一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构及方法与流程

本发明涉及地下工程支护施工，尤其是涉及一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构及方法。

背景技术：

1、人工储能硐室是大规模储能系统的核心基础设施，通常采用"围岩+混凝土衬砌+薄壁钢板内衬"的复合结构形式，其中薄壁钢板内衬主要承担高压气体或液体的密封承压功能，其圆度精度和结构完整性直接决定了储能硐室的使用寿命和运行安全性。

2、目前，薄壁钢板内衬施工普遍采用"分段组圆、逐段拼接、壁后浇筑"的工艺。在施工过程中，钢板圆环段在吊装、转运、拼接及混凝土浇筑阶段极易产生椭圆变形、局部凹陷或鼓包等缺陷。现有技术中主要采用满堂脚手架配合临时钢支撑进行支护，存在以下显著缺点：

3、施工效率极低，满堂脚手架搭设和拆除耗时耗力，单段钢板支护施工周期长达3-5天，严重制约整体工程进度；圆度控制精度差，传统钢支撑为单点或多点非同步顶撑，难以保证钢板圆环的均匀受力，易产生局部应力集中和永久变形；适配性差，现有支护结构为固定式设计，无法适配不同直径、不同高度的钢板内衬及运输小车；不可重复使用，临时钢支撑多为现场切割焊接制作，一次性使用，材料浪费严重，施工成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构及方法，解决现有技术中施工效率低、圆度控制精度差、适配性弱、不可重复使用及安全风险高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构，包括主轴，所述主轴表面沿轴向设置有至少两组主支撑结构，每组所述主支撑结构均包括沿主轴周向分布的多个独立伸缩的调节结构，所述调节结构用于沿主轴的径向伸缩以支撑并调整钢板内衬的圆度；所述主轴下端设置有行走系统，所述行走系统包括间隔设置的伸缩式支撑滚轮结构和固定式支撑滚轮结构，所述伸缩式支撑滚轮结构和所述固定式支撑滚轮结构分别设置于所述主轴的不同轴向位置处，用于带动所述支护结构沿所述钢板内衬的轴向移动。

3、优选的，所述调节结构包括固定套筒和伸缩顶杆，所述固定套筒的一端与所述主轴连接，另一端与所述伸缩顶杆滑动连接，所述伸缩顶杆用于沿所述主轴的径向伸缩以接触或脱离所述钢板内衬。

4、优选的，所述伸缩式支撑滚轮结构包括第一滚轮架组件、伸缩执行元件和第一行走滚轮；所述第一滚轮架组件包括第一斜向支撑杆和第一横向支撑杆，所述第一横向支撑杆的轴线与主轴的轴线于水平面相垂直，所述第一斜向支撑杆对称设置于第一横向支撑杆两端，且第一斜向支撑杆的两端分别与所述主轴的外表面和所述第一横向支撑杆的外端固定连接；所述伸缩执行元件竖直固定于所述第一横向支撑杆两端的下表面，其伸缩端向下与所述第一行走滚轮固定连接；

5、所述固定式支撑滚轮结构包括第二滚轮架组件、固定支撑杆和第二行走滚轮；所述第二滚轮架组件包括第二斜向支撑杆和第二横向支撑杆，所述第二滚轮架组件与第一滚轮架组件结构相同；所述固定支撑杆竖直固定于所述第二横向支撑杆两端的下表面，其下端与所述第二行走滚轮固定连接。

6、优选的，所述伸缩执行件为液压油缸或电动推杆，且所述伸缩执行元件的伸出长度大于固定支撑杆的长度，用于适配不同高度的运输小车及钢板内衬的内壁支撑需求。

7、本发明还公开了一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护方法，包括以下步骤：

8、s1.将多个钢板板片在组圆台车上组圆为完整圆环，吊装至运输小车上，调整主支撑结构的伸出距离并将支护结构推至钢板圆环的外侧边缘；

9、s2.调节所述伸缩式支撑滚轮结构的伸缩执行元件，使支护结构的中心线与钢板圆环的中心线重合；将支护结构的前端推入钢板圆环内部，使前端的固定式支撑滚轮结构的第二行走滚轮贴合钢板圆环的内壁底部；若行走高度不匹配，则将位于前端固定式支撑滚轮单元后方的伸缩式支撑滚轮单元伸入钢板圆环，通过伸缩式支撑滚轮结构的伸缩调节，使第一行走滚轮贴合钢板圆环的内壁底部，完成适配；

