一种地下引水式桶状水封石油洞库结构及建造方法

1.本发明属于石油存储工程领域，涉及地下水封石油洞库技术，具体是一种地下引水式桶状水封石油洞库结构及建造方法。


背景技术：

2.目前，地下水封油气洞库工程一般是在地下完整性好的岩层内开挖岩洞，利用水油不混合的特性，采用地下水向洞库内的渗透压力大于洞库内油气的外泄压力来抑制洞库内油气的泄露，从而达到存储目的。
3.地下水封油气洞库一般建在地下水稳定的完整性好的深部岩体内，依靠天然地下水和岩体渗透性一般能较好的满足水力密封性，但大多岩体渗透系数较大，为使洞库适宜的渗水量达到设计和规范要求，通常要对每个洞库的侧壁和拱顶的围岩进行防渗处理，防渗帷幕灌浆工程量巨大。我国绝大多数已建成的油气洞库渗水量严重超标，运行后需要从洞库水垫层大量抽排至地表，从而造成运营费用大幅增加。


技术实现要素：

4.为解决上述问题的不足，本发明提供一种地下引水式桶状水封石油洞库结构及建造方法，本发明无需每个洞库设置防渗帷幕，可以大幅减少防渗帷幕工程量和建造费用，且施工便利，可以提高施工进度，使洞库渗水量可控，污水量减少。
5.为了达到上述技术目的，本发明提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，所述石油洞库结构设置在靠近稳定水源，且无地下水或地下水来源不稳定的山体内，包括施工隧洞、石油洞库群、桶状水封结构、引水系统、排水系统和输油系统，所述施工隧洞从山体侧面延伸至山体内，并与位于山体内的石油洞库群连通；所述石油洞库群包括多个并排设置的石油洞库，每个石油洞库是通过施工隧洞施工而成，在每个石油洞库底面均设有防渗底板，所述施工隧洞的底板低于每个石油洞库的防渗底板，在石油洞库施工完成后，将每个石油洞库与施工隧洞连通的端口通过第一封堵塞封堵；
6.所述桶状水封结构包括竖向灌浆帷幕和水平向灌浆帷幕，所述竖向灌浆帷幕围设在石油洞库群周围，其底面高度低于石油洞库的防渗底板底面，顶面高度高于石油洞库最高部位，所述水平向灌浆帷幕设置在相邻两个石油洞库之间，所述水平向灌浆帷幕与每个石油洞库的防渗底板连为一个整体式防渗面，并与竖向灌浆帷幕组成一个将石油洞库群侧面和底面均包覆的筒状防渗结构；
7.所述引水系统包括与稳定水源连通的引水隧洞、布设在石油洞库群顶面的多个水幕巷道和水幕孔，所述水幕巷道横向布设在竖向灌浆帷幕之间，并与引水隧洞相互连通，所述水幕孔是从水幕巷道沿着每个石油洞库延伸方向施工而成，且水幕孔的布设范围位于竖向灌浆帷幕围设范围内；所述排水系统包括布设在每个石油洞库底部水垫层的排水管，所述排水管从施工隧洞引出；
8.所述输油系统包括进油系统和设置在每个石油洞库内的出油管，所述进油系统包
括连通输入油站和引水隧洞的输油竖井、布设在引水隧洞及水幕巷道内的输入油管和连通输入油管和每个石油洞库的输油分管，输入油站的石油通过输入油管和输油分管注入每个石油洞库内；所述出油管通过施工隧洞引出，并通向布设在施工隧洞外的临时油库。
9.本发明提供的进一步的技术方案：所述石油洞库结构包括监控系统，所述监控系统包括水位水压监测装置、布设在山体外的监控房、布设在引水隧洞进口端的闸门、设置排水管上的第一电磁阀、设置在输入油管进口端的第二电磁阀、设置在出油管上的第三电磁阀和布设在每个石油洞库内的温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器，所述水位水压监测装置包括设置在石油洞库底部水垫层、水幕巷道、引水隧洞、水源取水口旁的水位传感器及水压传感器；所述水位传感器、水压传感器、温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器的信号输出端分别与监控房内的控制器信号输入端连接，所述监控房内的控制器分别与闸门、输入油站内的油泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀上通讯连接。
10.本发明提供的较优的技术方案：所述石油洞库群置于岩体完整的山体内，石油洞库群包括多条平行布置的城门洞形隧洞式石油洞库，所述石油洞库群平面上外包络线呈方形；所述施工隧洞水平设置，兼做排水廊道和石油输出廊道。
