《压缩空气储能电站地下储气库设计规范》

压缩空气储能电站地下储气库设计规范1.0.1为规范压缩空气储能电站地下储气库的设计，保证工程设计质量，满足安全可靠、经济合理、技术先进的要求，制定本规范。1.0.2本规范适用于新建、扩建、改建的压缩空气储能电站地下储气库设计。1.0.3地下储气库设计应根据储能电站总体布置、工艺系统要求及地下储气库建设条件等因素，经综合技术经济比较确定。1.0.4压缩空气储能电站地下储气库设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。工2利用地下空间存储压缩空气的洞库，常见形式包括盐穴储气库、新建洞室储气库、既有洞室改建储气库等。利用在地下岩土体中新建洞室或改建既有洞室形成的地下储气库。2.1.3盐穴储气库saltcavernairstorageres盐岩中已有空腔或通过注采新建盐腔的可用于储存压缩空气的储气库。2.1.4气力劈裂pneumaticsplitting在高压气体作用下，围岩产生裂隙或裂隙扩张、扩展、相互贯通的物理现象。储气库正常运行压力区间的上限值。储气库正常运行压力区间的下限值。2.1.7试验压力testpressure储气库做气密性试验时所加的压力，通常采用标准大气压作为参考值。储气库正常充放气循环运行的压力区间。2.1.9矿柱宽度pillarwidth相邻盐穴之间的最小距离。2.1.10充放气管道洞/井airin-and-outtunnel/shaft储气库具有充气和放气功能的洞/井。fr——混凝土与围岩或混凝土与混凝土的摩擦系数；CR——混凝土与围岩或混凝土与混凝土的凝聚力；3y——岩体的饱和容重；φ——上覆岩体的平均内摩擦角；Y₁——岩体的浮容重；Yw——水的容重；Ec——混凝土的弹性模量；Ec’——开裂混凝土的弹性模量；[o.]——钢筋的受拉应力极限值；fy——钢筋的抗拉强度设计值；[0.]——衬砌混凝土的受压应力极限值；fc——衬砌混凝土的抗压强度设计值；Es——钢材的弹性模量；Es₂——平面应变钢材的弹性模量；vs——钢材的泊松比；as——钢材的线膨胀系数；Re——钢材的屈服强度；Re——平面应变钢材的屈服强度；fsk——钢材的抗拉强度标准值；OR——钢衬结构构件的抗力限值；K₀——围岩的单位弹性抗力系数；Ko₁——围岩的单位抗力系数最大可能值；E,——围岩的弹性模量；4∑PA——封堵体沿滑动面上全部切向作用之和；0s——衬砌采用双层钢筋时的外圈钢筋应力；0c——混凝土衬砌计算点的切向应力；50max——计算部位应力循环中的最大拉应力；0min——计算部位应力循环中的最小拉应力或压应力；[△σ]1³——正应力幅的疲劳截止限；n——总循环次数；n₂——应力循环次数。ARI——封堵体底部与围岩接触面的面积；AR₂——封堵体侧面与围岩接触面的面积；h——上覆各层岩体的厚度；Ac——气库洞室的投影面积；s——两洞室之间水平向岩体厚度；h₀——排水廊道底板高程至衬砌外表面计算点的高差；As——单位延米衬砌钢筋的计算面积；As——单位延米衬砌内圈钢筋的断面面积；Aso——单位延米衬砌外圈钢筋的断面面积；r;——衬砌计算点的半径；ro——混凝土衬砌的外半径；r-——混凝土衬砌的内半径；6δb——施工缝隙宽度；δs——钢衬温变缝隙宽度；δsmax——最低运行温度情况下的钢衬冷缩缝隙宽度；δsmin——最高气温情况下的钢衬虚拟缝隙宽度；θ——破裂面与竖直面的夹角；1——加劲环的间距；AR——加劲环的有效截面面积；h——加劲环的高度；a——加劲环的厚度；t₄——球形封头的厚度；r₄——球形封头的内半径。2.2.4计算系数及其他λ₁——封堵体侧面与围岩有效接触面的面积系数；βe——外水压力折减系数；ko——岩体的侧压力系数；γ0——结构重要性系数；ψ——设计状况系数。73.0.1压缩空气储能电站地下储气库应在库址选择、储气库布置、稳定性分析的基础上，结合地质勘察、工艺系统、施工、生态环境等条件，综合确定支护、结构、密封及设备与管线等设计方案。3.0.2地下储气库的工作压力区间、容积和密封材料应满足压缩空气储能系统频繁启停及充放气要求，设计寿命不应低于30年。3.0.3地下储气库设计应在工程地质勘察的基础上进行，勘察内容与方法应符合现行行业标准《压缩空气储能电站工程地质勘察规范》NB/TXXXXX的有关规定。3.0.4地下储气库设计应充分利用围岩的自稳能力、承载能力、密封能力和抗渗能力，并应满足结构稳定、密封及安全运行的要求。84.1一般规定4.1.1地下储气库选址及布置宜结合电站厂址位置、工程地质条件、储气库结构安全级别、环境影响、交通等因素，通过技术经济比较选定。4.1.2地下储气库布置应合理确定储气洞室和附属洞室的纵轴线方位、洞室断面、洞室间距、上覆岩体和侧向岩体厚度。4.2地下储气库选址4.2.1储气库库址应选择地质条件良好的区域，避开地震基本烈度为IX度及以上、场地附近有活动断层、有害气体及放射性物源富集的区域。4.2.2新建洞室储气库库址选择应满足下列要求：1新建洞室储气库库址宜选择以块状、厚层状结构为主的硬质岩区域，宜避免穿越沟谷、山脊鞍部和大型岩溶汇水洼地等部位，不宜选用存在区域性断裂、强卸荷岩体、大型溶洞或暗河等对储气库影响较大的区域；2新建洞室储气库的围岩类别宜主要为Ⅲ类及以上；3新建洞室储气库库址宜选在水文地质条件简单、岩体透水性微弱、裂隙不发4.2.3既有洞室改建储气库库址选择应满足下列要求：1既有洞室及周边岩体宜为透水性微弱的硬质岩；2既有洞室分布宜平直连续、空间结构简单；3既有洞室应现状稳定，且布置在未发生严重的坍塌、突水等事故的区域。