用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库及其建造方法

技术领域

本发明涉及岩穴储能领域，具体是一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库及其建造方法，主要用作在废弃岩穴、矿场平硐中的压缩天然气、氢气、惰性气体等储能库的施工。

背景技术

压缩气体储能系统被认为是最有前途的大规模能量存储技术之一。对于受天气条件影响较大的各种“间歇性”可再生能源类型，例如风能和太阳能，以低成本获取其非高峰或过剩电力，转化成气体能量压缩和储存在浅埋储罐中。当需要时，将这种高压压缩气体释放以满足能量供应需求。为满足压力储量需求储罐的壁厚，材质要求较为苛刻，若采用深埋储罐现面临施工人员无法进入施工的困难。我国是资源大国，现阶段我国各地区拥有极大规模的废弃矿洞资源，部分废弃矿洞因开采的矿物特性在开采废弃后仍保持较好的结构稳定性，拥有很高的利用价值。利用废弃矿洞来建造压缩气体储能系统在在世界范围类尚无大规模应用，尚属前端技术。经大量调查资料证实，利用较好地质条件、较大埋深下的矿洞来建造压缩气体储能库是可行的。目前研究试点主要采用现浇结构来建造衬砌结构，这种施工方式虽具有简便易行的特点，但由于废弃矿洞内部空间的限制，很多施工机械无法开展工作且洞室施工量较大会导致施工时间久、大体积混凝土施工难等问题；而且由于该施工结构用于压缩气体储能领域，在气体注采阶段会造成衬砌层在压力变化下出现扩张、收缩的现象，长久下来出现混凝土砌筑结构出现裂缝破坏。为减小对废弃矿洞的影响，开发一种结构简单、施工方便、易于控制，在拥有良好结构强度的同时拥有较低成本的施工方式，将产生较好的经济及社会效益。

发明内容

本发明针对现有压缩气体储能库的建造问题提供了一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库及其建造方法，所述储能库结构在保证储能库质量的同时，可以降低外围环境对储能库内部气体的影响，且主体结构是由混凝土砌衬片拼装而成，拼可以减少施工时间，降低施工难度，提高储能库所能存储气体的压力值。

为了达到上述技术目的，本发明提供了额一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，包括废弃岩穴和置于废弃岩穴内储能结构，所述储能结构包括远离岩穴洞口端的内封堵结构、邻近岩穴洞口端的外封堵结构和置于内封堵结构与外封堵结构之间的储能库，所述储能库从外至内依次包括初步固结层、排水结构、拼装衬砌主体、保温层和储能筒，所述初步固结层施作在岩穴的环形洞室岩体内壁，所述拼装衬砌主体是采用超高性能混凝土砌筑片拼装而成，其内部形成与储能筒外壁相匹配的储能腔，所述拼装衬砌主体的相邻两个混凝土砌筑片之间通过拉杆结构连接，所述储能筒置于储能腔内，在储能筒内壁设有隔离层；所述拼装衬砌主体邻近洞口的一端设有预留孔道，在外封堵结构对应预留孔道的位置设有圆形贯通孔道，所述储能筒上设有储能管道，且储能管道通过预留孔道和圆形贯通孔道伸出外封堵结构。

本发明较优的技术方案：所述拼装衬砌主体为外形截面呈城门型的柱体结构，其储能腔为两头球状中部截面圆形的类胶囊型结构，所述隔离层紧贴在储能筒内壁；所述拼装衬砌主体的混凝土砌筑片包括近洞口端片体组、远洞口端片体组和中部的标准节片体组，所述近洞口端片体组拼接成内面为半球形的近洞口端衬砌结构，且近洞口端衬砌结构的中部设有预留孔道，所述远洞口端片体拼接成内面为封闭半球形的远洞口端砌筑结构，所述中部的标准节片体组拼接成内腔为圆筒状的中段砌筑结构；所述拼装衬砌主体的混凝土砌筑片之间采用T型错缝拼接方式进行拼接，且拼接后的混凝土砌筑片采用张拉预应力筋紧固。