11.本发明提供的较优的技术方案：所述竖向灌浆帷幕围设在石油洞库群前后左右四个方向，具体是从高于石油洞库最高位置的山沟朝石油洞库顶面施工帷幕施工隧洞和灌浆廊道后，通过帷幕施工隧洞竖向施工灌浆腔，并通过灌浆廊道灌注防渗浆液后形成的方形桶状防渗结构；所述水平灌浆帷幕是在每个石油洞库开挖过程中，在洞库边墙底部斜向下施工的防渗帷幕，且相邻两个石油洞库侧面的防渗帷幕连为一体，并与石油洞库底面的防渗底板连为一体。
12.本发明提供的较优的技术方案：所述排水系统还包括污水处理站，所述排水管将石油洞库水垫层多余集水自流式排出后通向污水处理站。
13.本发明提供的较优的技术方案：所述施工隧洞与每个石油洞库通过横向隧洞连通，并通过横向隧洞依次进行每个石油洞库的施工，相邻两个石油洞库之间的间距为35～45m，在石油洞库施工完成后，注油之前，将施工隧洞与横向隧洞连通部位通过第二封堵塞封堵。
14.本发明提供的较优的技术方案：所述输油分管设置在水幕巷道与每个石油洞库顶面之间，在水幕巷道与每个石油洞库之间设有垂直油管孔，所述输油分管通过垂直油管孔进入石油洞库，并在输油分管埋设好之后，将垂直油管孔与输油分管之间的间隙封堵；所述出油管从每个石油洞库水垫层内布设至施工隧洞洞口外的临时油库。
15.本发明提供的较优的技术方案：所述闸门通过启闭机控制开启，所述监控房内的控制器与启闭机通过控制线连接；所述引水隧洞内壁施工有防渗层，且引水隧洞的底板高程高于水幕巷道的高程；所述稳定水源为来水量丰富且稳定的水库、湖泊或河流，其最低水位高于引水隧洞的底板，稳定水源自流式供水至水幕孔。
16.为了达到上述技术目的，本发明提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构的建造方法，其特征在于具体步骤如下：
17.(1)工程勘察：通过地质勘察，选取靠近稳定水源，且无地下水或地下水来源不稳定的山体，作为引水式桶状水封石油洞库施工地，并初拟靠近水源的山体和引水线路，进行
工程地质和水文地质勘察，选取合适的引水线路，并选取岩体完整的山体作为洞库群施工区和引水线路；
18.(2)石油洞库设计：针对洞库及引水隧道、施工隧洞、桶状水封结构、引水系统、排水系统和输油系统及监控系统进行施工设计，并绘制设计图纸；
19.(3)施工隧洞及石油洞库的开挖：施工隧洞从山体临近道路侧进行施工，并水平延伸至洞库群施工区，依次开挖石油洞库，相邻两个石油洞库之间的间距为35～45m；所述施工隧洞及洞库开挖采用钻爆法，光面爆破，施工洞采用全断面开挖，洞库采用台阶法施工；施工隧洞及洞库群区域对破碎带及不稳定岩体进行喷锚支护和固结灌浆，对集中渗漏通道及区域进行局部帷幕灌浆，施工隧洞进行钢筋混凝土衬砌；
20.(4)桶状水封结构的施工：在洞库开挖过程中从洞库边墙底部斜向下施工水平向防渗帷幕，并将相邻洞库侧边的水平向防渗帷幕以及洞库底部的防渗底板连为一体形成桶状水封结构底面防渗帷幕；从山体侧面高于洞库顶面的位置开挖帷幕施工隧洞，帷幕施工隧洞从山体外侧延伸至洞库拱顶以上的区域，通过帷幕施工隧洞沿着大于洞库群外缘的区域开挖环形水平向的灌浆廊道，并沿着灌浆廊道，向下垂直施工桶状侧壁的竖向防渗帷幕，竖向防渗帷幕的底端低于洞库防渗底板的底面，且竖向防渗帷幕与底面防渗帷幕组成一个完整的筒体水封结构；
21.(5)施工引水系统：通过一侧的灌浆廊道向对侧灌浆廊道开挖多条水幕巷道，灌浆廊道也兼做水幕巷道，并在水幕巷道之间、水幕巷道与灌浆廊道之间水平向钻设多个水幕孔，然后用封堵塞将帷幕施工隧洞与灌浆廊道连通部位封堵；在靠近水源侧的灌浆廊道向水源开挖水平向或向上倾斜的引水隧洞至水源边坡，并在引水隧洞的进口安装闸门及启闭机，所述引水隧洞内壁做防渗处理；
22.(6)施工排水系统：在每个洞库施工过程中，将排水管埋设在洞库的水垫层内，并将排水管通过施工隧洞引出；
23.(7)输油系统施工：在水源岸坡向下开挖输油竖井，并沿着水幕巷道向每个洞库顶部施工垂直油管孔，沿着输油竖井和引水隧洞埋设输入油管，每个垂直油管孔内安装输油分管，输油分管通向洞库内，在输油分管安装好并与输入油管连通后，将输油分管与垂直油管孔之间封堵，将输入油管引出并与输入油站的出油管道连通；所述施工隧洞兼做排油洞，在洞库施工过程中，洞库底部埋设排油管，排油管通过施工隧洞引出，在输入油管和排油管上均设有控制阀；