4.2.4盐穴储气库库址选择应符合下列要求：1盐穴储气库库址应进行三维地震资料采集处理及解释、资料井钻探、断层评价等工作。2盐穴储气库库址应根据区域性盖层地质特征、盐岩地层特性、相邻腔体位置、腔体形态、盐穴与盐层上下距离以及地面沉降和塌陷情况进行选择；3盐穴储气库盖层和夹层应具有低渗透性、弱扩散能力、高毛细管压力、高突破压力等特性；盖层岩性宜为泥岩、蒸发岩等致密低渗岩层，厚度不宜小于30m;盐层内部夹层宜数量少、厚度小，夹层总厚度不宜大于30%;94盐穴储气库盐岩地层总厚度宜大于100m,含盐率宜大于70%,NaCl综合含量宜大于60%;盐岩层埋深宜为500m～1500m,不宜大于2000m;5盐穴储气库的腔体与断层、邻近腔体间的安全矿柱宽度宜分别大于其7盐穴储气库盐穴顶距盐层顶的盐岩厚度宜大于30m,盐穴底距盐层底的盐岩厚度宜大于10m。8盐穴储气库应满足稳定性和气密性要求，且相邻采卤区开采范围不应影响盐件、密封材料种类及厚度、施工条件及经济性要求等因素，通过技术经济比较确附录A的方法。放气、交通、排水、检修等功能要求，同时满足多种功能需求的附属洞室宜合并布置。4.4.2附属洞室与储气洞室之间的岩体厚度应符合4.3.6条规定。4.4.3附属洞室的洞口宜选择在岸坡稳定、地形相对平缓、便于施工和对外交通方便的地段布置，并应分析洪水的影响，应避开滑坡、崩塌、变形体等不良地质地段和泥石流影响区。1交通洞应综合地形地貌、地质条件、施工条件、工期及投资等因素布置；2交通洞断面设计宜满足施工运输车辆通行、施工人员通行，以及通风、给排水、供电和其他设施占用空间的要求；3交通洞洞口宜设置在高程低、明挖方量少、岩体完整性好、便于排水及出渣4交通洞纵向坡度和转弯半径应满足施工机具、交通及安全工作要求；综合纵向坡度不宜超过10%,相应限制坡长150m,最大纵向坡度不宜大于13%,进入连接巷道前宜设计平直段；平面圆曲线半径不宜小于100m;交通洞进口段宜设置倾向洞外5交通洞布置受地形条件限制，布置交通洞有困难时，经论证后可采用竖井运输方式。4.4.5连接巷道布置应满足下列要求：1连接巷道平面位置、数量及断面尺寸宜兼顾施工期及运行期的需求确定；2连接巷道断面宜采用城门洞型，底板开挖高程宜与储气洞室开挖底板高程一3连接巷道兼顾交通需要时，应满足交通洞设计要求。1充放气管道洞/井宜采用竖井、斜井或平洞布置方式，并选择长度短、运维便捷、安全性高的布置方案，兼顾永临结合。2既有洞室改建储气库充放气管道洞/井宜利用原有洞室或竖井改造建设；3充放气管道洞/井尺寸应满足施工、运行维护、交通运输等要求。4.4.7洞室储气库在地下水较丰富时，具备地形条件可布置自流排水系统；储气库无法满足自流条件时，应设置排水阀井。储气库渗水时宜采用集中引流方式，通过排水沟集中至排水阀井或自流排水洞。4.4.8洞室储气库排水廊道布置应符合下列规定：1排水廊道的布置应根据工程地质、水文地质条件及储气洞室布置等综合分析确定，可采用全封闭式或半封闭式设计；2排水廊道应布置在储气库围岩松弛区及塑性区以外。4.4.9交通洞、连接巷道的排水沟纵向坡度不宜小于0.3%。4.4.10盐穴储气库充放气管道洞/井与其他地面设施之间的距离，应满足修井作业正常施工的需要；相邻充放气管道洞/井口之间的地面距离应大于5m。4.4.11临近盐穴之间的水平距离应根据盐穴稳定性评价结果确定。通常相邻两个盐穴腔壁之间的盐岩与其中任何一个盐穴的垂直高度的比值不小于2。1储气洞室围岩稳定性验算可采用有限元法、有限差分法、离散元法等数值解3反演的地应力场各向正应力及偏应力宜与实测值的误差控制在20%范围内。5.2.6储气洞室围岩整体稳定数值分析宜根据围岩性质及地应力条件采用下列模型：1硬岩宜采用弹脆性或弹脆塑性力学模型；2中硬岩宜采用弹塑性或弹脆塑性力学模型；3软弱或具流变性质的围岩、高地应力下的中硬岩宜采用黏弹塑性力学模型。5.2.7洞室储气库应综合储气库围岩分区、支护结构、施工时序等因素进行施工期围岩稳定分析。5.3盐穴储气库稳定性分析5.3.1盐穴储气库应根据围岩特性、地质结构和盐穴形态等条件，开展稳定性分析。5.3.2盐穴储气库稳定性分析所采用的参数应满足下列要求：1盐穴围岩物理力学参数宜根据岩心扫描、室内外力学试验、数值模拟等结果综合确定；2盐穴上覆岩层及夹层的渗透性评价参数应包括孔隙度、渗透率、突破压力、扩散系数、微观结构等；3盐穴储气库稳定性分析所采用的参数还应结合运行期监测资料，采用反演分析等方法综合确定。5.3.3盐穴储气库的稳定性分析应包含下列内容：1盐穴腔体恒压流变和注采循环流变的稳定性分析宜采用数值分析，数值分析所需围岩强度和蠕变参数应根据岩石力学试验确定；2含盐地层稳定性分析应根据物探资料、区域地质资料、水文地质特征、临井盐层对比等成果进行评价；3盖层的密封性分析应结合埋藏深度、岩性、厚度、分布、微观特征及岩石物理力学参数进行评价；4夹层的密封性分析应结合岩性、厚度、分布、渗透能力及岩石物理力学参数进行评价；5盐穴腔体稳定性分析评价宜采用数值分析与实验监测的方法进行展开，数值分析内容包括套管鞋应变、围岩应变、盐穴蠕变等；实验监测包括地面沉降和浅表微地震监测等。6.1.1储气洞库支护设计应充分发挥围岩的自稳能力和承载能力，选择满足围岩结构稳定、渗透稳定、施工安全、技术可行和经济合理的支护型式。6.1.2储气库初期支护可采用喷混凝土、挂网锚喷、锚杆及钢支撑等综合支护型式。