本发明较优的技术方案：所述排水结构包括竖向排水管、横向排水管、排水管道和蓄水池，所述竖向排水管和横向排水管均采用直径≥100mm的顶部打孔波纹管，在每根管体外部包裹透水土工布，且横向和竖向每隔500～1000mm铺满拼装衬砌主体外表面，每根竖向排水管两侧V型对称布置两根横向排水管，所述横向排水管坡度为2％～5％，远离拼装衬砌主体的一侧开有汇水孔洞，所述横向排水管及竖向排水管外周设有透水性混凝土层；所述排水管道铺设在储能库两端底部，所述竖向排水管和横向排水管与排水管道连通，并通过排水管道通向储能库外的蓄水池中；所述排水结构与拼装衬砌主体之间设有高强度砂浆层和防水板，所述防水板邻近排水结构。

本发明较优的技术方案：所述废弃岩穴为深平硐，所述初步固结层是将深平硐内壁不规则块石、裂缝处理后进行空腔注浆，并喷射混凝土形成的加固层；所述外封堵结构设置在拼装衬砌主体靠近洞口部位，所述内封堵结构设置在所述拼装衬砌主体远洞口端，所述内封堵结构和外封堵结构均为现浇钢筋混凝土圆柱形结构，其外部设有外凸的混凝土环箍；在废弃岩穴的底部设有钢筋混凝土底板，所述拼装衬砌主体置于钢筋混凝土底板上方。

本发明较优的技术方案：相邻两个混凝土砌筑片之间通过多个拉杆结构，相邻两个拉杆结构的间距为300～600mm；所述拉杆结构包括对应开设在相邻混凝土砌筑片连接部位的通孔和插入通孔内的斜向拉杆，所述通孔从拼装衬砌主体内壁倾斜通向拼装衬砌主体外壁，并在通孔邻近拼装衬砌主体外壁的一侧固定有内固定螺纹套筒，在通孔邻近拼装衬砌主体内壁的孔口开设有拉杆封堵槽，所述斜向拉杆从拉杆封堵槽侧插入通孔的内固定螺纹套筒内，并通过锁紧螺母在拉杆封堵槽内固定锁紧，在斜向拉杆固定锁紧后，通过高强度砂浆封堵拉杆封堵槽。

本发明较优的技术方案：所述储能筒为焊接拼装的不锈钢材质罐体，其邻近洞口端焊接有储能管道，所述保温层为泡沫制成的绝缘板，包裹在储能筒的外表面，且保温层的外壁使用承重胶粘剂粘合在拼装衬砌主体的内壁。

本发明较优的技术方案：所述近洞口端片体组包括近端头底座和置于近端头底座上方的两组首尾连接的近端头片体，两组近端头片体均为弧形片体，且近端头底座的中部设有半圆形凹槽，两组近端头片体的中部分别设有弧形凹槽，近端头底座与两组近端头片体组拼后，其两组近端头片体上半圆形凹槽与两近端头片体的中部的弧形凹槽组成一个完整的预留孔道；所述远洞口端片体组由下而上包括远端头底座和两组首位连接的弧形远端头片体；所述近洞口端片体组和远洞口端片体组的片体与底座之间、片体与片体之间均通过拉杆结构连接，并在连接部位分别设有限制片体外位移的矩形凹槽接头，所述片体与底座拼接面、片体与片体拼接面及凹槽接头处均设有弹性橡胶止水条。

本发明较优的技术方案：所述标准节片体组由下而上包括标准节底座、标准节侧片体和标准节顶片体，所述标准节底座是由多段设有半圆形凹槽的混凝土底座拼接而成，所述标准节侧片体包括两组对称拼接在标准节底座上方的弧形侧片，所述标准节顶片体包括多片拼接在两组标准节侧片体顶面的弧形片，且标准节侧片体与标准节底座及标准节顶片体错缝拼接；所述标准节侧片体与标准节底座之间设有相互匹配的凹形台面，所述标准节侧片体与标准节顶片体之间设有承托片体、便于对接安装的台阶接头；所述标准节片体组的底座与片体之间、相邻片体之间均采用拉杆结构连接，且在底座与底座的拼接面、底座与片体的拼接面及片体与片体的拼接面均设有弹性橡胶止水条；在标准节侧片体与标准节底座非T型缝两边的两相邻所述拉杆结构之间设有拉索，所述拉索为弧形，其两端带有螺纹，两端均在拼装衬砌主体内壁通过螺母紧固；所述拉索端部位置分别设有螺栓槽，所述拉索两端在拼装衬砌主体内壁通过螺母紧固后，通过高强度砂浆将螺栓槽封堵。在运营期加入压缩气体后，所述拼装衬砌主体的标准节片体段在连接接头较宽位置若只采用拉杆结构连接会出现开口翘边现象，故在标准节侧片体与标准节底座非T型缝两侧相邻所述拉杆结构之间设置两端带有螺纹的弧形拉索，作为斜向拉杆的补充连接构造，拉索与斜向拉杆间隔布置。

