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CN116816376A - 深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法 - Google Patents

深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法 Download PDF

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CN116816376A
CN116816376A CN202310682752.XA CN202310682752A CN116816376A CN 116816376 A CN116816376 A CN 116816376A CN 202310682752 A CN202310682752 A CN 202310682752A CN 116816376 A CN116816376 A CN 116816376A
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CN202310682752.XA
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熊灿
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North China Power Engineering Co Ltd of China Power Engineering Consulting Group
Original Assignee
North China Power Engineering Co Ltd of China Power Engineering Consulting Group
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Abstract

本发明涉及一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法,其中系统结构包括有在地下洞室的岩壁表面依次设置的排水层、防水层、结构保护层以及面层;排水层包括有沿着岩壁设置的凹凸排水板,凹凸排水板具有凸台的一面朝向岩壁;在岩壁上锚固有锚杆和预埋结构件,锚杆和预埋结构件均具有杆体;杆体的一端深入岩壁,杆体的另一端穿透凹凸排水板;防水层包括有,在凹凸排水板背向岩壁的一侧,在杆体凹凸排水板上依次设置的第一防水涂料层、玻纤网格布胎体增强层、第二防水涂料层和第三防水涂料层。本方案在保证无渗漏水的同时避免增加本底辐射以及防水层会脱落需要后期维修的问题,满足低氡气、低本底辐射以及洞室内部表面洁净要求。

Description

深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法
技术领域
本发明属于特殊地下工程建设技术领域,具体地涉及一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法。
背景技术
“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”是中国首个、世界最深的地下实验室,是国家建设的重大科技基础设施。极深地下实验室将为暗物质直接探测实验、无中微子双贝塔衰变实验,以及核天体物理领域等各类基础前沿实验提供极低宇宙线本底环境和极低背景噪声环境,为我国粒子物理和核物理领域的重大基础前沿物理问题研究提供平台支撑。
目前在建的极深地下极低辐射本底前沿物理实验室,即锦屏地下实验室二期,位于四川省凉山彝族自治州锦屏二级水电站锦屏山引水隧道群中。项目将建成岩石覆盖厚度约2400米、宇宙线通量小于每平方米每年100个、地下可利用容积超过30万立方米、拥有完善的水、电、气等配套设施,具备支撑开展极深地下前沿物理实验能力的实验空间。地下实验室空间包括8个65m×14m×14m(长×宽×高)的主实验大厅,两个岩土实验厅及4条服务隧道、2条连接隧道等地下空间(如图1所示)。
