建筑塔吊接地技術(shù)

【摘要】現(xiàn)代建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)，在進(jìn)行塔吊安裝的過程中，其中所采用的接地技術(shù)安裝質(zhì)量，將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑塔吊的安全使用帶來直接的影響。在對(duì)建筑塔吊接地技術(shù)進(jìn)行研究的過程中，主要涉及到了多個(gè)不同的方面，這其中主要包括了供電設(shè)備接地、防雷接地、通信源感應(yīng)接地、塔吊共用接地等多個(gè)方面進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來使得建筑的塔吊能夠從根本上滿足塔吊對(duì)于雷電磁場(chǎng)防護(hù)的需要。本篇文章主要針對(duì)建筑塔吊的接地技術(shù)進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為我國建筑的塔吊接地技術(shù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】建筑塔吊；共用接地；防護(hù)措施；優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

在建筑工地高聳的建筑塔吊由于自身完全是通過金屬部件的方式來構(gòu)造而成，大量的電磁波在塔吊的閉合回路之中產(chǎn)生了較大的電壓和電磁輻射，從而使得塔吊的金屬表面產(chǎn)生了電荷，在這一過程中如果說遭遇了雷雨天氣，那么在雷擊之下，必然會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，如果在雷擊過程中周邊還有施工人員存在，還極有可能存在生命威脅。所以，建筑塔吊在進(jìn)行接地的過程中，必須要采用科學(xué)合理的措施來進(jìn)行，最大限度的避免其中存在大量的安全隱患。下文主要提出了共用接地混合系統(tǒng)，對(duì)其中所涉及到的多方面設(shè)計(jì)重點(diǎn)是進(jìn)行了闡述。

1、塔吊接地技術(shù)原理

1.1建筑塔吊感應(yīng)電壓特點(diǎn)

當(dāng)電臺(tái)的發(fā)射功率為P，發(fā)射天線到塔吊的距離為r，天線為各向同性天線，自由空間電場(chǎng)強(qiáng)度有效值為：

那么，建筑塔吊因臨近通訊發(fā)射源受到電磁輻射而感應(yīng)電壓Ui（ x） 的分布特點(diǎn)是與地面垂直的電場(chǎng)從地面到塔臂（離地面hp）的積分：

式中z為與地面垂直的電場(chǎng)方向上的積分變量；hp為塔吊高度?？梢姡醺袘?yīng)電壓是隨塔吊高度呈遞增變化，且高度增加感應(yīng)電壓逐漸增大。

同時(shí)，雷電流是一個(gè)非周期性的脈沖波：

式中Im為雷電流的幅值； a，b 為由雷電流波形決定的常數(shù)； t 為作用時(shí)間。那么，塔吊上的感應(yīng)雷過電壓為：

式中I為雷電流；V為雷電放電速度；s為塔吊與雷電先導(dǎo)的水平距離； h 為塔吊高度?？梢?，雷電對(duì)塔吊產(chǎn)生的感應(yīng)電壓隨塔吊導(dǎo)體兩端電阻的增加呈非線性增加趨勢(shì)。特別是塔臂兩端電阻明顯不對(duì)稱，據(jù)最大不匹配原理，使吊鉤產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓極大，給施工帶來很大的危險(xiǎn)性。

1.2單點(diǎn)并聯(lián)分離接地和串聯(lián)公共接地

對(duì)于單點(diǎn)并聯(lián)分離接地系統(tǒng)，如感應(yīng)電是低頻（30～300kHz）的則是較好的連接接地方式。在這種情況下，任何一個(gè)接地電位只受其接地電流和阻抗的影響，但弊端也很明顯。所以，建筑塔吊臨近通訊發(fā)射源作業(yè)時(shí)，一般不適合使用這種單點(diǎn)并聯(lián)分離接地系統(tǒng)。

