气库储气具有储存量大、使用年限长、安全系数高等优点，其中，地下储气库一般在储气库围岩设置混凝土层作为衬砌，以对围岩起到支护和密封作用，由于地下储气库的温度变化范围广，可在0℃～100℃之间变化，导致混凝土衬砌会沿地下储气库的纵向产生胀缩变形，影响混凝土衬砌与围岩之间的粘结性能，并形成接触裂缝，影响衬砌的使用性能；为消除混凝土衬砌因温度变化引起的热胀冷缩变形对衬砌结构应力和变形的影响，一般会在衬砌中沿地下储气库纵向设置横缝，并在横缝处回填回填件，然而现有回填件对横缝的封堵密封性较差，导致衬砌失去对储气库围岩密封的作用，地下储气库的气密封相应较差。

发明内容

本发明的目的包括提供一种地下储气库衬砌横缝填缝方法及地下储气库，以解决现有地下储气库中回填件对横缝的封堵密封性较差，导致衬砌失去对储气库围岩密封的作用，地下储气库的气密封相应较差的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种地下储气库衬砌横缝填缝方法，包括以下步骤：确定多个回填件相对储气库围岩的位置，且多个回填件将所述储气库围岩分隔为多个填充区；在所述填充区填充混凝土，所述混凝土凝固后形成混凝土衬砌。

可选地，所述混凝土衬砌包括第一衬砌，所述回填件包括第一回填体，所述填充区包括第一填充槽，所述确定多个回填件相对储气库围岩的位置的步骤包括：将多个所述第一回填体固定于所述储气库围岩；

多个所述第一回填体将所述储气库围岩分隔为多个所述第一填充槽；

所述在所述填充区填充混凝土得到混凝土衬砌的步骤包括：向所述第一填充槽喷混凝土，所述混凝土凝固后形成所述第一衬砌。

可选地，所述混凝土衬砌包括第二衬砌，所述回填件包括第二回填体，所述填充区包括第二填充槽，所述第二衬砌通过模筑法浇筑，所述确定多个回填件相对储气库围岩的位置的步骤包括：将所述第二回填体固定于浇筑模板；

所述第二回填体将所述储气库围岩分隔为多个所述第二填充槽；

在所述第二填充槽安装钢筋网片后，向所述第二填充槽浇筑混凝土，所述混凝土凝固后得到所述第二衬砌；

从浇筑模板拆下所述第二回填体，并取下浇筑模板。

可选地，所述回填件包括可塑状态的黏土基体和包覆于所述黏土基体外壁的包覆涂层，所述黏土基体由黏土粉末加水混合而成。

可选地，所述黏土基体的含水率为其塑限含水率与液限含水率的中位值。

可选地，所述黏土粉末为高岭土或膨润土。

可选地，所述包覆涂层包括单组分聚脲涂层，且所述单组分聚脲涂层由单组分聚脲经涂刷或喷涂于所述黏土基体的外壁固化成膜形成；

或，所述包覆涂层包括双组分聚脲涂层，且所述双组份聚脲涂层由双组分聚脲经喷涂于所述黏土基体的外壁固化成膜形成。

可选地，所述黏土基体宽2cm～3cm；和/或，所述包覆涂层厚2mm～3mm。

本发明还提供了一种地下储气库，包括混凝土衬砌和回填件，所述混凝土衬砌铺设于储气库围岩，且所述混凝土衬砌包括多个砌块，沿所述储气库围岩的纵向，相邻所述砌块之间形成横缝，所述回填件通过上述地下储气库衬砌横缝填缝方法填充于所述横缝内。