本发明较优的技术方案：所述拼装衬砌主体对应设有预应力筋孔道，所述预应力筋孔道分别设在底座两端部位以及围绕储能库内腔环状均匀分布；所述预应力筋孔道横向贯穿整个拼装衬砌主体，所述张拉预应力筋穿过预应力筋孔道，张拉紧后通过预应力筋锚固头锚固在拼装衬砌主体邻近洞口的一端；所述拼装衬砌主体还包括位于拼装衬砌主体每个片体组底座对称布置的两条注浆孔道，所述注浆孔道从拼装衬砌主体的内壁斜向下通向其外壁，在完成所有混凝土砌筑片拼装施工并张拉预应力筋后，同时连接所有注浆孔道朝向拼装衬砌主体外壁注入高强度砂浆形成高强度砂浆层，待注浆压力达到预设压力值时关闭注浆孔道连接头处的阀门。

为了达到技术目的，本发明还提供了一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库的建造方法，其特征在于具体步骤如下：

S1.施工前处理及初步固结层施工：选用地质稳定、岩体构造裂隙可控的城门型废弃矿场平硐，将矿场平硐内壁松动及不规则岩体剔除使岩面保持平滑；将裂隙进行封堵处理，并进行空腔注浆处理，在处理后的内壁岩面喷射薄层砂浆护面；测量已处理后的平硐尺寸，确定拼装衬砌主体的混凝土砌筑片规格，进行混凝土砌筑片的预制；

S2.远洞口的内封堵结构及预应力筋安装施工：在远洞口封堵端位置岩壁切出多个环箍沟槽，绑扎内封堵结构的钢筋，将多条预应力筋的一端定位嵌入内封堵结构钢筋中，其余位置采用支架临时支撑，采用分段分层浇筑法完成内封堵结构的混凝土浇筑并完成养护工作；

S3.拼装衬砌主体区域的排水结构铺设施工：在拼装衬砌主体段的岩面上安装包裹土工织布的横向排水管和竖向排水管，并挂网支模浇筑透水性混凝土，养护完成后在表面铺设防水板完成排水结构施工；

S4.储能库底部排水管道及底板施工：在平硐地面距离两侧岩穴500～1000mm的距离分别挖设排水管道沟槽，铺设好排水管道，管道直径≥200mm且按照2％～5％放坡，排水管道出洞口端开挖放置蓄水池用作后期汇水排水，并将S3步骤中横向排水管和竖向排水管与两侧的排水管道连通，完成前述工作后进行钢筋混凝土底板浇筑作业并控制底板标高统一；

S5.拼装衬砌主体的远洞口端片体组及标准节片体组施工：依次安装远洞口端片体组和标准节片体组，片体在安装时穿过已架设好的预应力筋，片体与片体之间的连接采用拉杆结构和拉索连接，在片体间的接缝处铺设弹性橡胶止水条，安装完采用高强度砂浆封堵拉杆结构及拉索近内腔端的螺母凹槽；

S6.保温层、储能筒及隔离层施工：在拼装完的拼装衬砌主体内表面铺设聚苯板类保温材料；而后继续铺设焊接工厂制作好的储能筒的钢筒片体，并在储能筒的进气出气口焊接储能管道，完成钢筒片体焊接后在储能筒内表面铺设隔离层；

S7.拼装衬砌主体近洞口端片体组施工：安装近洞口端片体组，片体与片体之间的连接采用拉杆结构连接，在片体间的接缝处铺设弹性橡胶止水条，安装完采用高强度砂浆封堵拉杆结构及拉索近内腔端的螺母凹槽，做好材料的过渡施工；

