程 梁,張 旭

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司通信信號(hào)設(shè)計(jì)研究院,北京 100055)

城際軌道交通特殊工點(diǎn)綜合接地設(shè)計(jì)

程 梁,張 旭

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司通信信號(hào)設(shè)計(jì)研究院,北京 100055)

綜合接地系統(tǒng)是保障人身安全、電氣設(shè)備安全的重要系統(tǒng)[1]。城際軌道交通存在大量的高架站及地下站,論文分析了高架站、地下站等特殊工點(diǎn)綜合接地的設(shè)計(jì)思路,針對(duì)不同類型構(gòu)建物,詳細(xì)討論其綜合接地平臺(tái)搭建與接地細(xì)部設(shè)計(jì),闡述接地效果測(cè)試的方法。

城際軌道交通;綜合接地設(shè)計(jì);特殊工點(diǎn);接地效果測(cè)試

1 概述

一般而言,設(shè)計(jì)時(shí)速在200 km及以上線路(包括客運(yùn)專線、客貨混運(yùn)線路、城際軌道交通線路等)需設(shè)置綜合接地系統(tǒng)[1]。綜合接地系統(tǒng)以沿線兩側(cè)敷設(shè)的貫通地線為主干,并充分利用沿線橋梁、隧道、路基地段構(gòu)筑物設(shè)施內(nèi)的接地裝置作為接地體,形成低阻等電位綜合接地平臺(tái)[2]。在綜合接地系統(tǒng)中,距接觸網(wǎng)帶電體5 m范圍以內(nèi)的金屬構(gòu)件、距線路兩側(cè)20 m范圍以內(nèi)的鐵路設(shè)備房屋的接地裝置均需接入該系統(tǒng),所有設(shè)備在貫通地線接入處的接地電阻不應(yīng)大于1 Ω[3-5]。

目前,客運(yùn)專線鐵路或客貨混運(yùn)線路綜合接地設(shè)計(jì)均參考原鐵道部經(jīng)規(guī)院發(fā)布的《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號(hào)(2009)9301號(hào)圖冊(cè),以下簡(jiǎn)稱“9301圖冊(cè)”),該圖冊(cè)對(duì)于一般路基、橋梁、隧道地段都有與其相對(duì)應(yīng)的綜合接地設(shè)置指導(dǎo)方案。而城際軌道交通為城市與城市之間線路,線路多采用高架或地下敷設(shè)方式,沿途車站一般設(shè)置為站橋合一形式高架站或地下站,與國(guó)鐵線路存在不同,其高架站或地下站等特殊工點(diǎn)綜合接地設(shè)計(jì)在9301圖冊(cè)中沒(méi)有相關(guān)的接地標(biāo)準(zhǔn)方案,需參照9301圖冊(cè)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

2 特殊工點(diǎn)綜合接地設(shè)計(jì)思路

特殊工點(diǎn)綜合接地的設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。

(1)綜合接地系統(tǒng)平臺(tái)的搭建:應(yīng)分析特殊構(gòu)建物的斷面結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮如何利用其建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)搭建綜合接地平臺(tái)。

(2)接地引出線及接地端子設(shè)置:在構(gòu)建物合適地點(diǎn)按強(qiáng)電、弱電分別設(shè)置接地引出線,接地端子根據(jù)需要設(shè)置。

(3)接地效果:結(jié)合土壤電阻率及構(gòu)建物外部特點(diǎn)(如是否設(shè)置防水層),考慮如何改進(jìn)接地效果。

3 城際軌道交通特殊工點(diǎn)綜合接地設(shè)計(jì)

3.1 地下站綜合接地設(shè)計(jì)

地下站一般采用明挖法或暗挖法施工,開挖為一個(gè)矩形地下立體結(jié)構(gòu)。對(duì)于地下車站有樁基段,可利用地下結(jié)構(gòu)各軸之間的鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)樁作自然接地體。選擇鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)樁內(nèi)2根非預(yù)應(yīng)力鋼筋作為引下線;樁基之間設(shè)置鍍鋅扁鋼,樁基的四周各設(shè)一塊鍍鋅鋼板,一端與鍍鋅扁鋼連接,一端與樁內(nèi)用于綜合接地的鋼筋可靠焊接。圖1為某城際軌道交通地下站利用地下結(jié)構(gòu)專業(yè)預(yù)埋的抗浮樁做自然接地體的示意。

對(duì)于地下車站無(wú)樁基段,可考慮新設(shè)若干接地極,或困難情況下新設(shè)一單獨(dú)接地網(wǎng)。以新設(shè)接地網(wǎng)為例,新設(shè)接地網(wǎng)一般敷設(shè)于車站結(jié)構(gòu)底板墊層下約0.6 m的平面上[6-7],與底板墊層平行布置,由若干垂直接地體、水平接地體、均壓帶以及接地引上線、止水環(huán)[8]等組成。其中引上線可分為強(qiáng)電設(shè)備(電力)接地引上線、弱電設(shè)備(通信、信號(hào)等)接地引上線和非電氣金屬管線(給排水、FAS、BAS等)接地引上線3類,每組引上線包括一組接地母排(含多個(gè)接地端子),引上線之間的電氣距離一般按大于20 m考慮。單獨(dú)設(shè)接地網(wǎng)示意見圖2。 3.2 地下區(qū)段綜合接地設(shè)計(jì)

圖1 地下站有樁基段綜合接地效果

圖2 地下站綜合接地網(wǎng)

