[發(fā)明專利]地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂中空環(huán)向開挖結(jié)構(gòu)及開挖方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710503108.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN107288654A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張治軍;蘇利軍;張春燕;朱學(xué)賢;熊新宇;李鋒;王翔;段寅;岳朝俊;高昂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21D9/14
• 分類號(hào): E21D9/14;E21D9/00;E21D11/18
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 陳家安,劉琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種在核電站開發(fā)建設(shè)中的地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂中空環(huán)向開挖結(jié)構(gòu)及開挖方法。

背景技術(shù)

我國(guó)在“十二五”能源規(guī)劃中提出，要加快推進(jìn)核電建設(shè)。在日本福島核事故的影響下，剛從切爾諾貝利陰影中走出的核電產(chǎn)業(yè)又陷入了低谷。國(guó)家對(duì)核電項(xiàng)目的審批更加嚴(yán)格和慎重，對(duì)核電廠的安全性要求更高。于是，將地面核電站全部或核島部分置于地下的新型地下核電站將為核電發(fā)展提供新的途徑。

我國(guó)目前研究的第三代商業(yè)地下核電站洞室群，其核反應(yīng)堆洞室穹頂開挖跨度達(dá)到約48m，遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)外已有的地下核電站開挖跨度，也大于國(guó)內(nèi)外已有水電站地下洞室的開挖跨度，因此，其開挖工藝是地下核電站可行性的關(guān)鍵內(nèi)容之一。

大跨度地下洞室開挖過(guò)程中，其頂拱穩(wěn)定安全是關(guān)鍵。類似穹頂結(jié)構(gòu)，在部分水電站地下調(diào)壓井中曾有應(yīng)用，其開挖施工工藝也是在探索中應(yīng)用：直接由直徑一端點(diǎn)向?qū)?cè)全面推進(jìn)；或先沿直徑方向打通導(dǎo)洞，再通過(guò)導(dǎo)洞兩側(cè)擴(kuò)挖成形；或先沿穹頂內(nèi)輪廓打向上盤旋的導(dǎo)洞，再通過(guò)導(dǎo)洞自上而下擴(kuò)挖成形；或先沿半徑打?qū)Ф粗林行模酉蛏蠈?dǎo)洞至頂拱，再自下而上擴(kuò)挖成形；或扇形對(duì)稱擴(kuò)挖成型。這些開挖工藝可歸納為兩類：垂直向分部向前推進(jìn)或左右推進(jìn)或水平向分層推進(jìn)；且這些開挖工藝主要用于一般跨度穹頂施工，不適應(yīng)與超大跨度穹頂?shù)拈_挖。

地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂開挖如其開挖工藝不當(dāng)，容易引起工期延誤、質(zhì)量失控、投資增加、嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種程序簡(jiǎn)單、施工方便、安全可靠的地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂中空環(huán)向開挖結(jié)構(gòu)及開挖方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂中空環(huán)向開挖結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于，包括位于穹頂中心下方的中空導(dǎo)洞，所述中空導(dǎo)洞由穹頂輪廓巖面中部沿豎直方向延伸至穹頂輪廓拱腳所在的水平面，所述中空導(dǎo)洞與洞室?guī)r體之間設(shè)置有開挖接露面，所述穹頂輪廓巖面與中空導(dǎo)洞之間設(shè)置有一條施工通道，所述施工通道從穹頂外邊緣沿直徑方向向中空導(dǎo)洞延伸，并與中空導(dǎo)洞連通。

進(jìn)一步地，所述施工通道位于穹頂輪廓拱腳所在的水平面上，將施工通道設(shè)置于穹頂內(nèi)部，節(jié)省開挖施工工作量。

更進(jìn)一步地，所述中空導(dǎo)洞橫截面呈弧形，所述施工通道橫截面呈矩形，易于施工作業(yè)。所述中空導(dǎo)洞與施工通道之間的夾角為90°，易于施工過(guò)程中的通行與運(yùn)輸。

更進(jìn)一步地，所述施工通道與洞室?guī)r體之間設(shè)置有施工通道掌子面。所述施工通道掌子面上設(shè)置有臨時(shí)支護(hù)，用于隨時(shí)監(jiān)護(hù)施工對(duì)巖體帶來(lái)的變形、破壞和其他影響。

一種應(yīng)用于上述地下核反應(yīng)堆洞室超大跨度穹頂中空環(huán)向開挖結(jié)構(gòu)的開挖方法，其特殊之處在于，包括如下步驟：

1)開挖施工通道：由穹頂一外邊緣處沿直徑方向向穹頂中心下方開挖，形成施工通道；

2)開挖中空導(dǎo)洞：由所述施工通道盡頭、穹頂中心下方豎直向上開挖，直至穹頂輪廓巖面，形成中空導(dǎo)洞；

3)沿所述中空導(dǎo)洞)呈環(huán)形擴(kuò)挖至穹頂邊緣，直至形成完整穹頂。

優(yōu)選地，所述步驟3)采用從中間向外部呈閃狀環(huán)形開挖的施工方法。閃狀環(huán)形開挖的施工方式形成成倍增大的工作面，，工序間干擾小，加快施工速度。

優(yōu)選地，所述步驟1)中施工通道與洞室?guī)r體之間設(shè)置施工通道掌子面，在所述施工通道掌子面上設(shè)置臨時(shí)支護(hù)。通過(guò)臨時(shí)支護(hù)隨時(shí)監(jiān)護(hù)巖體發(fā)生變形、破壞的情況，以調(diào)整施工措施。

優(yōu)選地，所述步驟2)中中空導(dǎo)洞與洞室?guī)r體之間設(shè)置開挖接露面，在所述開挖接露面上設(shè)置臨時(shí)支護(hù)。通過(guò)臨時(shí)支護(hù)隨時(shí)監(jiān)護(hù)巖體發(fā)生變形、破壞的情況，以調(diào)整施工措施。

本發(fā)明先沿施工通道向穹頂內(nèi)部施工，施工到中空導(dǎo)洞后，呈環(huán)形狀向徑向外部開挖，是一種從中間向外部呈閃狀依次開挖的方式，可形成較大的工作面進(jìn)行作業(yè)，其工序間干擾小，可提高施工效率和施工安全。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、減小施工過(guò)程中對(duì)穹頂中心巖體的變形、破壞，保證開挖過(guò)程中穹頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高施工質(zhì)量；

2、最先形成工程中最脆弱的穹頂中心結(jié)構(gòu)，并對(duì)該部位先行支護(hù)處理；

3、施工通道位于開挖穹頂結(jié)構(gòu)中，節(jié)省施工時(shí)間；

4、開挖接露面呈環(huán)形閃狀分布設(shè)置，工作面大，工序間干擾小。

5、加快工期、保證質(zhì)量失控、提高經(jīng)濟(jì)性、具有很高的安全保障。

附圖說(shuō)明