洪艳楼
广东科诺勘测工程有限公司
摘要：针对深井接地极施工工艺流程和作业方法，分析影响深井接地极施工质量因素，有针对性地提出施工质量控制措施，对施工质量控制结果进行评价，可为类似工程施工质量控制提供借鉴。
关键词：深井接地极；影响质量因素；WHS质量控制点；质量控制措施
1 深井接地极概述
我国直流输电系统主要采用双极两端中性点接地方式建设，需要在送端和受端各建设一个直流接地极。
传统接地极主要采用水平和垂直布置，存在占地面积大，征地拆迁、青苖赔偿工作量和费用大，对地表环境影响大等突出问题，且随着直流工程越来越多，能够建成投运，直流接地极的选址愈发艰难。
深井型接地极采用深井钻孔，将垂直接地极装置放入孔中，可大大节省空间，占地面积小，对地表的影响也更小。据专家测算，深井型接地极占地面积比传统接地极至少节省2/3，并且可以节约投资、减少维护量，从根本上解决直流输电接地的问题。
2 工程概况
某±800kV特高压直流输变电工程换流站接地极工程极址位于河源市连平县田源镇田西村，本深井型试验接地极布置在换流站接地极极址椭圆极环内，由三口1000米深井接地极组成，呈正三角形布置，井间距100米。
本工程共建设深井接地极3口，两电极井间距为100m，每口深井井深1000m。电极井分为三段，第一段井深为0~H1(40m＜H1＜60m)，孔径为Φ660mm；第二段井深为H1~H2(150m＜H2＜600m)，井径为Φ444.5mm；第三段井深为H2~1000m，井径为Φ406.4mm。电极安装埋设时电极顶部距地面10m，深井电极长为990m。电极采用Φ73mm的钢管，周围填充石油焦炭。
3 影响深井接地极施工质量主要因素
影响施工质量的因素很多，归纳起来主要有“人（Man）、材料（Material）、机械（Machine）、方法（Method）和环境（Environment）”等五大方面。
3.1 人员素质
人的因素影响主要是指直接参与施工的决策者、管理者和作业者个人的质量意识及质量活动能力对施工质量造成的影响。通过对施工各类专业人员资格和作业人员持证上岗情况的审查，控制参与施工人员的素质，不断提高人的质量活动能力，从而保证施工质量。
3.2 工程材料
工程材料泛指构成工程实体的各类建筑材料、构配件、半成品等，它是工程建设的物质基础条件，是工程质量的基础。加强对材料的质量控制，是保证工程质量的重要基础。
3.3 机械设备
机械设备分为两类，一是指组成工程实体及配套的工艺设备和各类机具，构成建筑设备和工业设备安装工程，形成完整的使用功能，其质量的优劣，直接影响到工程使用功能的发挥；二是指施工过程中使用的各类施工机具设备，是所有施工方法得以实施的重要物质基础，合理选择和正确使用施工机械设备是保证施工质量的重要措施。
3.4 方法
方法是指施工工艺、操作方法和施工方案。在工程施工中，施工方案是否合理，施工工艺是否先进，施工操作是否正确，都将对工程质量产生重大的影响。大力推进新工艺、新方法，不断提高工艺技术水平，是保证工程质量稳定提高的重要因素。
3.5 环境条件
环境条件是指对工程质量特性起重要作用的环境因素，包括：工程技术环境、工程作业环境、工程管理环境、周边环境。加强环境管理，改进作业条件、把握好技术环境，辅以必要的措施，是控制环境对质量影响的重要保证。
4 深井接地极施工质量控制措施
4.1冲击成孔
（1）测量定位：用经纬仪测放桩位，深井孔位中心插一钢筋，四周各打一根控制桩来控制孔位中心，用砂浆固定控制桩，并经复核合格后，进入下道工序。
（2）埋设护筒：护筒采用4～8mm厚的钢板加工制成，高度2.5m，内径1.2m，护筒上部开设1～2个溢浆孔；校核孔位中心后，在护筒四周用粘土分层回填夯实，护筒埋设深度为2.0m。
（3）冲击成孔：护筒埋设好后，桩机就位，使冲击锤中心对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm。开始应低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加片石，砂砾和粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒底以下3～4m后，方可加快速度，将锤提高至2～3.5m以上转入正常冲击。冲孔时应及时将孔内残渣排出，每冲击1～2m，应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。每冲击1～2m检查一次成孔的垂直度，如发生斜孔、塌孔或护筒周围冒浆时，应停机，采取相应措施处理后再进行施工。
4.2石油钻机钻进成孔
（1）泥浆配制
本工程选用膨润土泥浆，造浆所用的原材料主要为膨润土、纯碱。其中制浆采用以蒙脱石为主的钙钠基膨润土，分散剂选用工业碳酸钠（Na2CO3）。
钻孔泥浆主要性能参数
4.3 钻孔分级及破岩刀具的选择
一开钻孔采用冲孔桩机成孔，二开开孔采用Φ444.5mm，钻进至400m。三开钻孔采用Φ406.4mm钻头钻进至1000m，若在钻进过程中发现进尺效率不高，可考虑再分一级钻进。破岩刀具采用牙轮钻头。