24.(8)洞库及帷幕施工洞、斜洞及施工隧洞洞封堵：按照现有的石油洞库施工方法，安装石油洞库的其它辅助结构和监控系统，并进行调试后，对单个洞库、洞库施工隧洞和帷幕施工隧洞进行封堵；
25.(9)灌浆廊道及水幕巷道满水状态下桶状水封性试验：通过引水隧洞向灌浆廊道及水幕巷道引水，并在灌浆廊道及水幕巷道满水状态下对桶状水封结构的水封性进行试验，使桶状水封结构内的岩体饱水，检验洞库岩体稳定性，验证洞库渗水量。
26.本发明提供的较优的技术方案：所述监控系统包括水位水压监测、洞库围岩变形监测、闸门控制、油位油压油温监测、洞库温度、气体气温监测和管线闸阀及控制装置的安装和调试。
27.本发明中的地下引水式桶状水封石油洞库设置在岩体坚硬、完整性好、无地下水
或地下水来源不稳定且地处来水稳定的水源旁的山体内，在石油洞库群四周设置桶状的防渗帷幕，从水源开挖的引水隧洞引水至洞库上部的水幕孔用于水力密封，低于洞库底板的水平向施工隧洞兼做排水廊道。本发明中的桶状水封系统包括洞库群四周的竖直向防渗帷幕、洞库群底板之间的水平向防渗帷幕、水幕巷道和水幕孔，引水系统包括闸门、隧洞和输水管线及控制装置，隧洞底板略高于水幕巷道且低于水源的最低水位，排水系统位于施工隧洞内，将洞库水垫层多余集水自流式排出到地表，输油系统自流式的将石油从地表输入到洞库和从洞库输出到地表。
28.本发明中的桶状水封方式同样适用于现有石油洞库；本发明中的监控系统与现有石油洞库的监控系统相同，包括水位水压监测、洞库围岩变形监测、闸门控制、油位监测、油压监测、油温监测、油位检测、洞库温度、气体监测(挥发性气体的监测)、气温监测和管线闸阀及控制装置等安装、调试。
29.本发明的有益效果：
30.1.本发明在洞库群侧周和底板设置竖向和水平向帷幕，将整个洞库群包围在桶状的帷幕中，无需每个洞库设置防渗帷幕，大幅减少了防渗帷幕工程量和建造费用；
31.2.本发明的水平状和近水平状施工隧洞和引水斜洞较现行斜洞施工更加便利，可大幅提高施工进度。
32.3.本发明的桶状防渗帷幕和引水式供水，使洞库渗水量可控，污水量减少；引水式桶状水封方式，扩大了地下石油洞库的建造范围。
33.4.本发明的自流式洞库排水、输油方式极大的降低了运营费用。
附图说明
34.图1是本发明中的引水式桶状水封石油洞库立剖面布置图；
35.图2是图1中aa剖视图；
36.图3是本发明中的引水式桶状水封石油洞库平剖面布置图；
37.图4是本发明中的桶状水封帷幕立剖面放大图；
38.图5是本发明中控制原理图。
39.图中：1—山体，2—稳定水源，3—引水隧洞，4—石油洞库，5—防渗底板，6—施工隧洞，7—桶状水封结构，700—竖向灌浆帷幕，701—水平向灌浆帷幕，8—第一封堵塞，9—横向隧洞，10—第二封堵塞，11—帷幕施工隧洞，12—灌浆廊道，13—水幕巷道，14—水幕孔，15—闸门，16—启闭机，17—输入油站，18—输油竖井，19—输入油管，20—输油分管，21—垂直油管孔，22—出油管，23—临时油库，24—监控房，25—排水管，26—污水处理站，27—第一电磁阀，28—第二电磁阀，29—第三电磁阀，30—山沟。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示
的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，如图1至图4所示，所述石油洞库结构设置在靠近稳定水源2，且无地下水或地下水来源不稳定的山体1内，包括施工隧洞6、石油洞库群、桶状水封结构7、引水系统、排水系统和输油系统，所述施工隧洞6从山体1侧面延伸至山体1内，并与位于山体1内的石油洞库群连通；所述石油洞库群置于岩体完整的山体1内，石油洞库群包括多条平行布置的城门洞形隧洞式石油洞库4，所述石油洞库群平面上外包络线呈方形；每个石油洞库4是通过施工隧洞6施工而成，在每个石油洞库底面均设有防渗底板5，所述施工隧洞6的底板低于每个石油洞库4的防渗底板5，在石油洞库4施工完成后，将每个石油洞库4与施工隧洞6连通的端口通过第一封堵塞8封堵；所述施工隧洞6水平设置，兼做排水廊道和石油输出廊道。所述施工隧洞6与每个石油洞库4通过横向隧洞9连通，并通过横向隧洞9依次进行每个石油洞库4的施工，相邻两个石油洞库4之间的间距为35～45m，在石油洞库4施工完成后，注油之前，将施工隧洞6与横向隧洞9连通部位通过第二封堵塞10封堵。