S8.预应力筋张拉施工：完成以上工作步骤后采用张拉设备张拉穿过拼装衬砌主体的预应力筋，张拉完成后固定好端头并将预应力筋孔道注入高强度砂浆；然后同时连接所有注浆孔道向拼装衬砌主体外壁与防水板之间缝隙处注入高强度砂浆；

S9.近洞口的外封堵结构施工：按照S2步骤的施工过程在近洞口封堵端的洞室岩体依照承压要求切出多个环箍结构沟槽，绑扎外封堵结构钢筋，采用可拆卸钢套筒预留出圆形贯通孔道，采用分段分层浇筑法完成混凝土浇筑并完成养护工作；

S10.将焊接的储能管道通过圆形贯通孔道伸出平硐洞口，并对储能管道与贯通孔道之间的缝隙浇筑高强度混凝土进行封堵施工，完成储能库的施工。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的施工结构适用于地质稳定、岩体构造裂隙可控的既有废弃采矿岩穴，岩穴经初步处理加固后，主体储能库衬砌层采用混凝土砌筑片拼接而成，建造的储能库的长度可以通过自由增加中间标准节片体的数量实现，砌筑片在工厂定做完成运输到场地安装，实现了模块化拼装效果，降低了施工难度，减少了施工时间，且标准化的施工可有效的控制施工质量。

(2)本发明中的储能库建立在废弃矿洞内，可根据废弃矿洞形状及规格自由调整拼装衬砌式压缩气体储能库片体的外围尺寸，贴合矿洞的形状，充分利用岩体的抗压能力，在保证储能库质量的同时，降低了外围环境对储能库内部气体的影响，提高了储能库所能存储气体的压力值。

(3)本发明中拼装衬砌主体采用三种环形片体组按照一定规律错缝拼装，而后采用后张法施加预应力施工，以此紧固片体提高片体承压能力及完整性，保证了衬砌主体的施工质量，而且本发明的密封性是通过储能筒和阻气材料承担，衬砌只做压力荷载传递和部分密封性，所以拼装式衬砌不会影响储能结构的密封效果。

(4)本发明还在三种片体组的片体之间增加微弹性密封防水材料增强承受压力变化时片体间的缓冲作用，同时起到止水效果，提高了储能库的服役年限、减少砌筑片体在压力周期性变化下出现裂缝问题。

(5)本发明中的储能库施工在废弃矿洞内，可作为战略储备资源具有隐蔽性强占地面积小，高空中难以察觉，根据洞室分支情况灵活布置，后期多洞室并库实现储氢量高上限。

(6)本发明在衬砌层外设置了层间排水结构，避免施工过程中洞室的进水以及后续诸如拼装片体、缓冲层处理等过程中的渗水；层间排水结构底部与储能库底部铺设的排水管道连接，最终集中到储能库外蓄水池中，可净化用作工业生产用水。

(7)本发明在隔水层内设置聚氨酯泡沫保温层，减少以往压缩气体储能方案中储能库中气体受到周边洞室岩壁温度变化影响，提高压缩气体储能库的稳定性。

本发明依次施作初步固结层、层间排水结构、封堵端、拼装衬砌主体、保温层、储能筒、隔离层最后封闭洞室来实现气体储能库的建造，利用了超高性能混凝土(UHPC)制作衬砌片体，在保证储能库质量的同时，降低了外围环境对储能库内部气体的影响；且拼装化+预应力施作的衬砌片体减少了施工时间，降低了施工难度，提高了储能库所能存储气体的压力值。