锦屏地下实验室二期所有实验空间均位于山体掩蔽的地下隧道中,地下空间需形成满足地下前沿物理实验的特殊要求的环境。这些特殊要求包括:无山体渗漏水的地下空间、低氡气实验环境、低本底辐射实验条件、洞室内壁表面洁净。
在国内外已有地下隧道和洞室工程洞壁处理方案中,因隧道功能多为车辆通行、管道敷设、矿产挖掘,故对隧道内部空间环境要求不高,仅以满足空间内部结构稳定及洞室无漏水的要求,多采取洞室喷锚混凝土加固后铺设排水板,然后进行混凝土二次衬砌的方式完成隧道洞室的处理。国外现已运行的地下实验室洞室采用喷锚后直接喷涂多层聚氨酯防水涂料方式处理洞壁,但由于山体持续渗水且排水不畅,长年运行后均出现聚氨酯层的起鼓和脱落显现,造成洞室防护系统返修。
对于锦屏地下实验室二期等极特殊的地下空间,如采用隧道洞室衬砌混凝土的方式进行处理,将造成地下实验空间内指数级的本底辐射值增加,显著影响高精度物理实验的运行。如采用直接喷涂防水层的方案则会引起洞室排水不畅而导致后期维修。因此,设计一种满足此类特殊地下空间环境要求的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护技术是顺利开展地下实验的基础和首要条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:提供一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法,在保证无渗漏水的同时避免增加本底辐射以及防水层会脱落需要后期维修的问题,实现满足极深地下前沿物理实验室所必需的低氡气实验环境条件、低本底辐射实验条件以及洞室内部表面洁净条件。
依据本发明的技术方案,本发明提供了一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,包括有在地下洞室的岩壁表面依次设置的排水层、防水层、结构保护层以及面层;排水层包括有沿着岩壁设置的凹凸排水板,凹凸排水板具有凸台的一面朝向岩壁;在岩壁上锚固有锚杆和预埋结构件,锚杆和预埋结构件均具有杆体;杆体的一端深入岩壁,杆体的另一端穿透凹凸排水板;防水层包括有,在凹凸排水板背向岩壁的一侧,在杆体及凹凸排水板上依次设置的第一防水涂料层、玻纤网格布胎体增强层、第二防水涂料层和第三防水涂料层。
进一步地,在凹凸排水板朝向岩壁的一侧,在杆体穿透凹凸排水板的节点处设置有聚氨酯防水密封胶,凹凸排水板和杆体之间通过聚氨酯防水密封胶形成密封。
进一步地,第一防水涂料层、玻纤网格布胎体增强层和第二防水涂料层均设置于杆体穿透凹凸排水板的节点处的杆体及凹凸排水板上;第三防水涂料层完整覆盖在靠外的凹凸排水板及第二防水涂料层上。
优选地,第一防水涂料层和第二防水涂料层均为2mm厚的高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料,第三防水涂料层为3mm厚的喷涂速凝橡胶沥青防水涂料。
优选地,凹凸排水板为20mm厚的HDPE凹凸排水板,并背衬有复合无纺布。
进一步地,结构保护层包括有设置在第三防水涂料层外的混凝土层。
进一步地,锚杆为分布设置的多个,锚杆上连接有骨架钢筋,骨架钢筋构成沿着岩壁设置的网格状结构,骨架钢筋间安装有沿着岩壁设置的钢筋网;锚杆的自由端具有锚板,锚板位于骨架钢筋与面层之间;锚板、骨架钢筋及钢筋网均被包覆于混凝土层内。
优选地,混凝土层为60mm厚的抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土;锚杆为直径25mm的三级钢筋,锚杆呈梅花形分布布置,相邻锚杆间距为1.5m;骨架钢筋为直径12mm的三级钢筋;钢筋网采用直径6mm、间距150mm的一级钢筋。
进一步地,面层包括有在混凝土层外依次设置的聚合物水泥砂浆层、聚氨酯胶泥层和聚氨酯面漆层。
本发明还提供一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护方法,用于形成本发明上述任意一项所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其包括如下步骤:
步骤S1,在地下洞室的岩壁表面设置锚杆和预埋结构件的杆体后,沿着岩壁满铺凹凸排水板;凹凸排水板按锚杆和预埋结构件位置预先开孔,使杆体穿透凹凸排水板;
步骤S2,在凹凸排水板开孔与杆体之间的缝隙位置处,朝向岩壁方向挤入足量聚氨酯密封胶,满填杆体与凹凸排水板之间的缝隙;