10、s3.继续推送支护结构，待所述固定式支撑滚轮结构完全进入钢板内部后，收起第一组伸缩式支撑滚轮结构，继续推进至第二组固定式支撑滚轮结构接触钢板内壁，再收起第二组伸缩式支撑滚轮结构，将支护结构推送至钢板内部预设位置；

11、s4.分次启动所述主支撑结构上的径向支撑杆，多点同步顶撑钢板内衬，将钢板校正为标准圆形；

12、s5.将运输小车连同钢板内衬和支护结构整体转运至前一环已浇筑完成的钢板段，微调径向支撑杆使两段钢板圆度一致，环向焊接完成管片拼接后锁死所有径向支撑杆；

13、s6.以支护结构作为内部刚性支撑进行壁后混凝土浇筑，待混凝土完全凝固后，收缩所有径向支撑杆，将支护结构整体推出钢板内衬，重复用于后续施工。

14、优选的，步骤s4中，所述径向支撑杆采用分级分次同步启动的方式，避免单点顶撑力过大造成钢板局部变形。

15、优选的，步骤s3中，所述伸缩式支撑滚轮结构的收起顺序为沿推送方向先收起前端的伸缩式支撑滚轮结构，再收起后端的伸缩式支撑滚轮结构。

16、因此，本发明采用上述一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构及方法，具有以下技术效果：

17、（1）本发明采用整体式可移动支护结构，无需搭设和拆除满堂脚手架，缩短单段钢板支护施工周期，提高施工效率。

18、（2）本发明通过24个周向均匀分布的高密度调节支撑单元分级分次同步顶撑，可实现钢板圆环的全周连续均匀受力，消除局部应力集中。

19、（3）本发明行走系统采用伸缩式与固定式滚轮结合的设计，可适配不同规格钢板内衬及各类运输小车，通用性好。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构，其特征在于：包括主轴，所述主轴表面沿轴向设置有至少两组主支撑结构，每组所述主支撑结构均包括沿主轴周向分布的多个独立伸缩的调节结构，所述调节结构用于沿主轴的径向伸缩以支撑并调整钢板内衬的圆度；所述主轴下端设置有行走系统，所述行走系统包括间隔设置的伸缩式支撑滚轮结构和固定式支撑滚轮结构，所述伸缩式支撑滚轮结构和所述固定式支撑滚轮结构分别设置于所述主轴的不同轴向位置处，用于带动所述支护结构沿所述钢板内衬的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构，其特征在于：所述调节结构包括固定套筒和伸缩顶杆，所述固定套筒的一端与所述主轴连接，另一端与所述伸缩顶杆滑动连接，所述伸缩顶杆用于沿所述主轴的径向伸缩以接触或脱离所述钢板内衬。

3.根据权利要求2所述的一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构，其特征在于：所述伸缩式支撑滚轮结构包括第一滚轮架组件、伸缩执行元件和第一行走滚轮；所述第一滚轮架组件包括第一斜向支撑杆和第一横向支撑杆，所述第一横向支撑杆的轴线与主轴的轴线于水平面相垂直，所述第一斜向支撑杆对称设置于第一横向支撑杆两端，且第一斜向支撑杆的两端分别与所述主轴的外表面和所述第一横向支撑杆的外端固定连接；所述伸缩执行元件竖直固定于所述第一横向支撑杆两端的下表面，其伸缩端向下与所述第一行走滚轮固定连接；

4.根据权利要求3所述的一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护结构，其特征在于：所述伸缩执行件为液压油缸或电动推杆，且所述伸缩执行元件的伸出长度大于固定支撑杆的长度，用于适配不同高度的运输小车及钢板内衬的内壁支撑需求。

5.一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护方法，基于权利要求4所述的支护结构，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护方法，其特征在于：步骤s4中，所述径向支撑杆采用分级分次同步启动的方式，避免单点顶撑力过大造成钢板局部变形。

7.根据权利要求5所述的一种人工储能硐室的内衬薄壁钢板防变形支护方法，其特征在于：步骤s3中，所述伸缩式支撑滚轮结构的收起顺序为沿推送方向先收起前端的伸缩式支撑滚轮结构，再收起后端的伸缩式支撑滚轮结构。