附图说明

图1是本发明的压缩气体储能库剖面图；

图2是本发明图1中的A-A剖面图；

图3是本发明的拼装衬砌主体片体布置图；

图4是本发明的拼装衬砌主体片体连接图；

图5是本发明的近洞口封堵端片体拼接图；

图6是本发明的远洞口封堵端片体拼接图；

图7是本发明的中间标准节片体斜向拉杆连接图；

图8是本发明的中间标准节片体拉索连接图；

图9是本发明的图4中的A处放大图；

图10是本发明的层间排水结构图；

图11是本发明的斜向拉杆图；

图12是本发明的斜向拉杆紧固结构图；

图13是本发明中排水结构的放大示意图。

图中：1—洞室岩体，2—初步固结层，3—排水结构，301—竖向排水管，302—横向排水管，303—排水管道，304—蓄水池，305—透水混凝土层，4—内封堵结构，401—环箍结构，5—拼装衬砌主体，501—近端头底座，502—近端头片体，503—远端头底座，504—远端头片体，505—标准节底座，506—标准节侧片体，507—标准节顶片体，508—凹形台面，509—台阶接头，6—拉杆结构，601—斜向拉杆，602—锁紧螺母，603—拉杆封堵槽，604—内螺纹紧固套筒，605—方形端头，7—外封堵结构，700—圆形贯通孔道，8—凹槽接头，9—弹性密封防水材料，10—注浆孔道，11—预留孔洞，12—储能管道，13—预应力筋孔道，14—张拉预应力筋，1401—预应力筋锚固头，15—保温层，16—储能筒，17—隔离层，18—储能筒内腔，19—拉索，20—钢筋—混凝土底板，21—高强度砂浆层，22—防水板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至13均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

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。

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。

本发明实施例中提供了一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，如图1所示，包括废弃岩穴1和置于废弃岩穴内储能结构，所述废弃岩穴1为深平硐，所述储能结构包括远离岩穴1洞口端的内封堵结构4、邻近岩穴1洞口端的外封堵结构7和置于内封堵结构4与外封堵结构7之间的储能库，所述储能库从外至内依次包括初步固结层2、排水结构3、拼装衬砌主体5、保温层15、储能筒16和隔离层17，所述初步固结层2施作在环形洞室岩体1内壁上，需将长洞室内壁上不规则块石、裂缝处理完成后进行，将深平硐内壁不规则块石、裂缝处理后进行空腔注浆，并喷射混凝土形成的加固层。所述外封堵结构7设置在拼装衬砌主体5靠近洞口部位，所述内封堵结构4设置在所述拼装衬砌主体5远洞口端，所述内封堵结构4和外封堵结构7均为现浇钢筋混凝土圆柱形结构，其外部设有外凸的混凝土环箍401，按照所处位置承受压力情况计算求得，内封堵结构4和外封堵结构7为深平硐远洞口端承压不足的补充构造。在废弃岩穴1的底部设有钢筋混凝土底板20，所述拼装衬砌主体5置于钢筋混凝土底板20上方。

本发明实施例中提供了一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，所述排水结构3用于及时排出储能库周围的水，防止静水压力作用于储能库。如图2、图10和图13所示，所述排水结构3包括竖向排水管301、横向排水管302、排水管道303和蓄水池304，所述竖向排水管301和横向排水管302均采用直径≥100mm的顶部打孔波纹管，在每根管体外部包裹透水土工布，且横向和竖向每隔500～1000mm铺满拼装衬砌主体5外表面，每根竖向排水管301两侧V型对称布置两根横向排水管302，所述横向排水管302坡度为2％～5％，远离拼装衬砌主体5的一侧开有汇水孔洞，用于集水；所述横向排水管302及竖向排水管301外周设有透水性混凝土层305；所述排水管道303铺设在储能库两端底部，所述竖向排水管301和横向排水管302与排水管道303连通，并通过排水管道303通向储能库外的蓄水池304中，横向排水管302和竖向排水管301将收集的水汇集到排水管道303，然后通过排水管道303排入储能库外蓄水池304中；所述排水结构3与高强度砂浆层21之间设有防水板22，通过防水板22对拼装衬砌主体5进行防水。

本发明实施例中提供了一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，如图1和图2所示，所述拼装衬砌主体5是超高性能混凝土(UHPC)制成的混凝土砌筑片拼装而成，外形截面呈城门型的柱体结构，其储能腔为两头球状中部截面圆形的类胶囊型结构，所述储能筒16为钢筒，其形状与拼装衬砌主体5内的胶囊型储能腔相匹配，所述储能筒16置于储能腔内，外部包裹保温层15，保温层15为泡沫制成的绝缘板，使用承重胶粘剂粘合在拼装衬砌主体5的内壁上，用以确保在设计使用年限内储能库内部气体温度不受外部环境影响，并且蒸发率将保持在可接受的限度内，保温层15还可以提供一定承压能力及气密性；在储能筒16内壁设有隔离层17，所述隔离层17紧贴在储能筒16内壁，按照需要存储的气体种类及特性确定。所述拼装衬砌主体5邻近洞口的一端设有预留孔道11，在外封堵结构7对应预留孔道11的位置设有圆形贯通孔道700，所述储能筒16上设有储能管道12，且储能管道12通过预留孔道11和圆形贯通孔道700伸出外封堵结构7。圆形贯通孔道700还可以用于所述储气库空腔临时施工通道及各类管道接入布置通道，施工完成及穿入各类管道后使用高于封堵端混凝土强度一级的高强度混凝土二次浇筑封堵。