步骤S3,对锚杆、预埋结构件以及墙地面的阴阳角处采用玻纤网格布进行增强,并在玻纤网格布前后涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料进行局部加强,然后用喷涂速凝橡胶沥青防水涂料整体喷涂,形成完整闭合的防水层;
步骤S4,在锚杆上安装骨架钢筋和钢筋网,骨架钢筋和钢筋网贴合岩壁凹凸面进行绑扎,形成与岩壁形状起伏一致的刚性保护层,然后在锚杆的杆体端头焊接锚板,兜住钢筋网;
步骤S5,在防水层外喷射60mm厚、抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土,形成混凝土层;
步骤S6,在混凝土层表面喷涂15mm厚聚合物水泥砂浆初步找平;然后喷涂2mm厚聚氨酯胶泥压光找平;最后辊涂防霉阻燃聚氨酯面漆。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果如下:
1、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法采用复合防护构造做法,全面解决深地环境下基础前沿物理实验室所面临的多项特殊环境问题。
2、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法可有效实现为深地环境下的基础前沿物理实验室提供与山体岩石渗漏水隔绝、空间整体防水的地下环境,全面解决地下空间渗漏水问题。
3、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法可极大降低深地基础前沿物理实验室所在洞室岩壁处理所使用的混凝土用量,显著降低实验室环境的本底辐射值。
4、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法在全面阻隔岩壁渗水的同时,隔绝融于渗水中的氡气,为深地基础前沿物理实验室提供低氡环境。
5、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法采用的喷射混凝土表面平整处理方案,可为深地基础前沿物理实验室提供面层洁净的地下空间内表面。
6、本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法采用无衬砌的洞室复合防护构造做法,可最大限度的利用已开挖的地下空间,最大限度地为深地科学实验提供宝贵的实验环境。
附图说明
图1是适用本发明方案的地下实验室空间的结构示意图。
图2是本发明一实施例的系统结构示意图。
图3是本发明一实施例的排水层与锚杆及预埋结构件连接节点处的结构示意图。
图4是本发明一实施例的锚杆、骨架钢筋及钢筋网的结构示意图。
图5是本发明一实施例施工完成后的效果图。
附图中的附图标记说明:
1、岩壁;
2、排水层;21、凹凸排水板;22、聚氨酯防水密封胶;
3、防水层;31、第一防水涂料层;32、玻纤网格布胎体增强层;33、第二防水涂料层;34、第三防水涂料层;
4、结构保护层;41、混凝土层;42、骨架钢筋;43、钢筋网;
5、面层;51、聚合物水泥砂浆层;52、聚氨酯胶泥层;53、聚氨酯面漆层;
6、锚杆;61、杆体;62、锚板;
7、预埋结构件。
具体实施方式
本发明提供一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法,其为一种能够为世界最深地下基础前沿物理实验室创造无山体水渗漏、低本底辐射、低氡气环境、洁净实验空间的深地洞室复合防护技术。
整体而言,本发明采用排水层-防水层-结构保护层-面层的复合构造做法,综合考虑防护系统设计的合理性和环境适应性,注重各构造层次之间的相容性和结合性,严格控制材料质量和耐久性能,以减少后期维护修补工作,保证实验室长期运行维护。
请参阅图2,图2示出了本发明一实施例的复合防排水抑氡低本底洁净洞室构造整体结构。本发明一实施例的一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,主要包括有在地下洞室的岩壁1表面依次设置的排水层2、防水层3、结构保护层4以及面层5。其中排水层2主要作用为引流洞壁渗水,防水层3主要作用为阻隔洞壁渗水及氡气,结构保护层4主要作用为保护防水层、形成坚实结构层、为面层5提供基层,面层5主要作用为在混凝土层41表面找平,形成洁净表面。