当初期支护不能保证洞室长期稳定要求时，应进行二次支护。二次支护应结合储气洞库密封结构型式，可采用混凝土或钢筋混凝土衬砌等结构，并应与初期支护联合作用。6.1.3支护设计应采用监测分析法、反馈分析法及超前预报等对围岩稳定性进行评判，及时调整支护型式与参数。6.2喷混凝土支护6.2.1喷混凝土的设计强度等级不应低于C25,喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5.0MPa。6.2.2喷混凝土的厚度宜为0.10m～0.15m,最小厚度不应小于0.05m;最大厚度应结合支护措施综合确定，且不宜大于0.25m。6.2.3岩体破碎、裂隙发育的围岩宜采用挂网锚喷支护。钢筋网的布置应符合下列规1钢筋直径宜为6mm～12mm,网格间距宜为0.15m～0.20m;2钢筋网与锚杆的连接宜采用焊接法，钢筋网的交叉点宜采用隔点焊接、隔点绑扎。3钢筋网片搭接长度不应小于0.2m。6.2.4易发生塑性变形、高地应力区等特殊地质洞段围岩宜采用喷钢纤维混凝土、合成纤维混凝土或其他特种材料支护。特种材料的选用应符合现行国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086的有关规定，相关材料的组成及配合比宜根据现场试验确定。6.2.5喷钢纤维混凝土表面宜喷一层素混凝土，其强度不应低于钢纤维混凝土的强度，且厚度不宜小于0.03m。6.2.6围岩极不稳定的不良地质洞段或特殊部位可采用挂网锚喷与钢支撑等综合支护措施。1锚杆宜垂直主结构面布置；若主结构面不明显时，可与洞室周边轮廓垂直布4锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2,I类围岩锚杆间距宜为2.0m～3.0m,Ⅱ类围岩锚杆间距宜为1.5m～2.5m,6.3.4锚杆材料宜采用HRB400级及以上钢筋，直径宜为20mm～32mm。锚杆水泥砂浆的强度等级不宜低于M25。计值的40%～60%,在地应力较高或后期变形较大部位设计张拉力宜取低值。7.1一般规定7.1.1储气库应根据地形地质条件、工作压力区间、埋深及断面尺寸等基础条件，充分发挥围岩承载能力进行设计。7.1.2储气库结构安全级别及结构重要性系数应按表7.1.2确定。表7.1.2储气库结构安全级别及结构重要性系数储气库结构安全级别储气容积(万m³)结构重要性系数Yo一级二级7.1.3储气库结构应按持久状况、短暂状况、偶然状况进行设计，并对承载能力极限状态或正常使用极限状态分别进行计算或验算。不同设计状况的设计状况系数取值应符合下列规定：1按承载能力极限状态设计，持久状况、短暂状况、偶然状况的设计状况系数2按正常使用极限状态设计，设计状况系数为1.00。7.1.4对承载能力极限状态，结构强度控制应按下列公式计算：式中：yo——结构重要性系数；ψ——设计状况系数；YG——永久作用的分项系数；Yo——可变作用的分项系数；Qk——可变作用的标准值；R(·)——结构的抗力函数；fa——材料性能设计值；Ym——材料性能分项系数；2对正常使用极限状态，结构强度控制应按下列公式计算：式中：C——结构正常使用的功能限值。7.1.5不同设计状况的作用组合应按表7.1.5确定。表7.1.5不同设计状况的作用组合极限状态设计状况作用组合组合类别组成态持久状况永久作用+可变作用短暂状况偶然状况偶然组合永久作用+可变作用+偶然作用正常使用极限状态标准组合并计入长期作用影响永久作用+可变作用7.1.6储气库衬砌结构设计时，作用的代表值/标准值应按《建筑结构荷载规范》GB5009、《建筑抗震设计规范》NB50011的规定取用。7.1.7储气库结构设计按承载能力设计，永久作用、可变作用应为标准值，偶然作用应为代表值。作用分类及分项系数应按表7.1.7选取。作用分类序号作用名称作用分项系数永久作用1围岩压力、地应力2结构自重不利时为1.10,有利时为0.95可变作用3储气库工作上限压力4储气库工作下限压力5试验压力6外水压力7温度作用8灌浆压力偶然作用9地震作用注：试验压力取值宜为储气库工作上限压力的1.05倍。7.1.8储气库结构设计按承载能力极限状态设计时，作用分项系数应按《水工建筑物设计状况作用组合组合类别作用持久状况储气库工作上限压力+温度作用充气运行工况储气库工作下限压力+温度作用短暂状况灌浆压力外水压力试验压力偶然状况偶然组合储气库工作上限压力+温度作用+地震作用储气库工作下限压力+温度作用+地震作用设计状况作用组合组合类别作用持久状况围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作上限充气运行工况围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作下限短暂状况围岩压力、地应力+结构自重+外水压力+灌浆围岩压力、地应力+结构自重+外水压力设计状况作用组合组合类别作用围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作上限充气试验工况偶然状况偶然组合围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作上限围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作下限7.1.12钢筋混凝土衬砌正常使用极限状态设计的作用组合应按表7.1.12确定。