淺析無砟軌道隧道的綜合接地設(shè)計

1、淺析無砟軌道隧道的綜合接地設(shè)計 (華鐵咨詢 /德鐵國際滬昆客專云南段監(jiān)理項目部 冉輝 內(nèi)容摘要:以滬昆鐵路隧道工程接地設(shè)置為例,從接地的目的、措施、 和要求等方面闡述了綜合接地系統(tǒng)對于保證無砟軌道隧道結(jié)構(gòu)本身、人員、 設(shè)備和列車安全運行的重要作用。關(guān) 鍵 詞:綜合接地 無砟軌道隧道引言隨著我國鐵路建設(shè)水平的不斷發(fā)展和提高,鐵路的建設(shè)模式正逐步從 客貨共線形式向客貨分離形式轉(zhuǎn)變,無砟軌道已成為客運專線的發(fā)展趨勢。 滬昆高鐵采用無砟軌道,由于在鋼軌上需要通過各種不同頻率的電流信息, 鋼軌不能接地,所以采用了綜合接地系統(tǒng),來達(dá)到各專業(yè)接地系統(tǒng)的等電 位連接。1、綜合接地的設(shè)計理念所謂接地,就是將設(shè)備

2、和用電裝置的中性點、金屬外殼或支架與接地 裝置用導(dǎo)體作良好的電氣連接,通過接地導(dǎo)體將可能產(chǎn)生的線路漏電、設(shè) 備漏電及電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)等產(chǎn)生的過電壓通過接地回路導(dǎo)人大地,從 而避免設(shè)備等的損壞及保證人身安全。接地分為工作接地、系統(tǒng)接地、防 雷接地、保護(hù)接地,接地系統(tǒng)是通過接地導(dǎo)體將過電壓產(chǎn)生的過電流通過 接地裝置導(dǎo)人大地,從而實現(xiàn)保護(hù)設(shè)備正常工作的目的的設(shè)備或構(gòu)件的總 和。綜合接地系統(tǒng)是將各專業(yè)所有的被保護(hù)對象都一并連接在一個安全的 接地網(wǎng)絡(luò)上,但不同的接地都需要從接地裝置處的等電位點相互連接,通 過各接地極或接地體等電位連接,電流直接由接地線通過等電位接地體對 地放電,避免漏電或過電流,從而

3、達(dá)到接地的目的。接地裝置的安裝,必 須確保接地阻值在設(shè)計范圍之內(nèi),具備安全、可靠的優(yōu)點,而且需要通過 定期的測量確定接地可靠性。2、綜合接地的設(shè)計原則由于滬昆線采用無砟軌道及整體道床,綜合接地貫通線要合理有效 可靠地布設(shè)于隧道內(nèi),最終與大地可靠連接,達(dá)到接地電阻值的要求。 采用隧道結(jié)構(gòu)接 地 的布置方案, 具有技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)合 理和施工便捷 (具 備平行作業(yè)條件 等特點。 下面將以滬昆線隧道工程的綜合接地裝置為例 進(jìn)行介紹。2、 1隧道的結(jié)構(gòu)接地隧道綜合接地系統(tǒng)設(shè)計有以下幾種類型:、鋪設(shè)在通信信號電纜槽內(nèi)的縱向貫通地線;、 在兩側(cè)通信信號電纜槽的線路外緣的縱向接地鋼筋 (兩側(cè)各一根 ;、二襯

4、中的接地鋼筋;、初期支護(hù)錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)或底板鋼筋接地極;、隧道通信信號電纜槽預(yù)埋接地端子、綜合洞室內(nèi)預(yù)埋接地端子;2、 2隧道綜合接地鋼筋施工工藝流程 3、施工前期準(zhǔn)備工作3、 1技術(shù)準(zhǔn)備(1施工前,依據(jù)設(shè)計圖紙將管段所有接地鋼筋、接地端子的設(shè)計里 程、安裝部位、安裝數(shù)量等設(shè)計參數(shù)分類匯總列表,并經(jīng)審核無誤后以技 術(shù)交底形式下發(fā)至安裝班組。(2根據(jù)設(shè)計圖紙和施工進(jìn)度安排,做好接地鋼筋、接地端子等材料 儲備。(3施工前,對參與預(yù)埋件安裝的人員進(jìn)行崗前培訓(xùn),主要學(xué)習(xí)預(yù)埋 件分類匯總表列內(nèi)容以及預(yù)埋件安裝安全技術(shù)規(guī)范要求。3、 2材料準(zhǔn)備(1接地端子采用橋隧型接地端子,接地端子的端子孔規(guī)格為 M

