一種深孔二點爆震接地極結構及其二次高壓灌注施工方法的探討

陳丹燕，王 勇，劉 濤

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

為降低電廠、變電站接地網的接地電阻，通常有擴大接地網面積法、深孔接地法、局部換土法、采用降阻劑、電解離子接地極法、斜井接地及物理接地法等，以上方法在某些情況下可達到降低接地電阻的目的，但當接地網所處區域的土壤電阻率很高時，二點爆震二次高壓灌注施工法可有效降低接地電阻，且該法特別適用于地下水含量少、透水能力差的高電阻率土壤、場地較小的城市變電站或位于山區的電站。本文提出一種深孔二點爆震接地極結構及其二次高壓灌注施工方法，可有效地降低接地網的接地電阻，且該施工工藝簡單合理，方便易行。

1 深孔二點爆震接地極結構的設計

深孔二點爆震接地極結構，包括接地極安裝孔，孔中設有鋼管，鋼管外壁與接地極安裝孔之間預留待填充間隙；鋼管下端管壁上設有回漿孔，下端和中上段分別有經先后爆震后形成的第一爆震點和第二爆震點，第一爆震點到第二爆震點之間的待填充間隙中填充有降阻劑。為達到較理想的效果，深孔二點爆震接地極結構需滿足以下幾點：①接地極安裝孔深度至少為20 m；②回漿孔位于鋼管下端以上2 m范圍內；③回漿孔為管壁上若干組徑向分布的孔，每組孔在管壁上呈水平環狀均布，且每組不少于5個，相鄰兩組孔之間上下交錯，組間軸向間距100 mm，孔徑12 mm；④第一爆震點位于鋼管最下端；⑤第二爆震點位于鋼管上段距鋼管頂部1/6～1/5處。爆震施工前結構示意見圖1，深孔二點爆震接地極結構如圖2所示。

圖1 爆震施工前的結構示意

圖2 深孔二點爆震接地極結構示意

2 深孔二點爆震接地極結構產生的效果

通過實施二點爆震，在孔底形成大量巖層裂隙和斷層裂隙，并從中上段將接地極安裝孔內壁與鋼管外壁之間的空間封閉，再通過高壓灌漿灌注導電混凝土或降阻劑，大大增加了接地極底部的等效接地散流表面積、范圍和深度，在同等深度的深孔接地極情況下，可達到更好的降阻效果。主要有以下特點:①施工工藝簡單，由鉆孔、放管、爆震、灌注四部分組成；②相對常規施工方法，僅增加一點爆震、一次灌注，但二點爆震二次施工方法降阻效果明顯。

深孔二點爆震接地極結構能夠達到充分降低接地網電阻的效果，以確保人身及設備運行安全。通過該技術方案可使電站接地網的接地電阻較易于滿足相關要求，保證設備運行及人身安全，經濟易行。

3 二次高壓灌注施工方法

深孔二點爆震接地極結構的高壓灌注施工步驟如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

(1)施工前準備工作。進行施工前的技術、機械和施工準備。

(2)鉆孔。根據設計孔徑和深度，在預備接地的位置鉆設接地極安裝孔2，接地極安裝孔2的鉆孔深度可根據需要達到一定深度。

(3)鋼管布設。在鋼管3一端管壁上均勻開設若干回漿孔301，并將鋼管3對中插入接地極安裝孔2中，鋼管3上帶回漿孔301的一端朝下。

(4)一次爆震。結合爆震作業可能對周邊建筑物的影響、爆震點的安全埋深等綜合因素，確定第一爆震點1的裝藥量，此處第一爆震點1的裝藥量在確保安全的前提下，以其爆炸力能夠造成接地極安裝孔2孔底巖土裂隙盡可能擴散為目的；在鋼管3底部放入相應量的炸藥，實施底部第一爆震點1的爆震施工，爆震后，鋼管3下端被震撐開，在第一爆震點1接地極安裝孔2孔底周圍形成若干無規律分布的巖層裂隙和斷層裂隙。

(5)灌注清洗。第一爆震點1形成后，通過灌漿機向鋼管3中灌注清水，清水進入鋼管3后通過回漿孔301，從鋼管3外壁與接地極安裝孔2之間預留待填充間隙5上涌，從接地極安裝孔2口端流出，從而實現對鋼管3內壁、接地極安裝孔2鉆孔壁、爆震形成的巖層裂隙、斷層裂隙進行清洗，去除泥沙等雜質，確保后續即將灌注的降阻劑能最大限度進入巖體裂隙中。

(6)二次爆震。結合爆震作業可能對周邊建筑物的影響、爆震點的安全埋深等綜合因素，確定第二爆震點4的位置及裝藥量，在鋼管中上段距鋼管3上部1/6～1/5處安置相應量的炸藥，實施第二爆震點4的爆震施工，使二次爆震點4處鋼管3向外隆起，與接地極安裝孔2孔壁貼合，目的為阻止降阻劑回流上涌，以增大底部灌注壓力，使降阻劑能夠盡可能大范圍地滲入巖土6的巖層裂隙和斷層裂隙中，以達到增加接地極底部等效表面積的效果；第二爆震點4形成后，清理鋼管3內腔。

(7)降阻劑灌注。再向鋼管3內腔中高壓灌入降阻劑，在上部爆震點以下設置灌漿塞。

(8)二次降阻劑灌注。當灌注壓力或灌注量達到閉漿條件后，取出灌漿塞繼續注入降阻劑至孔口與接地網連接處，繼續緩慢注入降阻劑至接地極安裝孔2孔口與接地網連接處。

(9)封孔、接網。封好接地極孔口，與接地網實施可靠連接。

在實施中需要注意以下幾點：接地極安裝孔2深度至少為20 m，以確保接地極將接地電流導入地下。回漿孔301位于鋼管3下端以上2 m范圍內；回漿孔301為管壁上若干組徑向分布的孔，每組孔在管壁上呈水平環狀均布，且每組不少于5個，相鄰兩組孔之間上下交錯，組間軸向間距100 mm，孔徑12 mm。第一爆震點1位于鋼管3最下端，爆震后將在接地極安裝孔2孔底周圍巖土6中形成若干無規律發散的巖層裂隙和斷層裂隙，該裂隙中將灌注降阻劑，以充分增加降阻劑與底層連接之間的接觸，減小連接處的接地電阻。第二爆震點4位于鋼管3上段距鋼管3頂部1/6～1/5處，爆震后該處鋼管3將形成鼓包，鼓包與接地極安裝孔2孔壁緊密貼合，將鋼管3外壁與接地極安裝孔2之間預留的待填充間隙5從第二爆震點4到第一爆震點1之間的空間封閉。

4 結 語

深孔二點爆震接地極通過二點爆震，在接地極周圍很大范圍的巖石內部形成裂縫，再通過二次灌注降阻劑，使得電站或變電站接地網區域成為一個低電阻率區域。該接地極結構及施工工藝，特別有利于硬度性比較差的各種片巖、砂巖及地下水不足、土壤電阻率較高地區的工程，對這些工程降低接地電阻有較好的效果。