表7.1.12钢筋混凝土衬砌正常使用极限状态设计的作用组合设计状况作用组合组合类别作用持久状况围岩压力、地应力+结构自重+储气库工作上限充气运行工况短暂状况围岩压力、地应力+结构自重+外水压力7.1.13洞室储气库衬砌承受的外水压力，可根据围岩地下水活动状态及对围岩稳定的影响，结合储气洞库防渗排水情况进行折减。洞室储气库衬砌外水压力计算可按本规范附录B的规定执行。7.2钢筋混凝土衬砌7.2.1储气洞室采用钢筋混凝土衬砌型式时，应与围岩联合承载，不宜单独承担库内运行压力。7.2.2混凝土衬砌厚度宜根据构造和结构要求，并结合施工方法经计算分析确定。混凝土衬砌厚度初选时可取内径的1/16～1/12。7.2.3储气库钢筋混凝土衬砌应满足结构的耐久性要求。衬砌混凝土的强度等级、抗渗等级等应根据洞库所处的环境条件类别、设计使用年限、结构类型、气候条件、运用条件等确定，并应满足现行国家标准《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T50476的有关规定。7.2.4储气洞室钢筋混凝土衬砌应采用限裂设计原则，允许裂缝宽度应满足密封材料跨缝要求，同时钢筋应力不应超过钢筋允许拉应力。7.2.5均匀气压作用下的圆形储气库钢筋混凝土衬砌计算，可按本规范附录C的规定执行。7.2.6储气库检修承担外水压力时，均匀外水压力作用下的圆形储气库钢筋混凝土衬砌计算可按本规范附录D的规定执行，结构系数γa应采用1.35。7.2.7储气库衬砌结构计算应采用钢筋混凝土非线性有限元法计算，荷载组合应按本规范表7.1.11执行。衬砌厚度和配筋可结合计算结果、工程类比和构造要求综合确定。7.2.8衬砌结构抗震设计应按现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》GB51247的有关规定执行。7.3.1钢衬设计状况及作用组合应按本规范第7.1.10条执行。7.3.2钢衬设计应按钢衬和围岩联合承载进行计算，并应计入钢衬与混凝土衬砌、混凝土衬砌与围岩之间缝隙的影响，可采用解析法或有限元法计算钢衬厚度和加劲环尺7.3.3地下储气库钢衬结构计算可按本规范附录E的规定执行，并符合下列规定：1钢衬承受内压结构计算可按本规范附录第E.1节的规定执行；2外水压力及管内负压应由钢衬承担，钢衬抗外压稳定计算可按本规范附录第E.2节的规定执行；3钢衬封头设计可按本规范附录第E.3节的规定执行；4洞室储气库承受充、放气过程中循环荷载的作用，钢衬疲劳计算可按本规范附录第E.4节的规定执行。7.3.4对不同地质条件洞段，钢衬应做好分节设计。根据不同洞径进行的分片设计应明确焊缝、焊材及无损检测基本要求。7.3.5采用钢板密封时，钢板外表面不宜设置锚钩和锚环。7.3.6钢衬抗外压稳定宜设置加劲环。若为光面管，弯管处应设置加劲环；其他管段若抗外压满足要求，则每隔10m～20m应设置1道加劲环；在断层带或岩体破碎带区域，加劲环宜加密。加劲环可设置在钢衬内壁，也可设在钢衬外壁。7.3.7钢衬与围岩之间的径向净空尺寸，视施工方法和结构布置确定。钢衬就位后需在管外进行焊接作业的，两侧、顶部和底部不应小于600mm。加劲环外缘距岩壁不应小于400mm。7.3.8钢衬与围岩间的混凝土应浇筑密实，钢衬安装支腿、加劲环和止推环附近应加强振捣。混凝土强度等级不应低于C30,必要时可采用膨胀性掺和料或干缩较小的混7.3.9钢衬按承载能力极限状态设计，应符合下列规定：1钢衬各计算点的应力应按下列公式计算：式中：σ——钢衬各计算点的应力(N/mm²);2对基本组合，σ宜采用下式计算：3对偶然组合，σ宜采用下式计算：4各计算点的应力应按第四强度理论计算，宜采用下式计算：5按平面问题计算时，也可按简化的下式计算：6σR应按下列公式计算：式中：f——钢板强度设计值(MPa)。7.3.10钢衬整体膜应力结构系数Ya不宜小于1.25,局部峰值应力结构系数Ya不应小于1.0;若焊缝系数φ不为0.95的，则应力结构系数γa应乘以0.95/φ。7.4地下环境钢衬防腐蚀7.4.1钢衬防腐涂层在涂装前应进行表面预处理，基材表面处理满足现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》GB/T8923的要求，喷射除锈质量等级应不低于Sa2.5级，喷射处理后的基材表面粗糙度应为Ry40μm~60μm。7.4.2钢衬涂层保护应符合下列规定：1钢衬内表面涂层设计应分析高压氧腐蚀的影响，钢衬外表面涂层设计应分析地下水渗透的影响，涂层与基础钢衬粘结性能应根据储气库钢衬运行期变形最大范围进行实验室循环荷载测试；2钢衬内外表面涂层宜选用冷喷锌、石墨烯环氧富锌涂料和石墨烯无溶剂耐磨部位性能指标要求检测标准面附着力腐蚀保护涂层附着力/内聚力(破坏强度)的评定和验收准则耐水性耐中性盐雾面附着力拉伸疲劳实验按1/1000应变相应应力加次以上试件涂层无异常控制方法》GB/T3075-2021耐中性盐雾≥4000h,Ri1级表7.4.3-2锌类底漆技术要求技术指标冷喷锌石墨烯富锌底漆涂料中石墨烯材料测定含有实干1附着力/MPa耐中性盐雾(90um,划线)石墨烯无溶剂环氧耐磨减阻涂料耐湿热性6000h,无生锈、无起泡、无开裂、无剥落，允许轻微变色和失光耐中性盐雾变色和失光耐磨性(500g/500r)CS-10,耐电位[350±02VI术相对于银/无生锈、无起泡、无开裂、无剥落拉伸疲劳实验按1/1000应变相应应力加载，约5次/S频率，20000次以上试件涂层无异常应在衬砌混凝土强度达到70%设计强度后进行。