高層建筑深基礎(chǔ)作為接地裝置的可行性分析

宋芳芳 李保國

摘要：隨著城市現(xiàn)代化步伐的不斷加快，城市建筑也逐漸由多層轉(zhuǎn)向高層甚至超高層方向發(fā)展。而在高層建筑中，深基礎(chǔ)作為其中的接地裝置，在具體的施工中有一定的應(yīng)用。但是，在進行具體設(shè)計時，其設(shè)計理念的依據(jù)主要是依實際工程經(jīng)驗為基礎(chǔ)的，因此，在其具體的應(yīng)用上還存在一定的爭議。本文依某電力調(diào)度中心為例，主要對高層建筑施工中深基礎(chǔ)接地裝置的敷設(shè)安裝及其接地電阻等效計算的方法進行了分析，從而對以后的深基礎(chǔ)作為接地裝置的施工狀況給予很好的支持。希望與大家共同學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：高層建筑;深基礎(chǔ);接地裝置;敷設(shè)安裝;可行性分析

一、引言

接地裝置是由自然接地體與人工接地體兩部分組成。在高層建筑工程施工中，通常都是動力系統(tǒng)和防雷系統(tǒng)合用一個接地裝置，并采用的措施是均壓。而具體到通訊調(diào)度樓來說，在《防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及措施》中也進行了明確規(guī)定：“調(diào)度通訊綜合樓內(nèi)的通訊站應(yīng)與同一樓內(nèi)的動力裝置、建筑物避雷裝置共用一個接地網(wǎng)”。接地的電阻要求小于1Ω。

二、高層建筑接地裝置的安裝

第一，首先要制作垂直接地體，垂直接地體通常是采用DN50 L=2500毫米的鍍鋅鋼管，鋼管的一端使用手鋸將其割成長120毫米的坡口，另一端采用50×8的鍍鋅扁鋼加工成長度為300毫米的Ω形卡子，然后焊在距管口頂部100毫米的位置。然后對水平接地體進行調(diào)直，調(diào)直時，采用大錘并配合平錘將接地扁鋼砸直，砸直時使用力量要均勻，盡量避免對扁鋼本身及鍍鋅層產(chǎn)生損傷。如發(fā)現(xiàn)鍍鋅層受損，則要在受損處及時涂刷防腐漆兩遍進行保護。按照設(shè)計的點位，由主接地網(wǎng)向地面以上焊接引出設(shè)備接地分支線，為了便于連接地面以上的接地干線或設(shè)備分支接地線，該分支線的引出末端露出地面以上的部分長度不小于0.5米。接地網(wǎng)完成施工后要進行分區(qū)域驗收，并填寫詳細的分項工程驗評表及隱蔽前檢查簽證單，經(jīng)自檢合格后及時通知監(jiān)理及建設(shè)單位進行隱蔽前檢查、驗收和簽證。

第二，根據(jù)設(shè)計圖紙的路徑進行畫線挖溝（也可利用已開挖的溝道），接地干線要埋在地下1.6米左右。挖好溝后搖及時將接地體埋入，并敷設(shè)好接地的扁鋼，與接地體上的Ω形卡子兩端搭接焊起來。焊接長度要大于扁鋼寬度的二倍，并且滿焊不少于三個棱邊。全部焊縫必須平整無間斷，夾渣、無氣泡、咬邊及未焊透等現(xiàn)象，對焊縫處的焊渣要及時清除。在敷設(shè)主接地網(wǎng)水平接地體時，地線在遇設(shè)備坑位時，可埋放在坑底，或者在坑邊適當(dāng)繞過。接地線和建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)距離必須大于1.5米。

第三，當(dāng)屋內(nèi)的接地干線采用在建筑二次地面以下進行暗敷時，首先采取平整接地扁鋼。將整個接地線平放，并且要緊貼地面敷設(shè)，避免出現(xiàn)凸起的現(xiàn)象，若接地線必須跨越建筑物的伸縮縫、沉降縫時，要采取設(shè)置補償器的措施，補償器可利用地線彎成弧狀代替。在對室內(nèi)地面接地干線（鍍鋅扁鋼）采用暗敷方式時，其是敷設(shè)在一次（粗）地面上的，在進行二次地面完成前，需引接完所需的臨時設(shè)備接地及檢修接地端子，該端子距地面高度腰控制在300毫米左右。接地線要避免發(fā)生機械損傷及化學(xué)腐蝕。若接地線是穿墻時，要在穿墻處加裝鋼管或其他堅固的保護套，鍍鋅層若發(fā)生被破壞應(yīng)及時刷防腐漆。