44.实施例提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，如图1至图4所示，所述桶状水封结构7包括竖向灌浆帷幕700和水平向灌浆帷幕701，所述竖向灌浆帷幕700围设在石油洞库群前后左右四个方向，其底面高度低于石油洞库4的防渗底板底面，顶面高度高于石油洞库4最高部位，竖向灌浆帷幕700具体是从高于石油洞库4最高位置的山沟13朝石油洞库4顶面施工帷幕施工隧洞11和灌浆廊道12后，通过帷幕施工隧洞11竖向施工灌浆腔，并通过灌浆廊道12灌注防渗浆液后形成的方形桶状防渗结构；所述水平向灌浆帷幕701设置在相邻两个石油洞库4之间，所述水平向灌浆帷幕701与每个石油洞库4的防渗底板5连为一个整体式防渗面，并与竖向灌浆帷幕700组成一个将石油洞库群侧面和底面均包覆的筒状防渗结构；所述水平灌浆帷幕701是在每个石油洞库4开挖过程中，在洞库边墙底部斜向下施工的防渗帷幕，且相邻两个石油洞库4侧面的防渗帷幕连为一体，并与石油洞库4底面的防渗底板连为一体。
45.实施例提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，如图1至图4所示，所述引水系统包括与稳定水源2连通的引水隧洞3、布设在石油洞库群顶面的多个水幕巷道13和水幕孔14，所述水幕巷道13横向布设在竖向灌浆帷幕700之间，并与引水隧洞3相互连通，所述水幕孔14是从水幕巷道13沿着每个石油洞库4延伸方向施工而成，且水幕孔14的布设范围位于竖向灌浆帷幕700围设范围内；所述排水系统包括布设在每个石油洞库4底部水垫层的排水管25，所述排水管25从施工隧洞6引出；所述排水系统还包括污水处理站24，所述排水
管25将石油洞库4水垫层多余集水自流式排出后通向污水处理站24。所述引水隧洞3内壁施工有防渗层，且引水隧洞3的底板高程高于水幕巷道13的高程；所述稳定水源2为来水量丰富且稳定的水库、湖泊或河流，其最低水位高于引水隧洞3的底板，稳定水源2自流式供水至水幕孔14。
46.实施例提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，如图1至图4所示，所述输油系统包括进油系统和设置在每个石油洞库4内的出油管22，所述进油系统包括连通输入油站17和引水隧洞3的输油竖井18、布设在引水隧洞3及水幕巷道13内的输入油管19和连通输入油管19和每个石油洞库4的输油分管20，输入油站17的石油通过输入油管19和输油分管20注入每个石油洞库4内；所述出油管22通过施工隧洞6引出，并通向布设在施工隧洞6外的临时油库23。所述输油分管20设置在水幕巷道13与每个石油洞库4顶面之间，在水幕巷道13与每个石油洞库4之间设有垂直油管孔21，所述输油分管20通过垂直油管孔21进入石油洞库4，并在输油分管20埋设好之后，将垂直油管孔21与输油分管20之间的间隙封堵；所述出油管22从每个石油洞库4水垫层内布设至施工隧洞6洞口外的临时油库23。
47.实施例提供了一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，如图5所示，所述石油洞库结构还包括监控系统，所述监控系统包括水位水压监测装置、布设在山体外的监控房24、布设在引水隧洞3进口端的闸门15、设置排水管25上的第一电磁阀27、设置在输入油管19进口端的第二电磁阀28、设置在出油管22上的第三电磁阀29和布设在每个石油洞库4内的温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器，所述水位水压监测装置包括设置在石油洞库底部水垫层、水幕巷道、引水隧洞、水源取水口旁的水位传感器及水压传感器；所述水位传感器、水压传感器、温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器的信号输出端分别与监控房24内的控制器信号输入端连接，所述监控房24内的控制器分别与闸门15、输入油站17内的油泵、第一电磁阀27、第二电磁阀28和第三电磁阀29上通讯连接。所述闸门15通过启闭机16控制开启，所述监控房24内的控制器与启闭机16通过控制线连接。