固结灌浆宜在该部位的回填灌浆结8.1.3钢衬接触灌浆应采用无钻孔方式，在衬砌混凝土浇筑结束30d～60d进行。1回填灌浆的方式、范围、孔距、排距、灌浆压力和浆液浓度等参数，应根据凝土浇筑情况确定。回填灌浆孔距和排距宜为2m～4m,灌浆压力宜为0.2MPa~0.3MPa,灌浆孔孔径不宜小38mm,钻入围岩深度不应小于0.3m;3若衬砌顶拱与围岩间存在较大空腔，应采用水灰比较低的水泥砂浆或水泥浆1固结灌浆压力不宜小于0.5MPa。入岩深度宜为0.5倍～0.75倍洞径或洞宽。2有特殊要求的固结灌浆可通过工程类比和现场试验确定其灌浆参数；3固结灌浆宜在密封结构施工前完成或采用引管固结灌浆，引管固结灌浆应做专项设计。8.2.3储气洞室采用钢衬混凝土结构，经敲击检查或物探检测，钢衬与混凝土间若存在超过设计允许值的缝隙或脱空区，应进行接触灌浆。接触灌浆宜采用专用预埋灌浆管或灌浆盒的无钻孔方式。灌浆压力可根据钢衬的形状、厚度、脱空面积及脱空程度等确定，且不宜大于0.2MPa。当脱空区高度较大时，灌浆压力应计入浆液自重。灌浆过程中应监测钢衬变形，变形值不应超过设计允许值。8.2.4灌浆材料应根据工程地质、水文地质和和储气洞库衬砌、密封形式、灌浆目的等因素综合选定。当地下水具有侵蚀性时应采用抗侵蚀材料，不应采用火山灰质硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。8.3.1防渗和排水设计应根据储气库洞室沿线围岩的工程地质、水文地质条件及功能设计要求，结合工程具体情况，综合分析选用堵、截、排、防等措施。8.3.2具有稳定水源补给、地下水较丰富、地下水位较高的储气库，检修工况外水压力控制衬砌结构设计的洞段储气洞室外宜布置排水系统。排水系统可采用上层排水系统、洞周排水系统或两者相结合的方式布置。排水系统布置应根据围岩特性和外水情况分析确定。8.3.3上层排水系统可采用圆拱直墙型，断面尺寸应根据施工机械开挖及运输要求，宽度不应小于2.0m,高度不应小于2.5m,纵向坡度不宜小于0.3%。8.3.4排水孔间距应根据水文地质条件分析确定，宜为2m～4m,局部渗流量较大部位或特殊地质构造带宜适当加密。8.3.5储气库洞室围岩裂隙发育并夹有充填物的洞段应在排水孔中设置软式透水管或反滤土工布包裹的排水管。8.3.6储气库洞室内外排水可通过排水管和洞周排水系统集中引流，引至储气库洞室外排水阀井或自流至排水洞。8.3.7储气库洞室排水阀井容量应根据储气洞室内排水量、室外渗漏水量及抽排能力等因素确定，并留有裕度。8.3.8储气库洞室不良地质构造等特殊洞段应采取必要的防渗措施。9.1.1密封型式的选择应满足循环充放气过程中密封性要求，并综合下列因素确定：1气密性应满足电站设计泄露率的总体要求；2储气库的布置、运行特点、运行压力及温度变化范围；3储气库工程地质和水文地质条件；4储气库的施工进度、施工条件以及储气库内环境条件；5附属洞室的布置；6密封材料的材料性能；7储气库的耐久性。9.1.2地下储气库的密封型式应进行技术经济比选后确定，并符合下列要求：1刚性密封型式应以素混凝土或钢筋混凝土衬砌作为基层；2柔性密封型式应以钢筋混凝土衬砌作为基层；3刚性和柔性结合的复合密封型式可采用素混凝土或钢筋混凝土衬砌作为基层。9.1.3密封型式宜与储气库围岩的岩性相适应，围岩为硬岩的储气库宜选择刚性密封型式、柔性密封型式或复合密封型式；围岩为软岩的储气库可选择刚性密封型式或复合密封型式。9.1.4密封型式设计应分析外水压力对其稳定性的影响。9.2密封与填缝材料选择9.2.1柔性密封材料力学指标、气密性指标应进行专由试验检测确定。9.2.2高压储气库洞室的密封材料可根据围岩性质选择刚性或柔性密封材料。密封材料性能应满足下列要求：1密封材料应具有良好的化学稳定性，可耐受高压储气库中可能接触物质的化2密封材料应能承受储气库设计压力和温度的作用，且应研究压力和温度的周期性循环波动；3密封材料应具备较好的抗老化、耐磨损和疲劳抵抗能力；4密封材料应具备低渗透率和高密封性能；5密封材料应具有足够的变形能力和良好的弹性恢复性能；6柔性密封材料应具有自黏结性能，高温不流淌、低温不硬化，无毒无污染，便于施工。1填缝材料与缝隙母材粘结性良好，不应出现缝内流动、脱落导致的缝隙材料2填缝材料应与周围结构紧密贴合，并应填满全部缝隙；3固化过程应避免外物的碰撞或压力，防止填缝材料变形或破损。9.2.4采用钢板作为密封材料时，根据焊缝位置错缝安装，纵向不宜设置通缝。焊缝质量应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB50661的有关规定。9.2.5采用柔性密封材料时，应根据衬砌裂缝宽度、密封材料性能确定密封层厚度，密封层厚度应满足下列要求：1密封层厚度应满足其剪切变形的要求；2在结构缝、衬砌裂缝处，密封层厚度不应因缝面变形导致漏气；3密封厚度选择应提供密封材料的性能指标。9.2.6密封层等效合成应力(Mises应力)应小于密封材料的设计抗拉强度。9.2.7密封层应通过试验检测交变循环荷载下的材料疲劳强度和变形，确定材料的合理使用寿命。9.3密封工艺设计9.3.1密封层应铺设在平整的衬砌混凝土基层内侧。密封层可连续密封完成或分片制作完成。密封层分片时，其结构连接处应满足密封性和强度要求。9.3.2采用钢衬密封时，钢衬和加劲环不宜与安装支腿等外锚固件焊接，或回填混凝土前应解除所有外约束。