5、16, 不 銹鋼制造,不銹鋼材料成分滿足:Cr 16%、 Ni 5%、 Mo 2%、 C 0.08%,如 GBOOCr17Ni14Mo2, 并應(yīng)配置防異物堵塞的端子孔塞,方便開啟。(2接地連接線宜采用不銹鋼連接線,有鋼絲繩、兩個線鼻以及兩個 配套的防盜螺栓(每個螺栓應(yīng)配一個平墊圈和一個彈簧墊圈組成。鋼絲 繩采用直徑不大于 0.65mm 的不銹鋼絲制造,總截面不小于 200 mm2(IK > 25KA 或 120 mm2(IK 25KA 。線鼻與鋼絲繩的連接處應(yīng)承受 5000N 的拉 力且 3min 不得松動。(3貫通地線的連續(xù)、橫向連接和 T 形分支引接采用銅質(zhì) C 形壓接件 進(jìn)行連接,

6、電纜槽內(nèi)貫通地線與接地端子間的連接采用 L 型連接器連接。 C 型壓接壓力不得小于 12t ,并且 C 型壓接處應(yīng)采用防腐措施。(4“ C ”形壓接件的最小厚度和寬度,如下圖: 4、隧道綜合接地的施工要點4、 1隧道初期支護(hù)綜合接地施工要點(1隧道內(nèi)貫通地線敷設(shè)在兩側(cè)通信信號電纜槽內(nèi),并采取砂防護(hù)措 施。(2 、級以上圍巖隧道,利用錨桿、鋼拱架(或鋼網(wǎng)片做為接 地極;(3級圍巖隧道,利用錨桿和專用環(huán)向接地鋼筋做為接地極;(4錨桿接地極以約一個臺車長度為間隔設(shè)置,用接地極的錨桿環(huán)向 間距要求為 2倍錨桿長度(如錨桿長度為 4米,則接地錨桿環(huán)向間距為 8米 ;接地錨桿與鋼網(wǎng)片、鋼拱架或?qū)Ｓ铆h(huán)向接地

7、鋼筋可靠焊接;(5每個臺車位的隧道接地極均通過連接鋼筋與兩側(cè)電纜槽外緣的縱 向接地鋼筋連接;(6接地鋼筋應(yīng)優(yōu)先利用結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋,原則上不再增 加專用的接地鋼筋。兼有接地功能(含連接結(jié)構(gòu)鋼筋和專用接地鋼筋截 面應(yīng)滿足接觸網(wǎng)最大短中電流要求。施工時應(yīng)對接地鋼筋作出標(biāo)識,便于 檢查。(7所有接地鋼筋間的聯(lián)接均應(yīng)保證焊接質(zhì)量,各工點施作時應(yīng)根據(jù) 具體的鋼筋配筋,采用搭接焊或 L 型焊接。 4、 2隧道襯砌綜合接地施工要點I 級、 II 級圍巖隧道綜合接地施工要點(1隧道內(nèi)貫通地線敷設(shè)在兩側(cè)通信信號電纜槽內(nèi),并采取砂防護(hù)措 施。(2 I級圍巖、 II 級圍巖有底板鋼筋的隧道及明洞地段,利用隧

8、道底 板下層的結(jié)構(gòu)鋼筋做為接地極,底板接地鋼筋網(wǎng)按照一個臺車位的長度考 慮,間隔一個臺車位設(shè)置一處。(3隧道底板接地極極按照 1m 間距選用底板底層的結(jié)構(gòu)鋼筋,即在隧 道底板的底層形成一個 1m ×1 m的單層接地鋼筋網(wǎng),中部“十字”交叉的 兩根鋼筋上的網(wǎng)格節(jié)點要求施以“ L ”形焊接,其他節(jié)點綁扎。(4隧道底板接地極均通過連接鋼筋與兩側(cè)電纜槽外緣的縱向接地鋼 筋連接。(5隧道底板接地極均通過連接鋼筋與兩側(cè)電纜槽外緣的縱向接地鋼 筋連接。(6所有接地鋼筋必須保證焊接質(zhì)量,施工時對接地錨桿與環(huán)向接地 鋼筋作出標(biāo)識,便于檢查。 III 級、 IV 級、 V 級隧道綜合接地施工要點(1貫通