48.下面结合具体实施例对本发明中的地下引水式桶状水封石油洞库结构的检测方法进一步说明，具体针对某个施工想法，其建造方法包括工程勘察，洞库设计，施工洞、洞库、引水洞和水幕系统施工，输油输水管线和闸阀及监控系统安装等，具体步骤如下：
49.(1)工程勘察经勘察，某地山体及水库区的地形地貌符合引水式桶状水封洞库建造条件，山体高度约500m、宽度1000m、纵深大于2000m，距水库2000m，山体地层岩石为花岗岩，山体内拟选洞库拱顶高程80m，区域花岗岩工程岩体级别为ii～iii级，地最低沟底高程30m，地下水水位10m，地下水主要靠降雨补给且滞留时间短，水库死水位110m，山区道路高程20m。
50.(2)水封石油洞库结构的设计，具体包括：
51.a.洞库设计，包括5个洞室群组成，洞室间距为40m，平行排列，洞室为城门洞形，洞宽20m，洞高30m，拱顶半径10m，洞室长度1000m，洞室与洞室间隔厚度40m，钢筋混凝土底板厚度20cm。
52.b.洞库施工隧洞的设计，洞库施工隧洞进口在山区公路边，施工隧洞为城门洞形，洞高12m，宽度8m，拱顶半径4m，钢筋混凝土版二衬厚度15cm，长度500m，纵向坡度0.3％，隧洞一侧设置排水沟，一侧设置排油沟。
53.c.帷幕施工隧洞的设计，帷幕施工隧洞底板高程100m，与帷幕灌浆廊道和水幕巷道底板平齐，洞库施工隧洞进口在山体一侧的山沟内，施工隧洞为城门洞形，洞高12m，宽度8m，拱顶半径4m，长度300m，纵向坡度0.3％，隧洞一侧设置排水沟。
54.d.桶状水封系统的设计，灌浆廊道连接帷幕施工隧洞，灌浆廊道在平面上呈方形，长1030m，宽280m，灌浆廊道为城门洞形，洞高7.5m，宽度5m，拱顶半径2.5m。桶状帷幕的竖向帷幕在灌浆廊道下至洞室底板下5m，帷幕厚度5m，设置3排帷幕孔，孔深55m，水平向帷幕在洞室底板之间的间隔墙中，设置3排帷幕孔，帷幕孔倾角为15度的向下斜孔，帷幕孔孔径均为75cm；灌浆廊道兼做洞库群外缘的水幕巷道，在灌浆廊道长边上等间距平行灌浆廊道短边布置3条水幕巷道，水幕巷道截面尺寸与灌浆廊道相同。在灌浆廊道中向洞库群钻设帷幕孔，帷幕孔与灌浆廊道长边平行，单孔长度130m，直径110mm，间距10m，距水幕巷道底板高1.2m。
55.e.引水系统的设计，引水隧洞连接灌浆廊道，长度1500m，灌浆廊道为城门洞形，洞高3m，宽度2m，拱顶半径1m，锚喷支护，破碎段及进水口钢筋混凝土版二衬厚度15cm，进水口设置闸门和启闭机。
56.d.排水系统的设计，在单个洞室底板水垫层至洞室施工隧洞封堵塞外下挖坑槽预埋排水钢管至洞室施工隧洞排水沟，钢管直径50cm，壁厚5cm，钢管上安装闸阀及启闭装置，排水沟通至洞室施工隧洞洞口的污水收集处理池。
57.e.输油系统的设计，在水库岸坡向下开挖输入油竖井至引水隧洞，竖井直径300cm，深100m，钢筋混凝土版二衬厚度15cm，输油管直径80cm，输油管岩引水隧洞铺设至水幕巷道，穿过水幕巷道底板向下开挖的输油洞至洞室水垫层上部，排油管道预埋至施工隧洞封堵塞外，然后铺设至施工隧洞洞口的取油站，安装输油设备、仪器和管线等。
58.f.监控系统设计，与现行洞库监控系统相同。
59.(3)施工隧洞及石油洞库的开挖：施工隧洞从山体临近道路侧进行施工，并水平延伸至洞库群施工区，依次开挖石油洞库；所述施工隧洞及洞库开挖采用钻爆法，光面爆破，施工洞采用全断面开挖，洞库采用台阶法施工；施工隧洞及洞库群区域对破碎带及不稳定岩体进行喷锚支护和固结灌浆，对集中渗漏通道及区域进行局部帷幕灌浆，施工隧洞进行钢筋混凝土衬砌。
60.(4)桶状水封结构的施工：在洞库开挖过程中从洞库边墙底部斜向下施工水平向防渗帷幕，并将相邻洞库侧边的水平向防渗帷幕以及洞库底部的防渗底板连为一体形成桶状水封结构底面防渗帷幕；从山体侧面高于洞库顶面的位置开挖帷幕施工隧洞，帷幕施工隧洞从山体外侧延伸至洞库拱顶以上的区域，通过帷幕施工隧洞沿着大于洞库群外缘的区域开挖环形水平向的灌浆廊道，并沿着灌浆廊道向下垂直施工桶状侧壁的竖向防渗帷幕，竖向防渗帷幕的底端低于洞库水平防渗底板的底面，且竖向防渗帷幕与底面防渗帷幕组成一个完整的筒体水封结构。
