摘要：安徽绩溪抽水蓄能电站下水库地质多为粗粒花岗岩，岩体导电性较差，为满足接地电阻要求，在下库库盆设计有三个深井接地极，深井接地极是指首先通过深井钻孔，然后将设计深度等长的垂直接地极置入孔中，采用降阻剂填充空隙，最后达到高效降低接地电阻目的一种垂直接地体。
关键词：钻孔；制裂爆破；钢管安装；灌注降阻剂
1工程概况
安徽绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县伏岭镇境内，距绩溪县城29km。电站由上水库、输水系统、地下厂房、地面开关站及下水库等建筑物组成。地下厂房内安装6台单机容量为300MW的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1800MW。
下库接地网敷设材料为TJ-150铜绞线，间距70m×70m，并与进/出水口接地网、承包商营地接地网及下库大坝接地网等连接，接地线节点处采用镀锌钢板及接地桩固定。下水库库盆接地设计有三个A型深井接地极，孔深80m，孔径150mm，底孔爆破制裂。孔内采用设置，Ф50厚壁钢管（底孔段部分区域管壁钻孔），孔内压力灌注降阻剂CFJ-1。
2施工方法与技术措施
2.1确定位置及场地平整
依据相关规范要求，深井接地体宜设置在接地网引外地方或接地网的边缘地带，且便于现场施工。根据以上原则及设计图纸，初步放样1#～3#设计孔位，四方现场明确深井接地极具体施工位置后，再进行下步工序施工。
为满足施工要求，接地极周边约2～3m范围进行清理，原则上清理至强风化岩层，上部再采用C15混凝土对施工场地进行硬化25cm厚，硬化范围约4m×5m。
2.2钻孔施工
接地极钻孔采用YCR220型旋挖钻机施工，考虑上部岩层地质条件较差，为避免钻孔过程中发生塌孔，根据钻孔深度，分两段进行钻孔施工，地质条件较差孔段采用套管护壁施工：
①第一段施工10m，采用Ф220钻头钻孔，施工时套Ф217钢管护壁；
②确定岩性完整后，采用Ф150钻头钻孔至设计孔深，钻孔完成后现场量测孔深，确保深度满足设计要求。
2.3孔底制裂
孔底制裂爆破根据孔底岩石条件确定爆破参数，选择如下：
（1）爆破参数计算
1）爆破段钻孔直径d=150mm，爆破制裂范围：底部往上2m～30m长；
2）下库库区多为粗粒花岗岩，普氏分类X，岩石紧固系数f为10～12，其孔内炸药单耗初选0.45～0.50kg/m³，考虑孔底矿岩阻力作用，则增加系数k，一般取1.1～1.2，本处炸药单耗取q=0.5*1.2=0.6kg/m³；
3）孔深较深，抵抗线W可理解为制裂最大范围，暂按以下公式计算：
W=（25～45）d（1）
式中：W为抵抗线，单位m；
d为爆破孔直径，取值为150mm；
则W=3.75～6.75m，取W=5m；
4）因深孔爆破为单孔，则间排距a、b暂不考虑，则：单孔装药量Q为84Kg。
5）考虑孔内存在较多渗水，满足爆破孔堵塞要求；
（2）装药结构
采用Ф70乳化炸药，自底孔2m向上装药，炸药采用3mm钢绞线牵拉、胶带绑扎固定牢靠，逐段绑扎逐段牵引放至孔底，为保证在孔底存在积水条件下炸药引爆炸药，孔内采用2根导爆索，确保有效爆破，至孔口后利用1ms雷管+非电毫米导爆管连接至安全区域进行引爆。
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2.4钢管安装
①孔底制裂爆破完成后再次采用钻机进行清孔，以便钢管安装至孔底；清孔完成后采用测绳对孔深进行测量，确保孔深满足设计要求；
②后进行Φ50钢管安装，钢管采用Φ50×5mm热轧后壁钢管，钢管安装时逐节安装，采用焊接方式连接，在安装接地钢管时每下放3m时用专用卡具卡住钢管，将下一节钢管与已安装钢管进行焊接后继续向下沉放，直到设计深度。
2.5灌注降阻剂
降阻剂的灌注是为了减小接地极周围土壤的电阻率，降阻剂采用CFJ-1型，灌浆机械采用SGB6-100型灌浆泵，XY-200型制浆机制浆，纯压式灌浆，灌注压力0.8MPa，降阻剂通过地面压力灌浆机从管内注入，向管外渗透，直至挤压回流到井口为止，步骤如下：