更具体而言,本方案的第一方面重点在于采用防排水及氡气隔离防护技术。排水层2包括沿地下洞室的岩壁1设置的凹凸排水板21,凹凸排水板21上具有凸台的一面朝向岩壁1。优选地,凹凸排水板21采用20mm厚的HDPE凹凸排水板,并背衬有(即在不具有凸台的一面贴合地设置有)复合无纺布。凹凸排水板21与岩壁1之间通过膨胀螺栓固定。凹凸排水板21的凸台之间以及其与岩壁1之间形成用于排水的通道(间隙),岩壁1底部两侧根据现有工程要求设有排水沟,凹凸排水板21所形成的用于排水的通道能够连通至排水沟从而进行排水。相邻两块凹凸排水板21之间通过热风焊接,优选采用双道焊缝结构,在排水的同时形成防水的第一道屏障。
例如锦屏地下实验室二期的实验大厅内需要建设有大型常温水屏蔽装置、大型液氮低温屏蔽装置、组合式固体辐射屏蔽装置等多项大型物理探测装置。这些装置建设安装完成后,将长时间运行以进行前沿物理探测实验。锦屏地下实验室二期防水系统设计按照国家防水技术规程中地下防水一级的标准进行设防,实验大厅的空间内部不允许渗水,并要求结构表面无湿渍。本方案考虑到因山体岩石内水压较大,洞室岩壁持续渗水的情况,将复合防护技术中的排水方案采用洞室全面排水方式,沿地下洞室的岩壁1满铺凹凸排水板21,利用凹凸排水板21的凸台引流岩壁裂缝的山体渗水,加快渗漏水的排出。利用凹凸排水板21的凸台在岩壁1与防护系统之间建立顺畅的排水层,及时将山体渗水排至岩壁1底部两侧的排水沟,实现地下空间内部无水压聚集,无水可渗。
进一步地,请参阅图2、图3,图3示出了本发明一实施例的结构件穿透复合防排水抑氡低本底洁净构造层节点结构。在岩壁1上锚固有锚杆6和预埋结构件7,锚杆6和预埋结构件7均具有杆体61,杆体61一端深入岩壁1,另一端穿透凹凸排水板21(穿透凹凸排水板21后的杆体长度、结构等为根据锚杆6和预埋结构件7的不同功能进行相应设计)。在凹凸排水板21朝向岩壁1的一侧,在杆体61穿透凹凸排水板21的节点外设置有例如呈环形的一圈聚氨酯防水密封胶22,凹凸排水板21和杆体61之间通过聚氨酯防水密封胶22形成密封。在凹凸排水板21背向岩壁1的一侧,在杆体61穿透凹凸排水板21的节点处的杆体61及杆体61周边的凹凸排水板21上(二者相连接的位置附近)依次设置有第一防水涂料层31、玻纤网格布胎体增强层32和第二防水涂料层33,其中优选地,第一防水涂料层31和第二防水涂料层33均为2mm厚的高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料。还包括有第三防水涂料层34,第三防水涂料层34完整覆盖设置在靠外的凹凸排水板21及第二防水涂料层33上,第三防水涂料层34优选为3mm厚的喷涂速凝橡胶沥青防水涂料。第一防水涂料层31、玻纤网格布胎体增强层32、第二防水涂料层33及第三防水涂料层34共同形成整体连续的防水层3。
优选地,第一防水涂料层31、玻纤网格布胎体增强层32和第二防水涂料层33的覆盖面积(体现于图3中的长度)的关系为:玻纤网格布胎体增强层32<第一防水涂料层31<第二防水涂料层33,从而,玻纤网格布胎体增强层32被完全包裹覆盖在第一防水涂料层31和第二防水涂料层33之间,同时第二防水涂料层33完全覆盖第一防水涂料层31,第二防水涂料层33的边缘超出于第一防水涂料层31的边缘并与凹凸排水板21接触、粘接。
地下洞室内因加建洁净实验室,需要设置相应的预埋结构件7,例如洞壁上设置有支吊架,洞室地面分布加建房间的结构钢柱等。支吊架和钢柱等预埋结构件7的支撑着力点必须受力于岩石层且穿透防排水层。由于已开挖的洞室内壁凹凸不平,粘贴式防水卷材难以作为防水层与洞壁严密贴合,难以确保多处阴阳角的细部处理,增加渗漏隐患。故本方案选用喷涂速凝橡胶沥青防水涂料在排水层后整体喷涂,同时对设备基础、管道支架、钢柱柱脚等预埋结构件7以及墙地面的阴阳转角利用玻纤网格布进行增强,并在玻纤网格布前后涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料进行局部加强,形成完整闭合的防水层3。整体涂层具有防水、防腐、防渗、防护性能,从根本上克服了卷材防水搭接缝众多的缺点,消除了从接缝发生渗漏的风险。