9、地線敷設(shè)在兩側(cè)通信信號電纜槽內(nèi) , 利用二次襯砌環(huán)向接地鋼 筋實現(xiàn)橫向連接。(2接地端子均采用橋隧接地端子;(3二次襯砌中有結(jié)構(gòu)鋼筋的隧道接地設(shè)置:利用二次襯砌的內(nèi)層縱、環(huán)鋼筋作為接觸網(wǎng)斷線保護(hù)鋼筋;接觸網(wǎng)線垂直向上在拱頂?shù)耐队熬€兩側(cè)以 0.5m 為間隔,各選 3根縱 向結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地鋼筋;上述投影線兩側(cè)各 1.5m 外的其他位置,以 1m 為間隔,選擇縱向結(jié) 構(gòu)鋼筋作為接地鋼筋;在每個臺車位(作業(yè)段中部選一根環(huán)向結(jié)構(gòu)鋼筋,環(huán)、縱向接地 鋼筋間可靠焊接;縱向接地鋼筋在作業(yè)段間可不連接;每個作業(yè)段內(nèi)的環(huán)向接地鋼筋與兩側(cè)通信信號電纜槽線路外緣的縱 向接地鋼筋連接。(4二次襯砌中無結(jié)構(gòu)鋼筋的隧道,

10、除接觸網(wǎng)基礎(chǔ)接地外,不再單獨 考慮接地鋼筋連接;(5二次襯砌接地鋼筋應(yīng)優(yōu)先利用結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋,接地 鋼筋截面應(yīng)滿足接觸網(wǎng)最大短中電流要求。施工時應(yīng)對接地鋼筋作出標(biāo)識, 便于檢查。(6所有接地鋼筋間的聯(lián)接均應(yīng)保證焊接質(zhì)量。4、 3設(shè)備洞室內(nèi)綜合接地設(shè)置與要求(1在設(shè)備洞室內(nèi)壁上設(shè)置 2 個接地端子,接地端子用 16 連接鋼 筋與通信、信號電纜槽側(cè)壁縱向接地鋼筋連接。(2 連接鋼筋的保護(hù)層不小于 5cm,接地端子距離底板高度為 30cm。(3 所有接地鋼筋必須保證焊接質(zhì)量,施工時接地鋼筋用白色油漆作 出標(biāo)識,便于檢查。 4、 4隧道電纜槽處接地端子設(shè)置施工要點(1接地端子均采用橋隧型接地

11、端子。(2在兩側(cè)通信信號電纜槽的線路側(cè)外緣各設(shè)一根 16縱向接地鋼筋 (圓鋼 ,每 100m 斷開一次。用于隧道接地極、接觸網(wǎng)斷線保護(hù)接地及接 地鋼筋間的等電位連接。(3從隧道進(jìn)口 2m 開始,在兩側(cè)通信信號電纜槽底部,每間隔 100m 設(shè)置一個接地端子,小于 100m 的隧道在中部設(shè)一處。接地端子供隧道接地 裝置與貫通地線連接。(4從隧道進(jìn)口 2m 處開始,在兩側(cè)通信信號電纜槽靠線路側(cè)壁上,每 間隔 50m 設(shè)置一個接地端子,小于 50m 的隧道在中部設(shè)一處,接地端子供 軌旁設(shè)備、設(shè)施接地。(5所有接地端子均通過連接鋼筋與電纜槽外緣的縱向接地鋼筋連接。(6所有接地鋼筋間的聯(lián)接均應(yīng)保證焊接質(zhì)量

12、,各工點施作時應(yīng)根據(jù) 具體的鋼筋配筋,采用搭接焊或 L 型焊接。 5、接地電阻測試綜合接地電纜埋設(shè)后 , 進(jìn)行接地電阻測試 , 確保綜合接地系統(tǒng)的接地電 阻不大于 1。如不滿足要求,應(yīng)增加人工接地體。接地電阻測試宜采用 ZC 接地電阻測試儀。 ZC 型接地電阻測試儀適用于測量各種電力系統(tǒng),電氣 設(shè)備,避雷針等接地裝置的電阻值。亦可測量低電阻導(dǎo)體的電阻值和土壤 電阻率。本儀表工作由手搖發(fā)電機(jī)、電流互感器、滑線電阻及檢流計等組 成,全部機(jī)構(gòu)裝在塑料殼內(nèi),外有皮殼便于攜帶。附件有輔助探棒導(dǎo)線等, 裝于附件袋內(nèi)。其工作原理采用基準(zhǔn)電壓比較式。(1使用前檢查測試儀是否完整,測試儀包括如下器件。1、接地電