⑴灌浆前孔内注入适量的水，使裂隙中的岩石碎屑、粉末等浸润、疏通，增加岩石的可灌性。
⑵根据设计图纸中降阻剂的总用量，将总用量的1/5，以2：1的稀浆先进行灌注，使其渗透成细小“树根状”，以扩大泄流面积。
⑶将剩余的4/5降阻剂以1：1的浓浆进行灌注，压力为0.8MPa，使其端部成为较粗“树根状”，促使孔与孔直径的“树根”连通，灌至孔口溢浓浆时结束灌浆。
⑷灌浆时若将设计图纸降阻剂工程量全部灌注完成，但孔口为溢出时，通知参见各方现场查看，确定是否继续灌注；灌浆时若未将设计图纸中降阻剂工程量全部灌浆，但孔口已经溢浆时，改用循环式灌浆，升高灌浆压力，最大为2MPa，直到灌至设计量为止。
⑸降阻剂灌注完成后，采用ZSB-60型液压快速拔管机逐段对护壁钢管取出。
2.6接地网连接
接地极封孔完成后与下库接地网连接，按照《防雷接地装置接地体连接详图》（H121J-7D2-1-403），采用专用焊接模具将Φ50×5mm钢管与TJ-150铜绞线连接。
2.7接地极保护
为防止已施工的接地极与接地网焊接部位损坏，在接地极端部及其与接地网焊接部位施工保护井，保护井尺寸为1m（长）×1m（宽）×0.5m（高），在保护井口设置简易井盖，井盖采用混凝土预制。
3质量控制及检查
⑴钻孔
钻孔深度在钻孔完成后采用测绳进行检查，要求钻孔完成后孔深大于设计深度50cm以上，避免孔内积渣影响孔深；钻孔角度采用测斜仪在钻孔施工过程中测量垂直度偏差，控制2%以内。
⑵孔底制裂爆破
爆破作业施工前对施工人员进行严格技术安全交底，爆破作业人员严格按照报批方案中爆破参数进行施工，过程中严格控制装药量（84kg）、装药结构（间隔装药）、连网起爆（双雷管起爆），确保爆破施工质量，爆破完成后再次采用测绳进行孔深检查，保证孔深不小于设计深度。
⑶钢管焊接安装
钢管采用Ф50热镀锌厚壁钢管，安装前应采用游标卡尺对其直径、厚度进行检查，确保材料质量满足设计、规范要求，在钢管从底部管口往上2m位置起约30m长范围的管壁上，每隔0.2m相错不同方位处钻Φ15mm的孔，以便在进行灌注减阻剂时降阻剂通过小孔由管内流向管外；钢管焊接安排有经验的施工人员且必须持证上岗，已确保焊接施工质量，钢管焊接完成冷却后在焊接部位及时涂刷防锈漆防腐。
⑷灌注降阻剂
降阻剂灌注前应检查灌浆设备是否满足施工要求，同时对降阻剂进行报验，经验收合格后方可用于施工；灌注时严格按照配合比先灌注2：1稀浆，再灌注1：1浓浆，待管口溢浓浆后方可结束灌浆。
因孔内存在渗水，降阻剂灌注完成后在孔内与水形成混合物，同时灌注的降阻剂内也混合有水，降阻剂在水中沉淀，将会导致孔口部位降阻剂灌注不满，在降阻剂灌注结束后一周内应每天对接地极孔口降阻剂进行观察，如发现降阻剂下沉，采用人工拌合降阻剂对下沉部位进行补填。
总结
⑴根据施工经验，深井接地极宜设置在电阻率较低部位，而电阻率较低的位置其地质条件相对较差，因此在进行钻孔施工过程中根据实际地质条件确定是否需要采用钢管护壁以及确定护壁深度尤为重要。
⑵孔底制裂爆破主要是为了增加岩体裂隙，以便降阻剂灌注，从而更大程度的起到降低电阻作用，因此在进行爆破参数计算时要充分考虑岩体力学性能，以达到最优效果，如设计有多个深井接地极时可逐个施工并根据爆破效果优化爆破参数。
⑶制裂爆破及钢管安装时，由于炸药及钢管重量较重，且需要连续施工，因此采用人工提升、下放施工难度较大，现场可在接地极施工处设置三脚架，并安放地质钻机或小型卷扬机，通过控制地质钻机或小型卷扬机，利用三脚架、钢丝绳牵引炸药、钢管进行提升、下放。
⑷为评价降阻剂灌注效果，在钢管安装完成及降阻剂灌注完成后分别检测接地极电阻值，通过前后电阻值对比来评价降阻剂灌注效果。
论文作者:周佩,宋彬瑜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/21
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