2、建筑塔吊的共用接地混合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

任何一個(gè)具有良好防護(hù)效果的接地系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)是能夠有效對(duì)雷電感應(yīng)高壓電和磁輻射進(jìn)行防御的，同時(shí)還能夠在完全避免額外開支的情況之下確保接地系統(tǒng)的安全性。所以說，建筑工程在對(duì)塔吊進(jìn)行接地的過程中，一般都不會(huì)主張使用獨(dú)立接地的方式來為塔吊提供防護(hù)，而是直接對(duì)防雷接地、供電設(shè)備接地、防電磁輻射等多個(gè)接地系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)混合使用。在目前大量的塔吊接地工程之中，使用共用接地系統(tǒng)的方式是極為普遍的，這一設(shè)計(jì)方式已經(jīng)逐漸推廣到了建筑塔吊的防電磁輻射以及防雷高壓電感應(yīng)接地系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。在進(jìn)行塔吊接地實(shí)際操作的過程中，其共用接地混合系統(tǒng)的操作模式就是直接把防靜電、防電擊、防電磁輻射、防雷等多個(gè)方面的建筑搭接保護(hù)措施直接與電氣設(shè)備的接地功能和工作接地的線路與共用接地網(wǎng)相連接，也就是直接將接地的母線和接地系統(tǒng)中所涉及到的各個(gè)部分都連接到一個(gè)接地體之上：在進(jìn)行連接的過程中，接地線必須要和塔吊頂部的避雷裝置進(jìn)行連接，而其接地線的下部就必須要是和接地網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)的連接，其中間部位就必須要和整個(gè)塔吊的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。在對(duì)塔吊在地面上的整體處理完畢之后，將塔吊框架之上所存在的接地線與避雷裝置上的等電位接地網(wǎng)進(jìn)行連接。并且以此來使得，整個(gè)塔吊網(wǎng)的等電位連接能夠轉(zhuǎn)變成為法拉第籠。其中所使用的接地引下線必須要保證是利用厚度達(dá)到3mm，寬度為25mm扁紫銅線與塔吊結(jié)構(gòu)之中的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行板頂，而其中所利用的接地體主要是深基礎(chǔ)之中的樁基和自然接地體相連接構(gòu)成的。在這其中所使用到的電容器，必須要采取不同的容量值，至少要達(dá)到2000～3000μF之間，才能夠使得耐壓值基本符合實(shí)際使用要求，并且以此來保證不同頻率之下的感應(yīng)電能夠經(jīng)過傳導(dǎo)之后，直接傳遞到大地之中。此外，接地的引線長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)要確保不高于1/20波長(zhǎng)，在這一長(zhǎng)度范圍下，引線能夠維持在一個(gè)較低的阻抗?fàn)顟B(tài)之下；接地線并非需要達(dá)到等長(zhǎng)的狀態(tài)，不均勻的長(zhǎng)度起啊其能夠有效的環(huán)節(jié)1/4波長(zhǎng)所產(chǎn)生諧振以及雷電波等侵入現(xiàn)象。除此之外，依據(jù)塔吊吊鉤端所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓較大這一現(xiàn)象，就必須要在塔吊的吊鉤附近，安裝一個(gè)能夠進(jìn)行隨意移動(dòng)，并且頻率多樣的接地提醒。如此以來，在吊鉤落地進(jìn)行物資吊運(yùn)的過程中，其附件接地系統(tǒng)便能夠直接夾住吊鉤上部的鋼絲束，再加上塔吊之上所存在的電容器數(shù)值不同，那么，吊鉤在這一過程中所產(chǎn)生的電荷便能夠完全傳入到大地之中，從而為塔吊的正常運(yùn)行提供了切實(shí)有效的保障作用。并且這一吊鉤附件自身具有著較高的移動(dòng)性，能夠隨意的跟隨吊鉤移動(dòng)，其施工人員在操作的過程中也較為方便，無需在吊鉤之上專門使用相應(yīng)的絕緣繩，這極大的提升了吊運(yùn)效率。此外，在塔吊上部的附件也同樣能夠與共用接地混合系統(tǒng)進(jìn)行連接，通過這一方式，便達(dá)到了雙層保護(hù)的效果。

3、接地體技術(shù)要點(diǎn)