4.4 钻进垂直度控制
钻进采用分级钻进工艺、组合钻头形式来保证垂直度。钻进时采用用满足于孔径的刚性要求的钻具，使它的边棱“撑满”井眼，以保持钻具垂直和居中的一种钻井法，钻进控制如下：
（1）施工时，钻头以上设置螺旋状扶正器，直径小于钻头直径10mm；扩孔钻进，除在钻头下部设置前一级钻孔直径的导正器进行导正外，在钻头以上大直径钻铤外面用硬质合金块设置1道扶正器，扶正器略小于钻头直径，与孔壁之间的间隙约为5mm；下钻前要仔细检查，量好外径，合格后下入；扶正器有了显著磨损时要及时焊补；扶正器必须加在设计的位置。
（2）合理的施加钻压：一般情况下加压小于20KN，为了保证钻压数值正确，装设需要设置灵敏的指重表。
（3）钻进中使用Φ203mm、Φ178mm钻铤进行加压。
（4）通过软硬互层时，采取小钻压钻进，并多次重复扫孔。
（5）根据钻进情况和地层情况，按照要求加强钻孔垂直度的监测，利用测斜仪对钻孔进行测斜，防止钻孔偏斜。
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5 深井接地极放热焊接质量控制措施
（1）天气潮湿、下雨时不应适合作业。
（2）初次使用的石墨模具应加热后再使用，导线导体宜加热后放入石墨模具中再进行熔接。
（3）所有放热熔接施工都需有一定数量的试验，只有试验件检验合格后才可进行正式施工。
（4）试验件检验需进行目测、剖面切口检验，剖面切口应无气泡或瑕疵。
（5）所有石墨模具、熔粉、引火药等均应保持干燥，应有相应防潮措施，出厂时应有防潮包装。
（6）熔接所需熔粉应与石墨模具相对应，配套使用。
（7）不可将不同厂家的石墨模具、熔粉混淆使用。
（8）石墨模具使用前应加热，每天第一次使用的石墨模具都有湿气，尤其前次使用完仍留有熔渣的石墨模具，更易受潮，所以使用前需用烘箱或喷灯加热以除去潮气。
（9）石墨模具的结合面使用前，要检查是否留有熔渣泄漏的铜层等杂物(铜水凝固物)，检查是否有损伤，定位销是否生锈，上述问题将会使石墨模具结合面不严密，引起熔接时的铜水泄漏。
（10）模夹是用于石墨模具的开合操作的，应时常保持清洁，其转动部分需经常加油，使其转动灵活。
6 深井石油焦炭灌注
石油焦炭灌注分两次进行。第一次灌注是在钻井钢套管安装完成后，在钻井孔壁与钢套管间隙内灌注石油焦炭，第二次灌注是在电气设备安装、测试完成后，向钢套管内灌注石油焦炭。套管内-1000m~-150m填充石油焦炭, -150m~-10m填充砾砂。
（1）注浆材料的选择
选用粒径80~120目的石油焦炭颗粒为填充材料。与水混合，水灰比为1.0-1.2。并添加适量的表面活性剂，添加量为焦炭质量的1‰。保证注浆的顺利进行，浆液粘度不宜过高，初步拟定浆液马氏粘度小于60s。
（2）灌注设备
石油焦炭灌注采用3NB-1000注浆泵，流量不小于12L/s，最大泵压不小于10MPa
（3）灌注
1）灌注前，对搅拌设备、原浆池进行一次彻底的清理，确保设备干净；
2）灌注前，将地面管汇、压井管线、接头、馈电钢管依次连接；
3）灌注前，采用较大排量洗井，环空返速大于1.2m/s，洗井时间2个循环周，确保井眼干净；
4）洗井合格后，开始进行灌注，按设计要求配合完成设计数据的灌注量；
5）灌注结束后，及时清理管路及容器。测量沉淀后的石油焦炭面，是否满足设计要求，否则补灌。
（4）注浆量控制
注浆量通过三种方法进行控制，一是在-150m处设置限流阀，限制焦炭颗粒通过；二是总量控制，根据井径、井深测量数据精确计算孔内体积，并根据现场钻探过程中泥浆灌填量情况修正其灌填量。三是在井内安装测温光缆，根据温度的变化测出沉淀后的石油焦炭面。
（5）候凝
石油焦炭的下沉候凝时间为36h。
7 结束语
本项目自开工以来，精心组织、科学施工，建立健全质量管理体系，组织机构运转正常，质量目标明确，制度贯彻落实到位。施工质量始终处于受控状态，未发生任何质量事故。按工程施工质量控制要求，从施工准备质量控制、施工过程控制和竣工验收质量控制等环节实施质量控制，取得了较好的质量控制效果，最终达到了预期的工程建设质量目标。由于本工程是国内首例、创新性、科研型项目，无工程经验可以借鉴，施工过程中的质量控制标准、质量验评划分、施工记录表格及质量验收评定表格等还需要进一步补充完善。
参考文献:
[1]著作：赵畹君.高压直流输电工程技术.北京：中国电力出版社，2004，8.
[2]著作：[美]T.H.Lewis，Jr.深井阳极系统设计、安装和运行.北京：化学工业出版社，2013，3.
[3]著作：中国建设监理协会.建设工程质量控制.北京：中国建筑工业出版社，2018，1.
作者简介:
洪艳楼 1965年生，1989毕业于沈阳建筑工程学院（现沈阳建筑大学），现在广东科诺勘测工程有限公司从事电力工程项目管理工作。
论文作者:洪艳楼
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
标签：深井论文; 焦炭论文; 质量控制论文; 石墨论文; 钻头论文; 工程论文; 石油论文; 《防护工程》2018年第32期论文;