61.(5)施工引水系统：通过一侧的灌浆廊道向对侧灌浆廊道开挖多条水幕巷道，灌浆廊道也兼做水幕巷道，并在水幕巷道之间、水幕巷道与灌浆廊道之间水平向钻设多个水幕孔，然后用封堵塞将帷幕施工隧洞与灌浆廊道连通部位封堵；在靠近水源侧的灌浆廊道向水源开挖水平向或向上倾斜的引水隧洞至水源边坡，并在引水隧洞的进口安装闸门及启闭机，所述引水隧洞内壁做防渗处理。
62.(6)施工排水系统：在每个洞库施工过程中，将排水管埋设在洞库的水垫层内，并将排水管通过施工隧洞引出。
63.(7)输油系统施工：在水源岸坡向下开挖输油竖井，并沿着水幕巷道向每个洞库顶部施工垂直油管孔，沿着输油竖井和引水隧洞埋设输入油管，每个垂直油管孔内安装输油分管，输油分管通向洞库内，在输油分管安装好并与输入油管连通后，将输油分管与垂直油管孔之间封堵，将输入油管引出并与输入油站的出油管道连通；所述施工隧洞兼做排油洞，在洞库施工过程中，洞库底部埋设排油管，排油管通过施工隧洞引出，在输入油管和排油管上均设有控制阀。
64.(8)洞库及帷幕施工洞、斜洞及施工隧洞洞封堵：按照现有的石油洞库施工方法，安装石油洞库的其它辅助结构和监控系统，并进行调试后，对单个洞库、洞库施工隧洞和帷幕施工隧洞进行封堵；所述监控系统包括水位水压水文监测、洞库围岩变形监测、闸门控制、油位油压油温监测、洞库温度、气体气温监测和管线闸阀及控制装置的安装和调试。
65.(8)洞库及帷幕施工洞、斜洞及施工隧洞洞封堵：按照现有的石油洞库施工方法，安装石油洞库的其它辅助结构和监控系统，并进行调试后，对单个洞库、洞库施工隧洞和帷幕施工隧洞进行封堵；
66.(9)灌浆廊道及水幕巷道满水状态下桶状水封性试验：通过引水隧洞向灌浆廊道及水幕巷道引水，并在灌浆廊道及水幕巷道满水状态下对桶状水封结构的水封性进行试验，使桶状水封结构内的岩体饱水，检验洞库岩体稳定性，验证洞库渗水量，保证管线畅通和监控系统有效性，为洞库封库和工程验收提供依据。
67.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述石油洞库结构设置在靠近稳定水源(2)，且无地下水或地下水来源不稳定的山体(1)内，包括施工隧洞(6)、石油洞库群、桶状水封结构(7)、引水系统、排水系统和输油系统，所述施工隧洞(6)从山体(1)侧面延伸至山体(1)内，并与位于山体(1)内的石油洞库群连通；所述石油洞库群包括多个并排设置的石油洞库(4)，每个石油洞库(4)是通过施工隧洞(6)施工而成，在每个石油洞库底面均设有防渗底板(5)，所述施工隧洞(6)的底板低于每个石油洞库(4)的防渗底板(5)，在石油洞库(4)施工完成后，将每个石油洞库(4)与施工隧洞(6)连通的端口通过第一封堵塞(8)封堵；所述桶状水封结构(7)包括竖向灌浆帷幕(700)和水平向灌浆帷幕(701)，所述竖向灌浆帷幕(700)围设在石油洞库群周围，其底面高度低于石油洞库(4)的防渗底板底面，顶面高度高于石油洞库(4)最高部位，所述水平向灌浆帷幕(701)设置在相邻两个石油洞库(4)之间，所述水平向灌浆帷幕(701)与每个石油洞库(4)的防渗底板(5)连为一个整体式防渗面，并与竖向灌浆帷幕(700)组成一个将石油洞库群侧面和底面均包覆的筒状防渗结构；所述引水系统包括与稳定水源(2)连通的引水隧洞(3)、布设在石油洞库群顶面的多个水幕巷道(13)和水幕孔(14)，所述水幕巷道(13)横向布设在竖向灌浆帷幕(700)之间，并与引水隧洞(3)相互连通，所述水幕孔(14)是从水幕巷道(13)沿着每个石油洞库(4)延伸方向施工而成，且水幕孔(14)的布设范围位于竖向灌浆帷幕(700)围设范围内；所述排水系统包括布设在每个石油洞库(4)底部水垫层的排水管(25)，所述排水管(25)从施工隧洞(6)引出；所述输油系统包括进油系统和设置在每个石油洞库(4)内的出油管(22)，所述进油系统包括连通输入油站(17)和引水隧洞(3)的输油竖井(18)、布设在引水隧洞(3)及水幕巷道(13)内的输入油管(19)和连通输入油管(19)和每个石油洞库(4)的输油分管(20)，输入油站(17)的石油通过输入油管(19)和输油分管(20)注入每个石油洞库(4)内；所述出油管(22)通过施工隧洞(6)引出，并通向布设在施工隧洞(6)外的临时油库(23)。2.