实施例中提供的一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，如图3和图4所示，所述拼装衬砌主体5的混凝土砌筑片包括近洞口端片体组、远洞口端片体组和中部的标准节片体组，所述近洞口端片体组拼接成内面为半球形的近洞口端衬砌结构，且近洞口端衬砌结构的中部设有预留孔道11，所述远洞口端片体拼接成内面为封闭半球形的远洞口端砌筑结构，所述中部的标准节片体组拼接成内腔为圆筒状的中段砌筑结构；所述拼装衬砌主体5的混凝土砌筑片之间采用T型错缝拼接方式进行拼接，且拼接后的混凝土砌筑片采用张拉预应力筋14紧固。相邻两个混凝土砌筑片之间通过多个拉杆结构6，相邻两个拉杆结构6的间距为300～600mm；如图11和图12所示，所述拉杆结构6包括对应开设在相邻混凝土砌筑片连接部位的通孔和插入通孔内的斜向拉杆601，所述通孔从拼装衬砌主体5内壁倾斜通向拼装衬砌主体5外壁，并在通孔邻近拼装衬砌主体5外壁的一侧固定有内固定螺纹套筒604，在通孔邻近拼装衬砌主体5内壁的孔口开设有拉杆封堵槽603，所述斜向拉杆601从拉杆封堵槽603侧插入通孔的内固定螺纹套筒604内，并通过锁紧螺母602在拉杆封堵槽603内固定锁紧。所述斜向拉杆601为螺纹杆，在近储能筒内腔18端设有螺母端头，另一端设有方形端头605，由手持电动扳手夹住方形端头605旋转进入至所述内螺纹紧固套筒604，近储能筒内腔18端采用锁紧螺母602固定，固定完成并通过扭力验证后采用高强度砂浆封堵拉杆凹槽603。

实施例中提供的一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，如图5和图6所示，所述近洞口端片体组包括近端头底座501和置于近端头底座501上方的两组首尾连接的近端头片体502，两组近端头片体502均为弧形片体，且近端头底座501的中部设有半圆形凹槽，两组近端头片体502的中部分别设有弧形凹槽，近端头底座501与两组近端头片体502组拼后，其两组近端头片体502上半圆形凹槽与两近端头片体502的中部的弧形凹槽组成一个完整的预留孔道11；所述远洞口端片体组由下而上包括远端头底座503和两组首位连接的弧形远端头片体504；所述近洞口端片体组和远洞口端片体组的片体与底座之间、片体与片体之间均通过拉杆结构6连接，并在连接部位分别设有限制片体外位移的矩形凹槽接头8，所述片体与底座拼接面、片体与片体拼接面及凹槽接头8处均设有弹性橡胶止水条9。

实施例中提供的一种用于废弃岩穴的拼装衬砌式压缩气体储能库，如图7和图8所示，所述标准节片体组由下而上包括标准节底座505、标准节侧片体506和标准节顶片体507，所述标准节底座505是由多段设有半圆形凹槽的混凝土底座拼接而成，所述标准节侧片体506包括两组对称拼接在标准节底座505上方的弧形侧片，所述标准节顶片体507包括多片拼接在两组标准节侧片体506顶面的弧形片，且标准节侧片体506与标准节底座505及标准节顶片体507错缝拼接；所述标准节侧片体506与标准节底座505之间设有相互匹配的凹形台面508，所述标准节侧片体506与标准节顶片体507之间设有承托片体、便于对接安装的台阶接头509；所述标准节片体组的底座与片体之间、相邻片体之间均采用拉杆结构6连接，且在底座与底座的拼接面、底座与片体的拼接面及片体与片体的拼接面均设有弹性橡胶止水条9。

