一种深孔二点爆震接地极结构及其二次高压灌注施工方法的探讨

陈丹燕，王 勇，刘 涛

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

为降低电厂、变电站接地网的接地电阻，通常有扩大接地网面积法、深孔接地法、局部换土法、采用降阻剂、电解离子接地极法、斜井接地及物理接地法等，以上方法在某些情况下可达到降低接地电阻的目的，但当接地网所处区域的土壤电阻率很高时，二点爆震二次高压灌注施工法可有效降低接地电阻，且该法特别适用于地下水含量少、透水能力差的高电阻率土壤、场地较小的城市变电站或位于山区的电站。本文提出一种深孔二点爆震接地极结构及其二次高压灌注施工方法，可有效地降低接地网的接地电阻，且该施工工艺简单合理，方便易行。

1 深孔二点爆震接地极结构的设计

深孔二点爆震接地极结构，包括接地极安装孔，孔中设有钢管，钢管外壁与接地极安装孔之间预留待填充间隙；钢管下端管壁上设有回浆孔，下端和中上段分别有经先后爆震后形成的第一爆震点和第二爆震点，第一爆震点到第二爆震点之间的待填充间隙中填充有降阻剂。为达到较理想的效果，深孔二点爆震接地极结构需满足以下几点：①接地极安装孔深度至少为20 m；②回浆孔位于钢管下端以上2 m范围内；③回浆孔为管壁上若干组径向分布的孔，每组孔在管壁上呈水平环状均布，且每组不少于5个，相邻两组孔之间上下交错，组间轴向间距100 mm，孔径12 mm；④第一爆震点位于钢管最下端；⑤第二爆震点位于钢管上段距钢管顶部1/6～1/5处。爆震施工前结构示意见图1，深孔二点爆震接地极结构如图2所示。

图1 爆震施工前的结构示意

图2 深孔二点爆震接地极结构示意

2 深孔二点爆震接地极结构产生的效果

通过实施二点爆震，在孔底形成大量岩层裂隙和断层裂隙，并从中上段将接地极安装孔内壁与钢管外壁之间的空间封闭，再通过高压灌浆灌注导电混凝土或降阻剂，大大增加了接地极底部的等效接地散流表面积、范围和深度，在同等深度的深孔接地极情况下，可达到更好的降阻效果。主要有以下特点:①施工工艺简单，由钻孔、放管、爆震、灌注四部分组成；②相对常规施工方法，仅增加一点爆震、一次灌注，但二点爆震二次施工方法降阻效果明显。

深孔二点爆震接地极结构能够达到充分降低接地网电阻的效果，以确保人身及设备运行安全。通过该技术方案可使电站接地网的接地电阻较易于满足相关要求，保证设备运行及人身安全，经济易行。

3 二次高压灌注施工方法

深孔二点爆震接地极结构的高压灌注施工步骤如图3所示。

图3 施工工艺流程

(1)施工前准备工作。进行施工前的技术、机械和施工准备。

(2)钻孔。根据设计孔径和深度，在预备接地的位置钻设接地极安装孔2，接地极安装孔2的钻孔深度可根据需要达到一定深度。

(3)钢管布设。在钢管3一端管壁上均匀开设若干回浆孔301，并将钢管3对中插入接地极安装孔2中，钢管3上带回浆孔301的一端朝下。

(4)一次爆震。结合爆震作业可能对周边建筑物的影响、爆震点的安全埋深等综合因素，确定第一爆震点1的装药量，此处第一爆震点1的装药量在确保安全的前提下，以其爆炸力能够造成接地极安装孔2孔底岩土裂隙尽可能扩散为目的；在钢管3底部放入相应量的炸药，实施底部第一爆震点1的爆震施工，爆震后，钢管3下端被震撑开，在第一爆震点1接地极安装孔2孔底周围形成若干无规律分布的岩层裂隙和断层裂隙。

(5)灌注清洗。第一爆震点1形成后，通过灌浆机向钢管3中灌注清水，清水进入钢管3后通过回浆孔301，从钢管3外壁与接地极安装孔2之间预留待填充间隙5上涌，从接地极安装孔2口端流出，从而实现对钢管3内壁、接地极安装孔2钻孔壁、爆震形成的岩层裂隙、断层裂隙进行清洗，去除泥沙等杂质，确保后续即将灌注的降阻剂能最大限度进入岩体裂隙中。

(6)二次爆震。结合爆震作业可能对周边建筑物的影响、爆震点的安全埋深等综合因素，确定第二爆震点4的位置及装药量，在钢管中上段距钢管3上部1/6～1/5处安置相应量的炸药，实施第二爆震点4的爆震施工，使二次爆震点4处钢管3向外隆起，与接地极安装孔2孔壁贴合，目的为阻止降阻剂回流上涌，以增大底部灌注压力，使降阻剂能够尽可能大范围地渗入岩土6的岩层裂隙和断层裂隙中，以达到增加接地极底部等效表面积的效果；第二爆震点4形成后，清理钢管3内腔。

(7)降阻剂灌注。再向钢管3内腔中高压灌入降阻剂，在上部爆震点以下设置灌浆塞。

(8)二次降阻剂灌注。当灌注压力或灌注量达到闭浆条件后，取出灌浆塞继续注入降阻剂至孔口与接地网连接处，继续缓慢注入降阻剂至接地极安装孔2孔口与接地网连接处。

(9)封孔、接网。封好接地极孔口，与接地网实施可靠连接。

在实施中需要注意以下几点：接地极安装孔2深度至少为20 m，以确保接地极将接地电流导入地下。回浆孔301位于钢管3下端以上2 m范围内；回浆孔301为管壁上若干组径向分布的孔，每组孔在管壁上呈水平环状均布，且每组不少于5个，相邻两组孔之间上下交错，组间轴向间距100 mm，孔径12 mm。第一爆震点1位于钢管3最下端，爆震后将在接地极安装孔2孔底周围岩土6中形成若干无规律发散的岩层裂隙和断层裂隙，该裂隙中将灌注降阻剂，以充分增加降阻剂与底层连接之间的接触，减小连接处的接地电阻。第二爆震点4位于钢管3上段距钢管3顶部1/6～1/5处，爆震后该处钢管3将形成鼓包，鼓包与接地极安装孔2孔壁紧密贴合，将钢管3外壁与接地极安装孔2之间预留的待填充间隙5从第二爆震点4到第一爆震点1之间的空间封闭。

4 结 语

深孔二点爆震接地极通过二点爆震，在接地极周围很大范围的岩石内部形成裂缝，再通过二次灌注降阻剂，使得电站或变电站接地网区域成为一个低电阻率区域。该接地极结构及施工工艺，特别有利于硬度性比较差的各种片岩、砂岩及地下水不足、土壤电阻率较高地区的工程，对这些工程降低接地电阻有较好的效果。