根据权利要求1所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述石油洞库结构包括监控系统，所述监控系统包括水位水压监测装置、布设在山体外的监控房(24)、布设在引水隧洞(3)进口端的闸门(15)、设置排水管(25)上的第一电磁阀(27)、设置在输入油管(19)进口端的第二电磁阀(28)、设置在出油管(22)上的第三电磁阀(29)和布设在每个石油洞库(4)内的温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器，所述水位水压监测装置包括设置在石油洞库底部水垫层、水幕巷道、引水隧洞、水源取水口旁的水位传感器及水压传感器；所述水位传感器、水压传感器、温度传感器、油压传感器、油位传感器、气体压力检测器、气体密度检测器及气体温度检测器的信号输出端分别与监控房(24)内的控制器信号输入端连接，所述监控房(24)内的控制器分别与闸门(15)、输入油站(17)内的油泵、第一电磁阀(27)、第二电磁阀(28)和第三电磁阀(29)上通讯连接。3.根据权利要求1或2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述石油洞库群置于岩体完整的山体(1)内，石油洞库群包括多条平行布置的城门洞形隧洞式石油洞库(4)，所述石油洞库群平面上外包络线呈方形；所述施工隧洞(6)水平设置，兼做排水廊道和石油输出廊道。
4.根据权利要求1或2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述竖向灌浆帷幕(700)围设在石油洞库群前后左右四个方向，具体是从高于石油洞库(4)最高位置的山沟(13)朝石油洞库(4)顶面施工帷幕施工隧洞(11)和灌浆廊道(12)后，通过帷幕施工隧洞(11)竖向施工灌浆腔，并通过灌浆廊道(12)灌注防渗浆液后形成的方形桶状防渗结构；所述水平灌浆帷幕(701)是在每个石油洞库(4)开挖过程中，在洞库边墙底部斜向下施工的防渗帷幕，且相邻两个石油洞库(4)侧面的防渗帷幕连为一体，并与石油洞库(4)底面的防渗底板连为一体。5.根据权利要求1或2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述排水系统还包括污水处理站(24)，所述排水管(25)将石油洞库(4)水垫层多余集水自流式排出后通向污水处理站(24)。6.根据权利要求1或2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述施工隧洞(6)与每个石油洞库(4)通过横向隧洞(9)连通，并通过横向隧洞(9)依次进行每个石油洞库(4)的施工，相邻两个石油洞库(4)之间的间距为35～45m，在石油洞库(4)施工完成后，注油之前，将施工隧洞(6)与横向隧洞(9)连通部位通过第二封堵塞(10)封堵。7.根据权利要求1或2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述输油分管(20)设置在水幕巷道(13)与每个石油洞库(4)顶面之间，在水幕巷道(13)与每个石油洞库(4)之间设有垂直油管孔(21)，所述输油分管(20)通过垂直油管孔(21)进入石油洞库(4)，并在输油分管(20)埋设好之后，将垂直油管孔(21)与输油分管(20)之间的间隙封堵；所述出油管(22)从每个石油洞库(4)水垫层内布设至施工隧洞(6)洞口外的临时油库(23)。8.根据权利要求2所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构，其特征是：所述闸门(15)通过启闭机(16)控制开启，所述监控房(24)内的控制器与启闭机(16)通过控制线连接；所述引水隧洞(3)内壁施工有防渗层，且引水隧洞(3)的底板高程高于水幕巷道(13)的高程；所述稳定水源(2)为来水量丰富且稳定的水库、湖泊或河流，其最低水位高于引水隧洞(3)的底板，稳定水源(2)自流式供水至水幕孔(14)。9.