地下水封洞库混凝土密封塞及其参数确定方法与施工方法技术

本发明专利技术涉及一种地下水封洞库混凝土密封塞及其参数确定方法与施工方法，所述密封塞形状采用双圆台，密封塞的主要参数包括在施工巷道或竖井中的位置、长度、嵌入围岩的深度、两边锥体的角度、钢筋配置。所述密封塞施工方法包括：对密封塞位置及其前后各10m处进行注浆，开挖密封塞嵌入部分的岩体；安装模板；安装钢筋和其它预埋件；现场浇筑混凝土；完成密封塞的接触注浆；对密封塞中埋置的管道或人孔等空隙进行注浆回填；开展增强密封塞密封性能的其它工作。与现有技术相比，本发明专利技术的密封塞在能承受水、气压力的同时保证建设的经济性和良好的密封性。

【技术实现步骤摘要】
地下水封洞库混凝土密封塞及其参数确定方法与施工方法
本专利技术涉及地下水封洞库
，尤其是涉及地下水封洞库混凝土密封塞及其参数确定方法与施工方法。
技术介绍
地下水封洞库是指在低于地下水位的岩体中由人工挖掘形成的具有一定形状和容积的具有储藏功能的洞库群，是一种利用地下水密封技术储存石油、液化石油气的地下工程类型。地下水封洞库面临的最大问题是储存介质泄漏，会造成严重经济损失以及一系列安全问题。因此，在洞库开挖支护施工结束后需设置密封塞对施工巷道和竖井进行封闭，保证洞库的密闭性。地下水封洞库中的密封塞是保证洞库密封性最关键的工程结构之一。地下水封洞库密封塞的内容包括密封塞设计和密封塞施工，目前，关于介绍地下水封洞库密封塞设计及施工方面的专利极少，且集中于施工巷道密封塞结构组成的简单介绍，而密封塞设计中最重要的是密封塞长度、密封塞嵌入围岩的深度以及两边锥体的嵌入角度这几个参数的确定，其技术难点在于如何合理确定密封塞的各项参数，以保证密封塞能承受在洞库运营期间的水、气压力并具有良好的密闭性。地下水封洞库密封塞的工程量虽然不大，但其作为保证洞库密封性的关键工程结构，对密封标准的要求高，且施工工序复杂，竖井密封塞悬空、施工难度较大。已有的极少数技术专利只是简单地介绍了密封塞施工过程中需要的预埋件，缺少一套完整且具体的密封塞施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供地下水封洞库混凝土密封塞及其参数确定方法与施工方法，使得密封塞在能承受水、气压力的同时保证建设的经济性和良好的密封性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种地下水封洞库混凝土密封塞，包括设于竖井或施工巷道中的密封塞，所述密封塞由第一圆台和第二圆台的底面重合连接，形成双圆台结构；所述第一圆台的高度L1和第二圆台的高度L2满足以下圆台高度公式：式中，K为预设的安全系数；P1为作用在第二圆台侧表面的压力，P2为作用在第一圆台侧表面的压力；S为密封塞位置处施工巷道或竖井的断面面积；C为密封塞位置处施工巷道或竖井的断面周长；α为混凝土-岩石界面不规则性所产生的摩擦角；Pb表示混凝土的承载力；所述密封塞嵌入围岩的深度h满足：h>1m；所述第一圆台的斜度β1和第二圆台的斜度β2均满足：β1>20°，β2>20°。所述安全系数K取值范围为1.5-3.5。所述混凝土的承载力Pb满足以下公式：式中，fc为28天龄期后混凝土立方体试样的单轴抗压强度。所述密封塞在竖井或施工巷道中的位置距主洞室边界3-18m。竖井中的密封塞的配筋结构包括：周侧环向布置的竖井周侧钢筋、中部横竖交错布置的竖井横竖钢筋和由中心向外呈放射状布置的竖井径向钢筋；施工巷道中的密封塞的配筋结构包括：周侧环向布置的巷道周侧钢筋、上部由中心向外呈半圆放射状布置的巷道径向钢筋、下部横竖交错布置的巷道横竖钢筋和人孔周围呈放射状布置的巷道人孔钢筋。一种上述地下水封洞库混凝土密封塞的参数确定方法包括以下步骤：1)基于工程地质勘察资料，选择岩体质量等级满足要求的区域作为密封塞位置；2)根据圆台高度公式获取第一圆台的高度L1和第二圆台的高度L2，并对密封塞的长度L进行校核，满足以下公式：L＝L1+L2式中，参数C不大于0.35MPa/m，若满足校核要求，则执行步骤3)，若不满足校核要求，则重新设计；3)确定密封塞嵌入围岩的深度h、第一圆台的斜度β1和第二圆台的斜度β2；4)根据密封塞位置确定密封塞的配筋结构；5)对确定的密封塞进行安全性检验。所述步骤5)具体为：模拟密封塞的受力特征，获取密封塞作用于岩体界面上的载荷f及其相对于岩体界面垂直方向的角度θ，并通过下式计算出混凝土-岩体界面作用的正应力σn和剪应力τ：获取岩体抗压安全系数K1和混凝土-岩体界面的抗剪安全系数K2，满足以下公式：τm＝σntanφm+cm式中，σcn为混凝土-岩体界面附近岩体的单轴抗压强度；τm为混凝土-岩体界面附近岩体的抗剪强度，cm、为混凝土-岩体界面的内聚力、内摩擦角，若K1或K2小于1.5，则重新设计，反之则安全性检验合格。一种如上述地下水封洞库混凝土密封塞的施工方法包括以下步骤：S1：对密封塞位置及其前后区域进行注浆处理，待注浆效果发挥后，进行密封塞嵌入围岩部分的开挖；S2：进行混凝土模板安装，在安装过程中，配以安全的支撑系统；S3：进行包含钢筋的预埋件的安装；S4：采用强度不低于C30的混凝土进行现场浇筑，分层浇筑完成，并实时监测混凝土内部温度的动态变化；S5：待混凝土凝固到足够的强度后，进行拆模工作；S6：进行接触注浆工作，填充因混凝土干缩形成的混凝土与围岩间的空隙；S7：对混凝土密封塞中埋置的空隙进行注浆回填工作；S8：进行增强混凝土密封塞密封性能的工作。所述预埋件还包括冷却水管、温度计、排气管、注浆管和人孔；所述冷却水管采用外径为20-30mm的PPR管；所述排气管直径大于65-90mm，布置在密封塞的顶部，且数量不少于4根；所述注浆管的直径大于50mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提出了一种地下水封洞库混凝土密封塞设计方法，可通过计算确定密封塞的相关参数，克服以往密封塞设计上的盲目性，可作为密封塞施工标准，具有重要的指导意义。(2)本专利技术形成了一整套具体的密封塞施工方法，能确保密封塞在承受水、气压力的同时具有良好的密封性。(3)在保证洞库运营期密封塞安全使用的前提下，无需过长的密封塞来保证其使用效果，大幅降低工程成本和施工量，确保洞库建设的经济性。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术实施例中施工巷道密封塞位置图；图3为本专利技术实施例中竖井密封塞位置图；图4为本专利技术实施例中施工巷道密封塞左视图；图5为本专利技术实施例中施工巷道密封塞正视图；图6为本专利技术实施例中竖井密封塞左视图；图7为本专利技术实施例中竖井密封塞俯视图；图8为本专利技术实施例中施工巷道密封塞配筋图；图9为本专利技术实施例中竖井密封塞配筋图。图中，1-主洞室；2-施工巷道密封塞；3-施工巷道；4-竖井密封塞；5-竖井；6-注浆管；7-排气管；8-人孔；9-施工巷道密封塞凸起外边缘；10-施工巷道密封塞内边缘；11-竖井密封塞凸起外边缘；12-竖井密封塞内边缘；13-巷道径向钢筋；14-巷道周侧钢筋；15-巷道横竖钢筋；16-巷道人孔钢筋；17-竖井径向钢筋；18-竖井周侧钢筋；19-竖井横竖钢筋；A-第一圆台；B-第二圆台。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图2和图3所示，一种地下水封洞库混凝土密封塞包括设于竖井5或施工巷道3中的密封塞，密封塞在运营期两侧均会受到压力，故密封塞由第一圆台A和第二圆台B的底面重合连接，形成双圆台结构，密封塞的主要参数包括在施工巷道3或竖井5中的位置、密封塞长度L、密封塞嵌入围岩的深度h、两个圆台的斜度、密封塞的钢筋配置。如图1所示，一种上述地下水封洞库混凝土密封塞的参数确定方法包括以下步骤：1)基于工程地质勘察资料，选择岩体质量等级较高(即岩体质量等级满足要求)的区域作为密封塞位置，此位置应距主洞室1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，包括设于竖井或施工巷道中的密封塞，所述密封塞由第一圆台和第二圆台的底面重合连接，形成双圆台结构；所述第一圆台的高度L1和第二圆台的高度L2满足以下圆台高度公式：