9.3.3采用复合密封层时，柔性密封层宜设置在刚性密封层与基层之间，并应根据刚性密封层的应力状况确定柔性密封层的厚度。9.3.4柔性密封层与衬砌基材界面应符合下列规定：1在反复荷载下柔性密封层应牢固黏结在基材界面上；2在环境温度-10℃~100℃的条件下，应满足柔性密封层对基材黏结性要求；3柔性密封层与衬砌基材界面脱空率不宜大于5%;4刚性密封层与衬砌基材界面脱空率不宜大于1%。1采用钢板密封时，可在钢板和混凝土衬砌间设置滑移层；2采用柔性密封时，柔性密封材料应牢固地粘接在混凝土衬砌上。10封堵体设计10.0.1储气库封堵体位置应根据围岩工程地质条件、水文地质条件，相邻建筑物布置、储气洞室支护密封情况及运行要求分析确定，宜设置在工程地质条件相对较好的洞段。10.0.2储气库封堵体直接与储气洞室密封系统接触，其建筑物级别、稳定及防渗要求应与储气洞室级别一致。封堵体中维修通道与储气洞室连接部位结构设计，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB/T50010-2010的有关规定进行局部承压及抗剪验算，并宜进行有限元计算分析。10.0.3封堵体的型式应根据所在附属洞室的断面形状、施工条件、工程地质条件等因素选定，封堵体纵断面的型式宜优先选用楔形。10.0.4封堵体宜布置在附属洞室与储气洞室连接处，应结合附属洞室断面形状布置，并应满足结构受力、防渗和防气体泄漏要求。10.0.5封堵体应采用钢筋混凝土结构，其受力面强度等级不宜低于C25。10.0.6封堵体应按承载能力极限状态进行设计，作用及其分项系数、作用效应组合应按本规范第7.1.7条的规定采用。异形堵头应同时满足本规范第10.0.2条和第10.0.8条的局部抗剪、局部承压及整体滑移的要求。10.0.7封堵体的结构系数Ya应采用1.35。10.0.8柱状封堵体的抗滑稳定可按下列公式计算：式中：S(.)——作用效应函数；∑PR——封堵体沿滑动面上全部切向作用之和(kN);∑WR——封堵体沿滑动面上全部法向作用之和(kN),向下为正；fr——混凝土与围岩或混凝土与混凝土的摩擦系数；CR——混凝土与围岩或混凝土与混凝土的凝聚力(kPa);堵段围岩固结灌浆宜根据工程地质条件和防渗要求确定。固结灌浆的间距宜为2m~3m,灌浆孔深入围岩不宜小于0.5倍洞径或洞宽。10.0.14长度小于20m的封堵体可不设横向施工缝。封堵体的浇筑分层应结合现场混凝土浇筑能力、施工方法、温度控制要求等因素确定。2根据地层结构分析确定老腔盖层底界以上的段铣层段，段铣长度应不少于40m;3段铣后进行扩眼，扩眼尺寸应超过原始井径5mm～10mm;5试压值大小为气库运行时该位置承受的最大压力的1.1倍，且不超出套管抗内压强度的80%,30min压降不大于0.5MPa为合格；6封堵作业结束后，水泥塞以上井筒内应注满缓蚀液；11.1.1储气库应装设紧急泄压管及安全阀，与地面充放气管道之间应装设切断阀，与进人检修通道连接处应设置安全阀。11.1.2储气库与膨胀释能系统之间宜设置压缩空气杂质脱除装置。11.1.3地下储气库宜设置排水阀井，配备水泵设计应满足下列要求：1水泵的型式和性能应满足排水流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量等参数的2水泵的布置应与储气库洞室的布置、地形条件、水位条件、运转条件相适应；3对排水有腐蚀、固体颗粒等特殊要求时，应采用耐腐蚀、耐磨等材料；4应结合地下储气库运用要求、结构型式、排水泵工作模式及监测数据等，提出排水系统运行、管理及检修要求。11.1.4地下储气库采用竖井作为检修通道时，宜布置电梯。电梯的布置宜与充放气管道洞/井布置相结合。电梯设计应满足下列要求：1应结合储气库运行条件、功能要求、检修条件确定电梯尺寸，选取安全、可靠、稳定、经济的电梯型号；2电梯操作装置宜简单、易操作，并具有可靠的安全保护装置。11.1.5储气库应设置可开闭密封门，密封门设计压力应满足运行要求。密封门净尺寸应满足检修时人员通行和机具材料进出要求。密封门及进人孔结构应结合封堵体进行专项设计。11.1.8充放气管道洞/井及附属洞室宜设置工业、通讯系统，满足远方监视和现场巡视要求。11.1.9储气库应为各设备设置配电系统。11.1.10储气库充放气管道洞/井布置应与储气库布置相结合。储气库充放气管道洞/井布置应满足下列要求：1与储气库位置保持最短距离；11.2.5钢制管法兰、法兰盖、法兰紧固件及法兰用垫片应符合现行国家标准GB结合地下储气库形式与附属设施进行统筹布置，宜选取靠近电站释能发电机组位置。11.2.11处于不可维修、不可更换部位金属管线防腐涂层的设计使用年限不应小于30年。11.2.12储气库管线在投运前应进行吹扫和清洗。11.2.13储气库管线配备阀门的壳体试验压力应为阀门在20℃时储气库工作上限压力的1.5倍，密封试验压力应为阀门在20℃时储气库工作上限压力的1.1倍。11.2.14盐穴储气库的管线应根据储气库运行最高井口压力、最高井口温度及后期修井作业的需要，选择管线井口装置的型号、等级和尺寸系列。1管线应符合国标《液压支柱用热轧无缝钢管》GB/T17396的规定，井口装置装置符合国标《井口装置和采油树规范》SY-T5127的规定；2盐穴储气库管线连接配件、阀门、法兰的压力等级不应低于井口采气树的压3所有井口设备应采用法兰连接，全金属密封方式，宜配置井口安全阀；4安装前应进行整体气密封检验，宜增加便于井口阀门更换的装置；5井口采气树宜增加出砂监装置。11.2.15储气库管线应设置安全阀。