本发明的第二方面重点在于采用低本底辐射防护技术。请参阅图2、图4,图4示出了结构保护层钢筋骨架构造结构。结构保护层4包括有设置在第三防水涂料层34外的混凝土层41。锚杆6为分布设置的多个,锚杆6优选为直径25mm的三级钢筋,相邻锚杆6间距约1.5m,在岩壁1上呈梅花形分布布置。在地下洞室整体拱形结构的角度上来看,锚杆6与所在的岩壁面基本垂直。锚杆6上拉结(如绑扎)连接有骨架钢筋42,骨架钢筋42构成沿着岩壁1设置的、大体贴合岩壁1形状的网格状结构;骨架钢筋42优选例如为直径12mm的三级钢筋。骨架钢筋42间安装有沿着岩壁1设置的、大体贴合岩壁1形状的钢筋网43(图4中仅示意性地绘出了一处,实际结构中钢筋网43也是布满整个岩壁),优选地,钢筋网43为直径6mm、间距150mm的一级钢筋。
进一步地,锚杆6的杆体61的自由端具有锚板62,锚板62位于骨架钢筋42及钢筋网43的外侧,即骨架钢筋42与面层5之间。锚板62、骨架钢筋42及钢筋网43均被包覆于混凝土层41内;混凝土层41优选为60mm厚的抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土。
本底辐射主要包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线。建筑工程广泛使用砌块、水泥、混凝土等建筑材料均以土壤、岩石为原料加工而成。由于建材的原材料中存在放射核素,这些核素不断衰变产生的本底辐射,将干扰暗物质及无中微子双贝塔衰变等概率极低事件的物理探测。基于对实验环境低本底辐射值的控制,为减少地下空间混凝土的使用量,本方案的地下洞室的洞壁不采用混凝土二次衬砌的支护方案。
本方案的低本底辐射技术采用在洞壁防排水层后喷射60mm掺纤维素纤维C30混凝土方式,用于保护防水层并作为最外侧洁净面层的基层。掺纤维素纤维混凝土为现有产品,其中纤维素纤维是采用一种高寒地区植物物种为原料,经化学处理和机械加工而成,具有天然的亲水性和高强高模的特点,其表面具有良好握裹力,掺和入喷射混凝土内用于提高混凝土及砂浆的均质性,改善混凝土的抗渗、抗裂性能。带锚板62的钢筋锚杆6用于承载洞壁复合防护构造的荷载及增强复合防护构造与岩壁的整体性。喷涂完防水涂料后,安装骨架钢筋42进行拉结,减少喷射混凝土的收缩裂缝,防止局部脱落。骨架钢筋42和钢筋网43贴合岩壁1凹凸面进行绑扎,形成与岩壁1形状起伏一致的刚性保护层,既起到保护防水层3的作用,又避免有机防水涂料外露于洞室内部空间而影响地下空间的防火性能。本方案使用的混凝土用量较常规的地下隧道二次衬砌方案减少约80%,大大降低了洞室内部环境的低本底辐射值,为实验要求的低本底辐射环境提供保障。
本发明的第三方面重点在于采用洞室内壁洁净表面防护技术。请参阅图2,面层5包括有在混凝土层41外依次设置的聚合物水泥砂浆层51、聚氨酯胶泥层52和聚氨酯面漆层53。因洞壁喷射混凝土表面凹凸不平且材质粗糙,不能满足地下空间实验室内墙的洁净使用要求。本方案在喷射混凝土完成后,对混凝土层41表面进行平滑处理。在经过多次现场试验后,得出上述优选方案,进一步而言,喷射混凝土完成后,表面十分粗糙,因此采用聚合物水泥砂浆层51的厚度约为15mm,用于进行初步找平;聚氨酯胶泥层52的厚度约为2mm,用于压光找平,使岩壁1表面更加平滑;聚氨酯面漆层53采用防霉阻燃聚氨酯面漆,作为最外侧的面层。
聚氨酯胶泥由聚氨酯树脂、助剂、以及石英砂填料组成。聚氨酯胶泥层52与聚合物水泥砂浆层51表面附着牢固,其成膜后包覆效果显著且具有良好的抗渗性能,可作为本方案防止岩壁渗水的加强屏障。同时,聚氨酯胶泥中的聚氨酯树脂具有良好的强度、柔韧性及弹性,可以有效弥补聚合物水泥砂浆层51的细小裂缝。聚氨酯胶泥中采用325目的石英砂,能有效平滑聚合物水泥砂浆层51的微小凹凸,提高岩壁完成面平整度和光洁度。聚氨酯胶泥层52外辊涂防霉阻燃聚氨酯面漆,达到内壁光洁平整的效果,例如图5所示。
基于本发明上述结构,本发明提供一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护方法,优选实施例中,其包括如下步骤:
步骤S1,在地下洞室的岩壁1表面预埋锚杆6和预埋结构件7的杆体61部分(仅为钢筋,杆体61末端的锚板62结构等在后续步骤焊接)后,沿着岩壁1满铺凹凸排水板21;更具体为,凹凸排水板21按锚杆6和预埋结构件7位置预先开孔,然后进行铺挂设置,使杆体61穿透凹凸排水板21,并避免凹凸排水板21的不规则破口;将凹凸排水板21与岩壁1通过膨胀螺栓固定。