【技术特征摘要】
1.一种地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，包括设于竖井或施工巷道中的密封塞，所述密封塞由第一圆台和第二圆台的底面重合连接，形成双圆台结构；所述第一圆台的高度L1和第二圆台的高度L2满足以下圆台高度公式：式中，K为预设的安全系数；P1为作用在第二圆台侧表面的压力，P2为作用在第一圆台侧表面的压力；S为密封塞位置处施工巷道或竖井的断面面积；C为密封塞位置处施工巷道或竖井的断面周长；α为混凝土-岩石界面不规则性所产生的摩擦角；Pb表示混凝土的承载力；所述密封塞嵌入围岩的深度h满足：h>1m；所述第一圆台的斜度β1和第二圆台的斜度β2均满足：β1>20°，β2>20°。2.根据权利要求1所述的地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，所述安全系数K取值范围为1.5-3.5。3.根据权利要求1所述的地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，所述混凝土的承载力Pb满足以下公式：式中，fc为28天龄期后混凝土立方体试样的单轴抗压强度。4.根据权利要求1所述的地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，所述密封塞在竖井或施工巷道中的位置距主洞室边界3-18m。5.根据权利要求1所述的地下水封洞库混凝土密封塞，其特征在于，竖井中的密封塞的配筋结构包括：周侧环向布置的竖井周侧钢筋、中部横竖交错布置的竖井横竖钢筋和由中心向外呈放射状布置的竖井径向钢筋；施工巷道中的密封塞的配筋结构包括：周侧环向布置的巷道周侧钢筋、上部由中心向外呈半圆放射状布置的巷道径向钢筋、下部横竖交错布置的巷道横竖钢筋和人孔周围呈放射状布置的巷道人孔钢筋。6.一种如权利要求1-5任一项所述地下水封洞库混凝土密封塞的参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于工程地质勘察资料，选择岩体质量等级满足要求的区域作为密封塞位置；2)根据圆台高度公式获取第一圆台的高度L1和第二圆台的高度L2，并对密封塞的长度L进行校核，满足以下公式：L＝L1+L2

【专利技术属性】
技术研发人员：曹洋兵，陈俊熙，黄真萍，邱冬冬，陈玉华，詹淦基，李尧，曾焕接，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35