安全阀的泄放量应按操作故障、火灾事故及其他可能发生的危险情况中最不利工况确定。安全阀后管线材质选择应满足节流后的低温12.1储气库监测设计应根据工作条件、地形地质条件、施工方法、支护及衬砌方式、运行风险等设置必要的监测项目。监测项目宜按永久安全监测与临时监测相结合、仪器监测与巡视检查相结合的原则进行设计。12.2安全监测设施布置应满足下列要求：1监测仪器布置应结合结构设计、工程地质条件、运行工况等要求进行，系统性和典型性相结合；2监测和部位选择应有代表性，测点布置应突出重点；3监测设备和仪器性能应根据储气库循环充放气过程中压力、温度、湿度的变化频率和区间进行仪器选型，并应选择合适的量程；4封堵体部位的主要监测项目应实现自动化监测。12.3监测项目应从围岩变形、脱空变形、渗流渗压、应力应变、气体渗漏等方面进行设置，各建(构)筑物具体监测项目设计应满足下列要求：1储气库安全监测项目应包括洞室内的温度、气压、湿度等环境量监测；储气洞室宜包括变形监测、应力应变监测、渗流渗压监测和气体渗漏监测；盐穴储气库安全监测项目宜包括变形监测、渗流渗压监测和沉降监测；2封堵体安全监测项目宜包括变形监测、应力应变监测、渗流渗压监测和气体12.4监测断面布置应符合下列规定：1根据洞室功能、等级、地质条件、支护结构型式、受力状态、施工方法等因素，选择代表性洞段，每个洞段宜布置1个～3个监测断面；2储气洞室监测断面宜根据应力状态确定；3不同监测项目监测断面宜结合布置；4监测断面数量应根据施工安全、运行预警及反馈设计等需要进行调整；5对不良地质条件等特殊洞段应增加监测断面。12.5监测自动化应包括监测传感器、数据采集装置、网络通信设备、供电及防雷设备、计算机及外部设备和安全监测软件等内容。12.6施工期应重点监测围岩深部变形、混凝土温度和衬砌结构变形等；运行期应重点监测高压堵头结合面开合情况、钢衬应力、气体压力和高压气体泄漏情况等。附录A圆形储气库最小埋深计算A.1单洞抗抬安全系数A.1.1储气库上覆岩体抗抬稳定分析方案应包括破裂面为竖向直立面及破裂面与竖型可按图A.1.1采用。剪应力A.1.2破裂面上的正应力σ应由岩体自重在滑动面上的分力和该处水平侧向地应力σn=yzsin²θ+k₀yzTn=σntanφ+cTn——单洞上覆岩体破裂面上的剪应力(kN/m²);2——岩体的埋深(m);0——破裂面与竖直面的夹角(°);φ——上覆岩体的平均内摩擦角(°);c——岩体的粘聚力(kN/m²)。F₅=∑t·h,/cosθ式中：F,——单洞上覆岩体破坏面上的正压力(kN/m);式中：W——单洞上覆岩体被破裂面所切割部分的重量(kN);y,——各层岩体的浮容重(kN/m³)。Fa=W+2Fcosθ-2F,sinθ式中：Fa——单洞上覆岩体的抗抬力(kN)。F=P·A+π×d²□/4×yw×β(A.1式中：F——单洞上覆岩体的上抬力(kN);P——洞室运行期的最大气压(N/mm²);Ac——洞室的投影面积(m²),对水平布置储气库为Ac=d-1。K,=Fa/F(A.1.2-8)A.1.4采用极限平衡分析法和抗剪断强度进行单洞储气库抗抬设计时，单洞抗抬安全系数根据储气库的结构安全级别确定，结构安全级别为一级的储气库宜取3.0,结A.2多洞抗抬安全系数A.2.1多洞储气库上覆岩体处于极限平衡状态时的抗抬力学模型可按图A.2.1采用。力A.2.2多洞储气库上覆岩体破坏面上的正应力、剪应力应与单洞储气库上覆岩体破坏面上的正压应力和剪应力一致，并应符合下列规定：1多洞上覆岩体被破裂面所切割部分的重量应按下列公式计算：式中：W——多洞上覆岩体被破裂面所切割部分的重量(kN);n——洞室的数量；d——洞室的直径(m);s——各洞室之间岩体的厚度(m)。2洞室之间岩体的抗拉强度对应的抗抬力合力T应按下列公式计算：式中：T——洞室之间岩体的抗拉强度对应的合力(kN/m);—各洞室之间岩体的抗拉强度(kN3多洞上覆岩体的抗抬力应按下列公式计算：Fa=W+2F,cosθ-2F,sinθ+T(A.2.2-3)4多洞上覆岩体的上抬力应为洞室内压产生的顶托力，并应按下列公式计算：Fu=n·P·A(A.2.2式中：Ac——单个洞室的投影面积(m²),对水平布置储气库为Ac=d·1。5多洞储气库上覆岩体的抗抬安全系数为应按下列公式计算：K,=Fa/F(A.2.2-5)A.2.3当地下储气库围岩环向出现拉应力时，应根据围岩拉应力出现的深度，扣除相应岩层的粘聚力合力和摩擦力合力。A.2.4采用极限平衡分析法和抗剪断强度进行多洞储气库抗抬设计时，多洞抗抬安全系数根据储气库的结构安全级别确定，结构安全级别为一级的储气库宜取3.0,结构安全级别为二级的储气库宜取2.5。B.0.1洞室储气库上方设置排水洞的，作用在储气库钢筋混凝土衬砌或钢衬外表面计算点上的外水压力可按下列公式计算：P。=0.001βeYwHe+0.001ywh₀式中：p。——作用在钢筋混凝土衬砌或钢衬外表面计算点上的外水压力(N/mm²);βe——外水压力折减系数；Yw——水的容重(kN/m³);He——地下水位线至排水廊道底板高程的作用水头(m);h₀——排水廊道底板高程至衬砌外表面计算点的高差(m)。B.0.2洞室储气库上方未设置排水洞的，作用在储气库混凝土衬砌或钢衬上的外水压力可按下列公式计算：Po=0.001βeYwHe(B.0.2)式中：p。——作用在钢筋混凝土衬砌或钢衬外表面计算点上的外水压力(N/mm²);;βe——外水压力折减系数；Yw——水的容重(kN/m³);He₁——地下水位线至衬砌外表面计算点的作用水头(m)。