一种权利要求1至8任意一项所述的地下引水式桶状水封石油洞库结构的建造方法，其特征在于具体步骤如下：(1)工程勘察：通过地质勘察，选取靠近稳定水源，且无地下水或地下水来源不稳定的山体，作为引水式桶状水封石油洞库施工地，并初拟靠近水源的山体和引水线路，进行工程地质和水文地质勘察，选取合适的引水线路，并选取岩体完整的山体作为洞库群施工区和引水线路；(2)石油洞库设计：针对洞库及引水隧道、施工隧洞、桶状水封结构、引水系统、排水系统和输油系统及监控系统进行施工设计，并绘制设计图纸；(3)施工隧洞及石油洞库的开挖：施工隧洞从山体临近道路侧进行施工，并水平延伸至洞库群施工区，依次开挖石油洞库，相邻两个石油洞库之间的间距为35～45m；所述施工隧洞及洞库开挖采用钻爆法，光面爆破，施工洞采用全断面开挖，洞库采用台阶法施工；施工隧洞及洞库群区域对破碎带及不稳定岩体进行喷锚支护和固结灌浆，对集中渗漏通道及区域进行局部帷幕灌浆，施工隧洞进行钢筋混凝土衬砌；(4)桶状水封结构的施工：在洞库开挖过程中从洞库边墙底部斜向下施工水平向防渗
帷幕，并将相邻洞库侧边的水平向防渗帷幕以及洞库底部的防渗底板连为一体形成桶状水封结构底面防渗帷幕；从山体侧面高于洞库顶面的位置开挖帷幕施工隧洞，帷幕施工隧洞从山体外侧延伸至洞库拱顶以上的区域，通过帷幕施工隧洞沿着大于洞库群外缘的区域开挖环形水平向的灌浆廊道，并沿着灌浆廊道，向下垂直施工桶状侧壁的竖向防渗帷幕，竖向防渗帷幕的底端低于洞库防渗底板的底面，且竖向防渗帷幕与底面防渗帷幕组成一个完整的筒体水封结构；(5)施工引水系统：通过一侧的灌浆廊道向对侧灌浆廊道开挖多条水幕巷道，灌浆廊道也兼做水幕巷道，并在水幕巷道之间、水幕巷道与灌浆廊道之间水平向钻设多个水幕孔，然后用封堵塞将帷幕施工隧洞与灌浆廊道连通部位封堵；在靠近水源侧的灌浆廊道向水源开挖水平向或向上倾斜的引水隧洞至水源边坡，并在引水隧洞的进口安装闸门及启闭机，所述引水隧洞内壁做防渗处理；(6)施工排水系统：在每个洞库施工过程中，将排水管埋设在洞库的水垫层内，并将排水管通过施工隧洞引出；(7)输油系统施工：在水源岸坡向下开挖输油竖井，并沿着水幕巷道向每个洞库顶部施工垂直油管孔，沿着输油竖井和引水隧洞埋设输入油管，每个垂直油管孔内安装输油分管，输油分管通向洞库内，在输油分管安装好并与输入油管连通后，将输油分管与垂直油管孔之间封堵，将输入油管引出并与输入油站的出油管道连通；所述施工隧洞兼做排油洞，在洞库施工过程中，洞库底部埋设排油管，排油管通过施工隧洞引出，在输入油管和排油管上均设有控制阀；(8)洞库及帷幕施工洞、斜洞及施工隧洞洞封堵：按照现有的石油洞库施工方法，安装石油洞库的其它辅助结构和监控系统，并进行调试后，对单个洞库、洞库施工隧洞和帷幕施工隧洞进行封堵；(9)灌浆廊道及水幕巷道满水状态下桶状水封性试验：通过引水隧洞向灌浆廊道及水幕巷道引水，并在灌浆廊道及水幕巷道满水状态下对桶状水封结构的水封性进行试验，使桶状水封结构内的岩体饱水，检验洞库岩体稳定性，验证洞库渗水量。10.根据权利要求9所述的一种地下引水式桶状水封石油洞库结构的建造方法，其特征在于所述步骤(8)中监控系统包括水位水压监测、洞库围岩变形监测、闸门控制、油位油压油温监测、洞库温度、气体气温监测和管线闸阀及控制装置的安装和调试。

技术总结
本发明提供一种地下引水式桶状水封石油洞库结构及建造方法，所述石油洞库结构设置在岩体坚硬完整性好、无地下水或地下水来源不稳定且靠近水源的山体内，包括施工隧洞、石油洞库群、桶状水封系统、引水系统、排水系统、输油系统和监控系统。所述施工隧洞底板低于石油洞库群底板，桶状水封系统的竖向防渗帷幕和水平向防渗帷幕呈桶状将洞库群置于其中，引水系统从地表水源向洞库区自流式供水给水幕孔，排水系统将洞库水垫层多余集水自流式排出到地表，输油系统自流式的将石油从地表输入到洞库和从洞库输出到地表。本发明使洞库帷幕量大幅减少，引水式桶状水封使洞库渗水量可控，自流式排水、输油方式降低运营费，扩大了地下水封石油洞库的使用范围。油洞库的使用范围。油洞库的使用范围。


技术研发人员：付超 张宜虎 邹德兵 丁刚 余美万 黄小艳 熊瑶 胡亚子 程子刚 贾春磊 潘月宇 王孝兵 廖绍华 丁长栋 罗荣 张利洁 唐爱松 庞正江 陈冲 刘倩 胡伟 朱瑜劼 蒋建军 朱江洋
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司 长江水利委员会长江科学院
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/23