3.1接地體的特點(diǎn) 依據(jù)建筑塔吊自身所具有的特性不同，其接地系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)充分的利用自然接地體，也就是利用直接將塔吊的地下基礎(chǔ)樁體進(jìn)行埋藏的方式，使其中的主筋樁基能夠直接和接地體這兩個(gè)部分能夠良好的結(jié)合在是以期，那么在這種接地情況之下，其塔吊自身的接地點(diǎn)就至少有4處，也就是塔吊自身框架的四角主體鋼柱。利用這一方式來進(jìn)行接地，不但能夠切實(shí)有效的對(duì)塔吊間電位和電阻等進(jìn)行降低，還能夠起到塔吊加固的作用。此外，利用保護(hù)端子排以及自然接地的方式，能夠切實(shí)有效的保證塔吊處在一個(gè)等電位環(huán)境之下，而其中所涉及到的感應(yīng)電壓也在這一過程下降到了一個(gè)無害的范圍之內(nèi)。

3.2接地體的安裝 在建筑塔吊自身進(jìn)行深基主筋的樁基安裝的過程中，務(wù)必要充分的考慮到接地安裝的應(yīng)用，實(shí)際好似用的過程中，最好是使用垂直接地體的形式，而塔吊的角鋼垂直角度就應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行，其接地體自身的上端位置與地面距離的具體深度不能夠低于0.6m，其接地體在位置設(shè)計(jì)的過程中，引出導(dǎo)體至少要超出地面距離30cm以上。

3.3接地裝置的連接與保護(hù) 塔吊的接地裝置處于地上的部分，可以利用螺紋的方式來使得兩者連接在以期，而螺紋的連接則必須要使用防腐蝕、防銹、放松等幾個(gè)方面的性能；接地裝置的地下部分在進(jìn)行焊接的過程中，則必須要保證經(jīng)過焊接處理，焊接位置不能夠出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象，如果說在進(jìn)行焊接的過程中是使用深基礎(chǔ)中的主筋樁基鋼筋來當(dāng)做是自然接電線的時(shí)候，其接頭或者是伸縮縫就應(yīng)當(dāng)通過相應(yīng)的方式來進(jìn)行跨度連接。并且接地線可以和塔吊自身框架之上的多個(gè)接頭進(jìn)行綁定，但是在綁定的過程中，務(wù)必要讓各個(gè)部分都?jí)蛄己玫慕佑|在一起。同時(shí)，如果說塔吊自身的接地裝置是直接安裝在具有一定腐蝕性的軟性土壤之中，就必須要針對(duì)接地裝置采取相應(yīng)的防腐措施，并且在各個(gè)部位的焊接處都應(yīng)當(dāng)涂抹上相應(yīng)的防腐漆，同時(shí)，還必須要避免接地裝置遭受到機(jī)械性的損傷，在工程施工的過程中，還應(yīng)當(dāng)對(duì)接地裝置進(jìn)行定期的翻看，避免出現(xiàn)安全隱患而無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。除此之外，當(dāng)塔吊接地工程完工之后，相關(guān)責(zé)任部門必須要針對(duì)這一方面來進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收。

4、結(jié)語

綜上所述，由于塔吊自身在建筑工地之中所處的位置較高，而自身的結(jié)構(gòu)組成也完全是由金屬框架來構(gòu)成，這直接促使塔吊自身所具有的接地技術(shù)安全性要求極為嚴(yán)格。只有將大量的接地技術(shù)進(jìn)行混合性的運(yùn)用，才能夠使得塔吊的接地技術(shù)安全有保障，最大限度的減少塔吊之上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，以此來從根本上解決塔吊接地的安全問題。但是必須要加以重視的是，目前所應(yīng)用的各項(xiàng)技術(shù)還不完善，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)該行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行全面深入的研究，以此來使得塔吊接地技術(shù)的安全性能夠持續(xù)不斷的提升。

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作者簡(jiǎn)介

張權(quán)（1985- ），男，浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，主要從事工程測(cè)量教學(xué)工作及研究。

基金項(xiàng)目

浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012年度立項(xiàng)課題《基于核心能力培養(yǎng)的建筑工程專項(xiàng)施工方案編制與研究》研究成果。