B.0.3根据围岩地下水活动状态及对围岩稳定的影响，外水压力折减系数可结合洞室储气库防渗排水情况按表B.0.3的规定选取。表B.0.3外水压力折减系数βe级别地下水活动状态地下水对围岩稳定的影响β。值1洞壁干燥或潮湿无影响2沿结构面有渗水或滴水风化结构面有充填物质，降低结构面的抗剪强度，软化软弱岩体3沿裂隙或软弱结构面有大量滴水、线状流水或喷水泥化软弱结构面有充填物质，降低结构面的抗剪强度，对中硬岩体发生软化作用4严重滴水，沿软弱结构面地下水冲刷结构面中的充填物质，加级别地下水活动状态地下水对围岩稳定的影响有小量涌水S严重股状流水，断层等软弱带有大量涌水地下水冲刷带出结构面中的充填物质，分离岩体，有渗透压力，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，并导致围注：洞室储气库上方设置排水洞的，外水压力折减系B.0.4临近水库、河道、其他压力隧洞等水源，水文地质条件复杂的地下储气库宜进行渗流分析确定地下水压力。衬砌结构设计受地下水压力控制的储气库，宜采用防渗排水措施降低地下水压力。附录C均匀气压作用下的圆形储气库钢筋混凝土衬砌计算Ec=0.85Ec式中：A——单位延米衬砌钢筋的计算面积(mm²);P——隧洞衬砌内缘顶部的内部压力(kN/m²),在承载力极限状态为设计值，Ec——混凝土的弹性模量(N/mm²);Ec——开裂混凝土的弹性模量(N/mm²);式中：σ₅——衬砌采用单层钢筋时的钢筋应力(N/m式中：σ,——衬砌采用双层钢筋时的内圈钢筋应力(N/mm²);0——衬砌采用双层钢筋时的外圈钢筋应力(N/mm²);A——单位延米衬砌内圈钢筋的断面面积(mm²);C.0.3在特殊岩体和不良地质条件下修建储气洞室时，宜针对设计和施工方法进行附录D均匀外水压力作用下的圆形储气库钢筋混凝土衬砌计算D.0.1承担均匀外水压力下的圆形地下储气库，钢筋混凝土衬砌结构点的切向应力式中：o——钢筋混凝土衬砌计算点的切向应力(N/mm²附录E地下储气库钢衬结构分析E.1圆形钢衬承受内压结构分析E.1.1地下储气库承载结构应由钢衬、混凝土衬砌和围岩组成(图E.1.1)。从缝隙分布位置划分，应包括钢衬与混凝土衬砌之间的缝隙δ21,以及混凝土衬砌与围岩之7图E.1.1地下储气库钢衬计算简图衬砌与围岩间缝隙；6——混凝土衬砌；7——钢衬与混凝土δ₂=δ₆+δ₅+δp(E.2施工缝隙由混凝土和灌浆浆液收缩及施工质量不良造成，施工缝隙宽度δ应3钢衬温变缝隙应分为钢衬因温度升高或降低冷缩而形成的钢衬与混凝土衬砌1)最低运行气温情况下，钢衬冷缩缝隙宽度应按下列公式计算：δsmax=△Tsmaxα₅r(1+v)△Tsmax——钢衬起始温度与储气库最低运行温度的差值(℃),无资料时，起始温度可采用平均地温，最低运行温度可采用地下储气库内最低气α₅——钢材的线膨胀系数(1/℃);2)最高运行气温情况下，钢衬虚拟缝隙宽度按下列公式计算：δsmin=△Tsminαgr(1+v₅)(E.1.1式中：smin——最高气温情况下的钢衬虚拟缝隙宽度(mm),一般为负值；△Tsmin——钢衬起始温度与最高气温的差值(℃),一般为负值。3)围岩的塑性变形缝隙宽度δ,应按下列公式计算：P₂——围岩承担的气压力(N/mm²),初估时可取0.9倍气压力；E,——围岩的弹性模量(N/mm²)。1)满足缝隙判别条件时，钢衬壁厚t应按下列公式计算：2)相应钢衬最大环向应力σ₀应按下列公式计算：若由式(E.1.2-2)求得的t小于0或较小，则钢衬壁厚应由抗外压稳定和最小壁E₃——平面应变钢材的弹性模量(N/mm²);E₅——钢材的弹性模量(N/mm²);K₀——围岩的单位弹性抗力系数(N/mm³);2—钢衬承载比。E.2钢衬抗外压稳定分析E.2.1未设加劲环钢衬的抗外压稳定临界压力计算可采用经验公式或阿姆斯特兹公式，并应符合下列规定：1经验公式可采用下式计算：t——钢衬计算厚度(mm);Pa——抗外压稳定临界压力计算值(N/mm²);R.——钢材的屈服强度(N/mm²)。2阿姆斯特兹公式可采用下列公式(E.2.1-2),也可查地下储气库钢衬临界外压力曲线(图E.2.1)确定。2地下储气库钢衬临界外压力曲线式中：σ——由外压引起的管壁屈曲处的平均应力(N/mm²);R.₂——平面应变钢材的屈服强度(N/mm²);fsk——钢材的抗拉强度标准值(N/mm²);1加劲环间管壁的稳定计算应包括加劲环间管壁抗外压稳定分析，临界外压力初步计算时，pa可按加劲环间管壁临界外压力曲线(图E.2.2-1)确定。图E.2.2-1加劲环间管壁临界外压力曲线2加劲环的稳定计算应包括临界外压力p计算，可按下列公式计算：h——加劲环的高度(mm);a——加劲环的厚度(mm);1——加劲环的间距(mm)。图E.2.2-2加劲环处断面特性1——加劲环；2——重心轴E.3钢衬封头设计分析球形封头内压分析应包括下列计算：在气压作用下，球形封头的厚度可按下列公式计算：P₄—球形封头承受的气压力设计值(N/mm²),可近似根据储气库圆柱段钢衬所承受的气压力取值；t₉—球形封头的厚度(N/mm²),应不小于储气库圆柱段钢衬厚度；r₄球形封头的内半径(mm),可小于储气库圆柱段钢衬半径。2球型封头的应力应按下列公式计算：2球形封头外压分析应符合下列规定：根据r/t,系数A应按下列公式计算：2外压应力系数B计算应符合下列规定：21)按封头材料查Q345R钢材外压应力系数B曲线(图E.3.2-1)和600MPa