可选地，所述地下储气库还包括密封层，所述密封层隔挡于所述混凝土衬砌的表面。

本发明提供的地下储气库衬砌横缝填缝方法，修筑混凝土衬砌的过程中，将回填件作为隔挡得到横缝的构件相对固定于储气库围岩，多个回填件将储气库围岩内侧区域分隔为多个填充区，在填充区内填充混凝土，混凝土凝固的过程中，与回填件的侧壁紧密凝结在一起；混凝土完全凝固后，每个填充区内形成一块砌块，相邻砌块之间在回填件的分隔作用下存在间隙，该间隙即为横缝，回填件嵌于横缝内，且与两侧的砌块紧密连接，从而完成地下储气库衬砌及回填件的修筑。使用上述衬砌横缝填缝方法，一方面，回填件作为混凝土衬砌的修筑构件，混凝土衬砌修筑完成后，无需取下回填件，从而提高混凝土衬砌修筑的便捷性，且减少拆卸构件时对混凝土衬砌造成的破坏，确保混凝土衬砌对储气库围岩的支护稳定性；另一方面，混凝土衬砌凝固的过程能够与回填件凝结紧密连接，回填件与相邻砌块的连接密封性较高，相应对横缝的封堵密封性及牢固性均大大提高，从而提高混凝土衬砌对储气库围岩的隔挡密封性，进而提高地下储气库的气密封，减少地下储气库储存气体时的气体逃逸量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的地下储气库的纵向剖视图；

图2为图1中地下储气库纵向剖视面的局部放大图；

图3为本发明提供的地下储气库中回填件的截面图。

附图标记说明：

100-储气库围岩；200-回填件；210-第一回填体；220-第二回填体；230-黏土基体；240-包覆涂层；300-混凝土衬砌；310-第一衬砌；320-第二衬砌；410-第一横缝；420-第二横缝；500-密封层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种地下储气库，如图1所示，包括混凝土衬砌300和回填件200，混凝土衬砌300铺设于储气库围岩100，且混凝土衬砌300包括多个砌块，沿储气库围岩100的纵向，相邻砌块之间形成横缝，回填件200填充于横缝内。其中，混凝土衬砌300能够对储气库围岩100起到支护作用，相邻砌块之间留有横缝，地下储气库内温度变化时，该横缝可以作为砌块冷热形变的调节间隙，以减少混凝土衬砌受冷断裂或受热挤压形变情况的发生；具有一定弹性的回填件200填充于横缝内，使用过程中，回填件200能够随横缝宽度的变化而形变，始终保持填满横缝，相应对相邻砌块之间的间隙起到封堵密封作用，从而使得混凝土衬砌在起到支护作用的基础上，还能够近似密封地隔挡于储气库围岩100内侧起到密封作用，进而提高地下储气库的储气气密性。

具体地，为实现上述回填件200对横缝的填充，本实施例提供一种地下储气库衬砌横缝填缝方法，包括以下步骤：确定多个回填件200相对储气库围岩100的位置，且多个回填件200将储气库围岩100分隔为多个填充区；在填充区填充混凝土，混凝土凝固后形成混凝土衬砌300。

本实施例提供的地下储气库衬砌横缝填缝方法，修筑混凝土衬砌300的过程中，将回填件200作为隔挡得到横缝的构件相对固定于储气库围岩100，多个回填件200将储气库围岩100内侧区域分隔为多个填充区，在填充区内填充混凝土，混凝土凝固的过程中，与回填件200的侧壁紧密凝结在一起；混凝土完全凝固后，每个填充区内形成一块砌块，相邻砌块之间在回填件200的分隔作用下存在间隙，该间隙即为横缝，回填件200嵌于横缝内，且与两侧的砌块紧密连接，从而完成地下储气库衬砌及回填件200的修筑。使用上述衬砌横缝填缝方法，一方面，回填件200作为混凝土衬砌300的修筑构件，混凝土衬砌300修筑完成后，无需取下回填件200，从而提高混凝土衬砌300修筑的便捷性，且减少拆卸构件时对混凝土衬砌300造成的破坏，确保混凝土衬砌300对储气库围岩100的支护稳定性；另一方面，混凝土衬砌300凝固的过程能够与回填件200凝结紧密连接，回填件200与相邻砌块的连接密封性较高，相应对横缝的封堵密封性及牢固性均大大提高，从而提高混凝土衬砌300对储气库围岩100的隔挡密封性，进而提高地下储气库的气密封，减少地下储气库储存气体时的气体逃逸量。