對(duì)于非全包防水層地下區(qū)段,可通過(guò)貫通地線與隧道底板結(jié)構(gòu)鋼筋連接實(shí)現(xiàn)接地。對(duì)于全包防水層地下區(qū)段,為保證有效接地,沿線路方向等間距在防水層下方約0.6 m處鋪設(shè)3根貫通縱向接地鋼筋;從隧道進(jìn)口2 m處開始,每間隔約100 m設(shè)置1處橫向連接鋼筋,橫向連接鋼筋需與縱向接地鋼筋嚴(yán)格焊接,同時(shí)在通信信號(hào)電纜槽側(cè)壁設(shè)置垂直接地體(有樁基段可利用樁基作垂直接地體),破防水層并與縱向連接鋼筋連接,如圖3所示。

圖3 全包防水層地下區(qū)段綜合接地效果

3.3 高架站綜合接地設(shè)計(jì)

城際軌道交通高架站多為站橋合一形式,如圖4所示,貫通地線一般敷設(shè)于站臺(tái)夾層內(nèi)(若梁面寬,貫通地線敷設(shè)于梁面的電纜槽內(nèi),按9301圖冊(cè)的做法實(shí)施),通過(guò)設(shè)置不銹鋼引接線與站臺(tái)墻內(nèi)的縱向接地鋼筋連接,該鋼筋向下與軌道梁橫向接地鋼筋連接,進(jìn)一步與柱內(nèi)用于接地的鋼筋連接。綜合接地利用自上而下的基礎(chǔ)梁內(nèi)鋼筋、柱內(nèi)鋼筋、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的樁基和承臺(tái)鋼筋組成的自然接地體。

圖4 高架站綜合接地效果(單位:m)

參考9301圖冊(cè)的做法,站臺(tái)墻的臺(tái)面上層靠線路側(cè)60 cm范圍內(nèi)的縱向結(jié)構(gòu)鋼筋與站臺(tái)墻內(nèi)用于接地的縱向結(jié)構(gòu)鋼筋連接;站臺(tái)區(qū)域如有安全門,可將其構(gòu)建物內(nèi)部鋼筋與站臺(tái)墻用于接地的縱向鋼筋連接。梁體和房屋軌道梁兩側(cè)分別設(shè)接地端子,并用不銹鋼線連接。此外,結(jié)構(gòu)柱內(nèi)用于接地的鋼筋向上與高架站雨棚內(nèi)鋼筋可靠焊接,對(duì)于高架站而言,綜合接地系統(tǒng)和綜合防雷系統(tǒng)可共用接地極。

高架站一般不單獨(dú)設(shè)置接地網(wǎng),可將地面以上軌道梁層用于接地的鋼筋連接,從而達(dá)到全站接地鋼筋連通并成網(wǎng)絡(luò)的效果。

3.4 鋼桁梁綜合接地設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)置鋼桁梁的橋梁結(jié)構(gòu)(如三角桁架連續(xù)結(jié)合梁),可考慮將鋼桁梁的上部與梁體內(nèi)用于接地的鋼筋連接,鋼桁梁的下部通過(guò)接地端子與梁墩的接地端子通過(guò)不銹鋼引接線連接。鋼桁梁中的鋼結(jié)構(gòu)以電氣連接的方式實(shí)現(xiàn)了梁體上部與下部橋墩的連接。

3.5 特殊工點(diǎn)接地效果的改進(jìn)措施

接地的效果受制于外部因素,如土壤性質(zhì)、含水量、溫濕度、土壤化學(xué)成分、土壤熱阻系數(shù)等[9],也受接地的載體(接地極的選用)、接地方式的影響。一般而言,利用建筑物或構(gòu)建物基礎(chǔ)中的鋼筋作為接地極,是最有效而節(jié)省投資的做法。接地電阻值在敷設(shè)前可通過(guò)接地電阻的相關(guān)理論公式估算,以實(shí)測(cè)電阻值為準(zhǔn)。以地下站綜合接地的施工為例,在階段性的施工結(jié)束后,應(yīng)對(duì)已完成部分進(jìn)行接地電阻測(cè)試,以此推算整個(gè)接地網(wǎng)的電阻值;如計(jì)算結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求(1 Ω),則應(yīng)在余下接地網(wǎng)敷設(shè)中采取補(bǔ)救措施,如在接地體周圍置換土壤(黑土、黏土)、施放降阻劑、補(bǔ)充增設(shè)垂直接地體等[10-12]。

4 結(jié)論

因各高架、地下車站構(gòu)建物的結(jié)構(gòu)不同,應(yīng)結(jié)合其車站具體斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合接地設(shè)計(jì),利用構(gòu)建物結(jié)構(gòu)搭建綜合接地平臺(tái),并充分考慮貫通地線的敷設(shè)、接地端子預(yù)埋、等電位連接等細(xì)部設(shè)計(jì),與站前土建專業(yè)共同制定特殊工點(diǎn)的綜合接地設(shè)計(jì),最后通過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)接地效果。

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Design of Integrated Earthing for Special Construction Site of Intercity Railway

CHENG Liang,ZHANG Xu
(Design and Research Institute of Communication and Signal,China Railway Engineering Consultancy Group Co.,Ltd.,Beijing 100055,China)

U239.5;TM862

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.038

1004-2954(2014)08-0156-03

2013-11-04;

2013-11-24

程 梁(1982—),男,工程師,2008年畢業(yè)于北京交通大學(xué)交通信息工程及控制專業(yè),工學(xué)碩士,E-mail:cheunlane@gmail.com。