步骤S2,在凹凸排水板21开孔与杆体61的缝隙位置处,朝向岩壁1方向挤入足量聚氨酯密封胶,形成在锚杆6和预埋结构件7的杆体61外周的聚氨酯防水密封胶22,满填杆体61与凹凸排水板21之间的缝隙,密封胶凝固后即在迎水面形成封闭。
步骤S3,对锚杆6、预埋结构件7以及墙地面的阴阳角处采用玻纤网格布进行增强,并在玻纤网格布前后涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料进行局部加强,然后用喷涂速凝橡胶沥青防水涂料整体喷涂,形成完整闭合的防水层3;更具体例如,在凹凸排水板21背向岩壁1的一侧,在杆体61穿透凹凸排水板21的节点处涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料形成第一防水涂料层31,铺设玻纤网格布形成玻纤网格布胎体增强层32,以及在玻纤网格布外涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料形成第二防水涂料层33,以上结构施工完成后,在背向岩壁1的一侧整体进行喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的喷涂,形成第三防水涂料层34。其中,喷涂速凝橡胶沥青防水涂料在施工现场采用专用喷涂设备将A、B组分混合后快速破乳凝固,可形成致密、连续、完整的有机涂层,并具有极高伸长率、超强弹性。
步骤S4,在锚杆6上安装骨架钢筋42和钢筋网43,骨架钢筋42和钢筋网43贴合岩壁1凹凸面进行绑扎,形成与岩壁1形状起伏一致的刚性保护层;然后在锚杆6的杆体61端头焊接锚板62,用于兜住钢筋网43。
步骤S5,在防水层3外喷射60mm厚抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土,形成混凝土层41。
步骤S6,在混凝土层41表面喷涂15mm厚聚合物水泥砂浆层51初步找平;然后喷涂2mm厚聚氨酯胶泥层52压光找平;最后辊涂防霉阻燃聚氨酯面漆形成聚氨酯面漆层53作为最外的面层。
综上所述,本发明的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统及方法采用复合防护构造做法,全面解决深地环境下基础前沿物理实验室所面临的多项特殊环境问题;可以为深地环境下的基础前沿物理实验室提供与山体岩石渗漏水隔绝、空间整体防水的地下环境,全面解决地下空间渗漏水问题;可极大降低深地基础前沿物理实验室所在洞室岩壁处理所使用的混凝土用量,显著降低实验室环境的本底辐射值。并且本方案在全面阻隔岩壁渗水的同时,隔绝融于渗水中的氡气,为深地基础前沿物理实验室提供低氡环境;采用的喷射混凝土表面平整处理方式,可为深地基础前沿物理实验室提供面层洁净的地下空间内表面;无衬砌的洞室复合防护构造做法可最大限度的利用已开挖的地下空间,最大限度的为深地科学实验提供宝贵的实验环境。

Claims (10)

1.一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,包括有在地下洞室的岩壁(1)表面依次设置的排水层(2)、防水层(3)、结构保护层(4)以及面层(5);
排水层(2)包括有沿着岩壁(1)设置的凹凸排水板(21),凹凸排水板(21)具有凸台的一面朝向岩壁(1);
在岩壁(1)上锚固有锚杆(6)和预埋结构件(7),锚杆(6)和预埋结构件(7)均具有杆体(61);杆体(61)的一端深入岩壁(1),杆体(61)的另一端穿透凹凸排水板(21);
防水层(3)包括有,在凹凸排水板(21)背向岩壁(1)的一侧,在杆体(61)及凹凸排水板(21)上依次设置的第一防水涂料层(31)、玻纤网格布胎体增强层(32)、第二防水涂料层(33)和第三防水涂料层(34)。
2.如权利要求1所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,在凹凸排水板(21)朝向岩壁(1)的一侧,在杆体(61)穿透凹凸排水板(21)的节点处设置有聚氨酯防水密封胶(22),凹凸排水板(21)和杆体(61)之间通过聚氨酯防水密封胶(22)形成密封。