具体地，本实施例中，如图2所示，混凝土衬砌300包括第一衬砌310，回填件200包括第一回填体210，填充区包括第一填充槽，确定多个回填件200相对储气库围岩100的位置的步骤包括：将多个第一回填体210固定于储气库围岩100；多个第一回填体210将储气库围岩100分隔为多个第一填充槽。在填充区填充混凝土得到混凝土衬砌300的步骤包括：向第一填充槽喷混凝土，混凝土凝固后形成第一衬砌310。这里是混凝土衬砌300的一种具体形式，其中，第一回填体210直接固定于储气库围岩100的岩壁，以确定第一回填体210相对储气库围岩100的位置，多个第一回填体210与储气库围岩100的岩壁共同围成多个第一填充槽，每个第一填充槽内形成一个填充区；然后向第一填充槽内喷入混凝土，混凝土凝固后形成第一衬砌310。其中，第一衬砌310铺设于储气库围岩100的岩壁，且第一回填体210能够对第一衬砌310相邻砌块之间的第一横缝410起到密封封堵作用，第一衬砌310在实现对储气库围岩100支护作用的基础上，能够确保其对储气库围岩100内侧的密封作用，从而确保地下储气库的气密性；此外，第一衬砌310由喷涂的混凝土凝固形成，还能够对储气库围岩100起到找平效果。具体地，第一回填体210可以通过铆钉铆接于储气库围岩100的岩壁，或通过其他固定件固定于储气库围岩100的岩壁。具体地，第一衬砌310的厚度可以为5cm～10cm。

具体地，本实施例中，如图2所示，混凝土衬砌300还可以包括第二衬砌320，回填件200包括第二回填体220，填充区包括第二填充槽，第二衬砌320通过模筑法浇筑，确定多个回填件200相对储气库围岩100的位置的步骤包括：将第二回填体220固定于浇筑模板；第二回填体220将储气库围岩100分隔为多个第二填充槽；在第二填充槽安装钢筋网片后，向第二填充槽浇筑混凝土，混凝土凝固后得到第二衬砌320；从浇筑模板拆下第二回填体220，并取下浇筑模板。在第一衬砌310的内侧设置第二衬砌320，第二衬砌320通过模筑法浇筑而成，修筑过程中，浇筑模板安装于地下储气库内，然后将第二回填体220固定于浇筑模板，第二回填体220在浇筑模板的支撑作用下贴合于第一衬砌310的表面，从而确定第二回填体220相对储气库围岩100的位置，多个第二回填体220与第一衬砌310共同围成多个第二填充槽，且浇筑模板能够对第二填充槽的槽口起到封堵作用，即第一衬砌310、第二回填体220和浇筑模板能够共同围成多个填充腔，每个填充腔为一个填充区，向填充腔内浇筑混凝土，混凝土凝固的过程中，与第一衬砌310的内壁、第二回填体220的侧壁凝结紧密连接；混凝土完全凝固后，拆开第二回填体220与浇筑模板的连接，并将浇筑模板取下即可。第二衬砌320隔挡于第一衬砌310内侧，且第二回填体220能够密封封堵第二衬砌320相邻砌块之间的第二横缝420，从而使得第二衬砌320能够对储气库围岩100起到二次支护作用，提高混凝土衬砌300对储气库围岩100的支护牢固度；并且，第二衬砌320和第一衬砌310能够对储气库围岩100起到双重密封作用，从而进一步提高地下储气库的气密性。

其中，第二衬砌320通过模筑法浇筑形成于第一衬砌310的表面，且第二衬砌320内支撑有钢筋网片，从而提高第二衬砌320对储气库围岩100的支护强度和稳定性；具体地，第二衬砌320的厚度可以大于第一衬砌310。较佳地，第二回填体220的设置位置与第一回填体210的设置位置可以相对应，则第一衬砌310的砌块与第二衬砌320的砌块也相应一一对应，修筑第二衬砌320时，第二衬砌320的砌块能够与第二衬砌320的砌块一一对应凝结于一起，则第一衬砌310和第二衬砌320受冷热影响变形式，凝结于一起的第一衬砌310的砌块与第二衬砌320的砌块能够近似同步形变，从而确保两砌块的连接，并相应提高混凝土衬砌300对储气库围岩100的支护稳定性。