在运营期加入压缩气体后，所述拼装衬砌主体5的标准节片体段在连接接头较宽位置若只采用拉杆结构6连接会出现开口翘边现象，故实施例中在标准节侧片体506与标准节底座505非T型缝两侧相邻所述拉杆结构6之间设置两端带有螺纹的弧形拉索19，如图7所示，所述拉索19端部位置分别设有螺栓槽，所述拉索19两端在拼装衬砌主体5内壁通过螺母紧固后，通过高强度砂浆将螺栓槽封堵。

下面结合具体实施例对本发明中压缩气体储能库的建造过程进一步说明书，实施例为9m直径储氢库结构，采用上述拼装衬砌式结构，具体建造步骤如下：

步骤1、施工前处理及初步固结层2施工：选用地质稳定、岩体构造裂隙可控的废弃矿场平硐(一般矿区开采常用城门型平硐开拓方式)；将松动及不规则岩体剔除使岩面保持平滑；将裂隙进行封堵处理，如若遇到空腔采用注浆处理，而后将处理后的岩面喷射砂浆护面；测量已处理好的平硐尺寸，确定片体规格提交工厂加工；

步骤2、远洞口的内封堵结构4及预应力筋安装施工：S1步骤完成后，在远洞口封堵端位置岩壁切出多个环箍沟槽，绑扎内封堵结构4的钢筋，完成10条预应力筋的定位安装，将10条预应力筋的一端定位嵌入内封堵结构钢筋中，并采用支架临时支撑，采用分段分层浇筑法完成远洞口封堵端402混凝土浇筑并完成养护工作；

步骤3、拼装衬砌主体区域的排水结构铺设施工：S2步骤完成后，在拼装衬砌主体段的岩面上安装包裹土工织布的横向排水管302和竖向排水管301，挂网喷透水混凝土，将透水混凝土内表面平整处理后安装防水板22，完成储能库外排水结构的施工，而后铺设聚氨酯泡沫作为保温层15；

步骤4、储能库底部排水管道及底板施工：S3步骤完成后，开挖平硐地面距离两边岩穴500～1000mm距离的排水管道303沟槽，铺设好排水管道303，管道直径≥200mm且按照2％～5％放坡以便排水，排水管道303出洞口端开挖放置蓄水池304用作后期汇水排水；完成前述工作后进行钢筋混凝土底板22浇筑作业并严格控制底板标高统一；

步骤5、拼装衬砌主体的远洞口端片体组及标准节片体组施工：依次安装远洞口端片体组和标准节片体组，片体在安装时穿过已架设好的预应力筋，片体与片体之间的连接采用拉杆结构和拉索连接，片体在安装时穿过已架设好的预应力筋，在片体间的接缝处铺设弹性橡胶止水条，安装完采用高强度砂浆封堵拉杆结构及拉索近内腔端的螺母凹槽；

步骤6、保温层、储能筒及隔离层施工：在拼装完的片体表面铺设聚苯板类保温材料；而后继续铺设焊接工厂制作好的储能筒的钢筒片体，并在储能筒的进气出气口焊接储能管道，完成钢筒片体焊接后在其内表面铺设隔离层层17，按照所储具体气体选用渗透率低、阻气效果好的高分子薄膜型阻气材料并固定；

步骤7、拼装衬砌主体近洞口端片体组施工：S6施工完成后，安装近洞口端片体组，片体与片体之间的连接采用拉杆结构连接，在片体间的接缝处铺设弹性橡胶止水条，安装完采用高强度砂浆封堵拉杆结构及拉索近内腔端的螺母凹槽，做好材料的过渡施工；

步骤8、预应力筋张拉施工：完成以上工作步骤后采用张拉设备张拉穿过片体的预应力筋，张拉完成后固定好端头并将预应力筋孔道13注入高强度砂浆处理，然后同时连接所有注浆孔道向拼装衬砌主体外壁与防水板之间缝隙处注入高强度砂浆；

步骤9、近洞口的外封堵结构施工：参照S2步骤在近洞口封堵端的洞室岩体依照承压要求切出多个环箍结构沟槽，绑扎外封堵结构钢筋，采用可拆卸钢套筒预留出圆形贯通孔道，采用分段分层浇筑法完成混凝土浇筑并完成养护工作；

步骤10、将焊接的储能管道12通过圆形贯通孔道700伸出平硐洞口，并对储能管道12与贯通孔道700之间的缝隙浇筑高强度混凝土进行封堵施工，完成储能库的施工。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。