13、阻測試儀一臺2、輔助接地棒二根3、導(dǎo)線 5m 、 20m 、 40m 各一根(2使用與操作5、 1測量接地電阻值時接線方式的規(guī)定儀表上的 E 端鈕接 5m 導(dǎo)線, P 端鈕接 20m 線, C 端鈕接 40m 線,導(dǎo)線 的另一端分別接被測物接地極 E ,電位探棒 P 和電流探棒 C ,且 E 、 P 、 C 應(yīng)保持直線,其間距為 20m測量大于等于 1接地電阻時, 將儀表上 2個 E 端鈕連結(jié)在一起。 見 附圖一測量小于 1接地電阻時, 將儀表上 2個 E 端鈕導(dǎo)線分別連接到被測 接地體上,以消除測量時連接導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果引入的附加誤差。 見附 圖二5、 2操作步驟儀表端所有接線應(yīng)正確無誤。

14、儀表連線與接地極 E 、電位探棒 P 和電流探棒 C 應(yīng)牢固接觸。儀表放置水平后,調(diào)整檢流計的機(jī)械零位,歸零。將“倍率開關(guān)”置于最大倍率,逐漸加快搖柄轉(zhuǎn)速,使其達(dá)到 150r/min。當(dāng)檢流計指針向某一方向偏轉(zhuǎn)時,旋動刻度盤,使檢流計指針 恢復(fù)到“ 0”點。此時刻度盤上讀數(shù)乘上倍率檔即為被測電阻值。如果刻度盤讀數(shù)小于 1時,檢流計指針仍未取得平衡,可將倍率開 關(guān)置于小一檔的倍率,直至調(diào)節(jié)到完全平衡為止。如果發(fā)現(xiàn)儀表檢流計指針有抖動現(xiàn)象,可變化搖柄轉(zhuǎn)速,以消除抖 動現(xiàn)象。 附圖一 附圖二6、注意要點(1綜合接地的接地電阻值應(yīng)不大于 1。(2 接地鋼筋應(yīng)優(yōu)先選擇隧道結(jié)構(gòu)體及道床板的最外層縱向鋼筋,

15、 其 保護(hù)層厚度應(yīng)控制在 5-10cm 的范圍以內(nèi)。 若保護(hù)層的厚度太小, 則無法起 到對鋼筋的保護(hù)作用,易引起鋼筋的銹蝕而失去接地功能 ; 若厚度太大, 則在特殊情況如接觸網(wǎng)線斷線、 雷電擊中等出現(xiàn)時, 提供電氣回路引導(dǎo)電 流的通路實現(xiàn)困難,同樣也起不到接地保護(hù)的使用功能。(3 隧道的接地鋼筋均設(shè)置在鋼筋提凝土結(jié)構(gòu)內(nèi), 混凝土澆筑后接地 系統(tǒng)即成為隱蔽工程, 一旦接地通路破壞或斷開將很難補救, 因此接地鋼 筋連接完成后應(yīng)逐個焊接位置進(jìn)行檢查測試、 記錄并留存電子文檔, 全部 合格后方可澆筑混凝土。(4所有環(huán)向接地鋼筋與貫通地線應(yīng)可靠連接。(5所有連接均采用焊接方式,單面焊接長度不小于 100

16、mm 、雙面焊 接長度不小于 55mm ,厚度不小于 4mm 。(6構(gòu)筑物內(nèi)兼有接地功能(含連接的結(jié)構(gòu)鋼筋和專用接地鋼筋應(yīng) 滿足:接觸網(wǎng)短路電流不大于 25KA 時,鋼筋直徑不應(yīng)小于 14;接觸網(wǎng) 短路電流大于 25KA 時, 鋼筋直徑不應(yīng)小于 16。 當(dāng)構(gòu)筑物內(nèi)兼有接地功 能(含連接的結(jié)構(gòu)鋼筋的截面鋼筋不滿足要求時,可將相鄰的二根鋼筋 并接使用 (無需改變鋼筋的間距 或局部更換直徑為 14或 16的鋼筋。 (7接地極應(yīng)充分利用隧道的初期支護(hù)錨桿或底板鋼筋及結(jié)構(gòu)鋼筋, 以滿足接地電阻值的要求; 接觸網(wǎng)防閃絡(luò)保護(hù)接地應(yīng)充分利用隧道二次襯 砌內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋; 原則上不再增加專用的接地鋼筋, 并在結(jié)構(gòu)物內(nèi)預(yù)埋接 地端子;接地裝置通過 L 型連接器與貫通地線可靠連接。綜合接地體的阻值效果主要與土壤、接地體電阻率及構(gòu)件可靠連接有 關(guān)。本文通過對滬昆鐵路隧道工程的綜