本实施例中，如图3所示，回填件200可以包括可塑状态的黏土基体230和包覆于黏土基体230外壁的包覆涂层240，黏土基体230由黏土粉末加水混合而成。这里是回填件200与材质相关的一种具体形式，黏土粉末加水混合得到可塑的黏土基体230，此时的黏土基体230具有可塑性，能够发生形变并具有较好的回弹性；在黏土基体230的外壁涂覆包覆涂层240，包覆涂层240能够隔绝黏土基体230与外界的接触，从而保持黏土基体230的含水率，使其保持较好的可塑性和回弹性；此外，由于黏土基体230为无机非金属材料，含水率一定的情况下，其可塑性和回弹性受温度影响较小，相应具有抗老化、耐久性强的特点。因此使用该回填件200封堵混凝土衬砌300的横缝，混凝土衬砌300随温度发生形变时，回填件200始终能够随横缝发生形变以对其进行密封封堵，且使用寿命长，能够长期保持可塑性和回弹性，从而有效减少地下储气库的维护操作及费用。具体地，回填件200的第一回填体210和第二回填体220均可以采用上述形式。

可选地，本实施例中，黏土基体230的含水率可以为其塑限含水率与液限含水率的中位值。根据黏土粉末的材质确定其塑限含水量和液限含水率，制作黏土基体230时，黏土基体230的含水率取其塑限含水率与液限含水率的中位值，该含水率的黏土基体230具有较佳的可塑性和回弹性，从而使得回填件200能够随横缝宽度的变化而同步形变，相应确保回填件200对横缝的封堵密封性。具体地，本实施例中，黏土粉末可以选用高岭土或膨润土。

具体地，本实施例中，包覆涂层240可以包括单组分聚脲涂层，且单组分聚脲涂层由单组分聚脲经涂刷或喷涂于黏土基体230的外壁固化成膜形成。单组分聚脲涂层作为包覆涂层240，在实现保持黏土基体230含水率的基础上，还能够提高黏土基体230的强度以及抗形变能力，使其保持较好的回弹性，以确保其对横缝的封堵密封性；其中，单组分聚脲由混合聚醚进行脱水，加入二异氰酸酯与各种助剂进行环氧改性制成。

包覆涂层240除选用单组分聚脲涂层外，包覆涂层240还可以包括双组分聚脲涂层，且双组份聚脲涂层由双组分聚脲经喷涂于黏土基体230的外壁固化成膜形成。双组分聚脲涂层作为包覆涂层240，在实现保持黏土基体230含水率的基础上，也能够提高黏土基体230的强度以及抗形变能力，使其保持较好的回弹性，以确保其对横缝的封堵密封性；其中，双组分聚脲包括混合的甲、乙两组分，甲组分是以聚醚树脂和二异氰酸酯等原料，经过聚合反应制成的含有二异氰酸酯基(-NOC)的巨氨基甲酸酯预聚物；乙组分由胶联剂、促进剂、增韧剂、增粘剂、防霉剂、填充剂和稀释剂等混合加工而成。

具体地，本实施例中，黏土基体230的宽度可以为2cm～3cm；包覆涂层240的厚度可以为2mm～3mm。黏土基体230的宽度与横缝的宽度一致，横缝的宽度范围也为2cm～3cm，黏土基体230的高度决定混凝土衬砌300的高度；在黏土基体230的外壁涂覆2mm～3mm厚度的包覆涂层240，该厚度的包覆涂层240作为保护层能够对其内的黏土基体230起到有效隔绝效果，且能够有效提高黏土基体230的强度以及抗形变能力。

本实施例中，如图1和图2所示，地下储气库还可以包括密封层500，密封层500隔挡于混凝土衬砌300的表面。密封层500密封隔挡于混凝土衬砌300的表面，设置第二衬砌320时，密封层500密封隔挡于第二衬砌320的内侧，对地下储气库进行第一层密封，第二衬砌320进行第二层密封，第一衬砌310进行第三层密封，从而进一步提高地下储气库的气密性，减少储存的气体向外的渗漏。具体地，密封层500可以由钢板、橡胶板或塑料板等铺设于混凝土衬砌300的内侧形成。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。