3.如权利要求1所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,第一防水涂料层(31)、玻纤网格布胎体增强层(32)和第二防水涂料层(33)均设置于杆体(61)穿透凹凸排水板(21)的节点处的杆体(61)及凹凸排水板(21)上;第三防水涂料层(34)完整覆盖在靠外的凹凸排水板(21)及第二防水涂料层(33)上。
4.如权利要求3所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,第一防水涂料层(31)和第二防水涂料层(33)均为2mm厚的高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料,第三防水涂料层(34)为3mm厚的喷涂速凝橡胶沥青防水涂料。
5.如权利要求1所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,凹凸排水板(21)为20mm厚的HDPE凹凸排水板,并背衬有复合无纺布。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,结构保护层(4)包括有设置在第三防水涂料层(34)外的混凝土层(41)。
7.如权利要求6所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,锚杆(6)为分布设置的多个,锚杆(6)上连接有骨架钢筋(42),骨架钢筋(42)构成沿着岩壁(1)设置的网格状结构,骨架钢筋(42)间安装有沿着岩壁(1)设置的钢筋网(43);
锚杆(6)的自由端具有锚板(62),锚板(62)位于骨架钢筋(42)与面层(5)之间;锚板(62)、骨架钢筋(42)及钢筋网(43)均被包覆于混凝土层(41)内。
8.如权利要求7所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,混凝土层(41)为60mm厚的抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土;锚杆(6)为直径25mm的三级钢筋,锚杆(6)呈梅花形分布布置,相邻锚杆(6)间距为1.5m;骨架钢筋(42)为直径12mm的三级钢筋;钢筋网(43)采用直径6mm、间距150mm的一级钢筋。
9.如权利要求7所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其特征在于,面层(5)包括有在混凝土层(41)外依次设置的聚合物水泥砂浆层(51)、聚氨酯胶泥层(52)和聚氨酯面漆层(53)。
10.一种深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护方法,其特征在于,用于形成权利要求1-9中任意一项所述的深地洞室复合防排水抑氡低本底洁净防护系统,其包括如下步骤:
步骤S1,在地下洞室的岩壁(1)表面设置锚杆(6)和预埋结构件(7)的杆体(61)后,沿着岩壁(1)满铺凹凸排水板(21);凹凸排水板(21)按锚杆(6)和预埋结构件(7)位置预先开孔,使杆体(61)穿透凹凸排水板(21);
步骤S2,在凹凸排水板(21)开孔与杆体(61)之间的缝隙位置处,朝向岩壁(1)方向挤入足量聚氨酯密封胶,满填杆体(61)与凹凸排水板(21)之间的缝隙;
步骤S3,对锚杆(6)、预埋结构件(7)以及墙地面的阴阳角处采用玻纤网格布进行增强,并在玻纤网格布前后涂刷高粘抗滑水性橡胶沥青防水涂料进行局部加强,然后用喷涂速凝橡胶沥青防水涂料整体喷涂,形成完整闭合的防水层(3);
步骤S4,在锚杆(6)上安装骨架钢筋(42)和钢筋网(43),骨架钢筋(42)和钢筋网(43)贴合岩壁(1)凹凸面进行绑扎,形成与岩壁(1)形状起伏一致的刚性保护层,然后在锚杆(6)的杆体(61)端头焊接锚板(62),兜住钢筋网(43);
步骤S5,在防水层(3)外喷射60mm厚、抗压强度为C30的掺纤维素纤维混凝土,形成混凝土层(41);
步骤S6,在混凝土层(41)表面喷涂15mm厚聚合物水泥砂浆初步找平;然后喷涂2mm厚聚氨酯胶泥压光找平;最后辊涂防霉阻燃聚氨酯面漆。
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