第四，在通知土建方進行二次地面抹面施工前，還應(yīng)通知監(jiān)理單位進行隱蔽前檢查、監(jiān)督暗敷在二次地面以下的接地干線施工過程。對于明敷設(shè)的接地線，必須垂直或水平敷設(shè)，若建筑物表面是傾斜，可沿建筑物傾斜結(jié)構(gòu)表面進行平行敷設(shè)。明敷設(shè)在墻上的接地線要分段進行固定，固定時要采用膨脹螺栓固定，離地面距離保持在250-300毫米為宜，與建筑物墻壁間的間隙要保持在10-15毫米，穿越門口及走廊的地方要沿抹面層下進行敷設(shè)。明敷地線的敷設(shè)位置，不得妨礙設(shè)備的拆卸及檢修，支持件的水平支持距離一般為0.5-1.5米，垂直距離統(tǒng)稱為1.5-3米，轉(zhuǎn)彎處間距為0.3-0.5米。對于明敷接地線，在其表面要涂上15-100毫米相同寬度的綠色與黃色相間的條紋，在所有導(dǎo)體的整個長度上或只在每個區(qū)間或每個可接觸到的部位上都要做出標(biāo)志。埋設(shè)在土中的接地體不要涂漆，在接地線引向建筑物的入口處及在檢修用臨時接地點處，都要采取刷白色底漆且標(biāo)以黑色接地記號的措施。

三、在高層建筑施工中可以利用深基礎(chǔ)作為接地極

（一）對高層建筑樁基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的分析

在結(jié)構(gòu)上，高層建筑的基礎(chǔ)樁基都是相當(dāng)于深入地中的一根根鋼筋混凝土柱子，直達幾十米深的巖層。在樁基上制作大廈的承臺，承臺也都是采用鋼筋混凝土制作的，將樁基聯(lián)成一體。在承臺之上則是大廈的剪力墻及柱子，大廈的地面部分就建造在承臺上。

（二）深基礎(chǔ)接地極進行接地電阻等效計算的方法

接地電阻的值中，由于接地線的電阻很小，因此可以略去不計，通常人們認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。以下是以此為為基礎(chǔ)進行的分析。

首先，對單根樁基接地電阻的等效計算。我們采取最不利點的原則，將同一樁內(nèi)的多根鋼筋的流散方式，等效為單根同徑鋼筋的流散作用，也就是可等效為圓柱混凝土中的垂直圓鋼接地體。

其次，對多根樁基組成的組合接地裝置接地電阻的等效計算。通過對單根樁基的等效計算方法，就可以采取直接將單根樁等效為一根棒型垂直接地體的措施，其流散電阻RC為以上計算所得的值。

再次，對沖擊接地電阻的計算。以上兩項為工頻接地電阻的計算。沖擊接地電阻，是指雷電電流在流經(jīng)接地裝置泄入大地時所受到的接地電阻，其是由接地線電阻和流散電阻組成。當(dāng)雷電電流泄入地面時，在接地體附近就形成一個較大電場，泄入處的土壤被擊穿并產(chǎn)生火花，使流散電阻顯著降低。同時，土壤的電阻系數(shù)也在隨著電場強度的增加而在降低。對于比較短的接地體，由于雷電波陡度大，具有高頻特性，同時會使接地線的感抗有所增加，接地線的阻抗比起流散電阻來，可以忽略。對于較長的接地體來說，由于雷電流的高頻特性引起接地體較大的電抗阻礙了后續(xù)電流的流散，為此，接地體的有效長度要按L=2*ρ計算（其中ρ為接地體周圍介質(zhì)電阻系數(shù)）。不過，總體說來，沖擊電阻通常小于工頻接地電阻。

四、結(jié)語

對深基礎(chǔ)接地裝置進行深入的探討和分析具有很重要的意義。我們在對前面的結(jié)構(gòu)特點進行分析時，已經(jīng)分析了利用基礎(chǔ)組成的接地網(wǎng)有著非常巨大表面積的流散面，期具有很高的熱穩(wěn)定性及疏散電流的能力，接地電阻比較低，且由于高層建筑的基礎(chǔ)比較深，有的甚至在地下水位以下，這樣就使得接地電阻可以始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，更不會受到季節(jié)、氣候影響。同時，由于是利用大廈的樁基及承臺鋼筋做接地極，就使得整個建筑物的地下，如同敷設(shè)了一層均壓網(wǎng)，使地面的電位分布比較均勻。而在施工方面，又可以省去大量土方的開挖量，施工中，只要和土建施工做好配合，將有關(guān)鋼筋進行焊接在一起即可，這樣由可以省去大量的鋼材。又由于是利用了結(jié)構(gòu)鋼筋，平時這些鋼筋被混凝土保護著，即不易受到腐蝕，也不受到機械的損傷，使得維護費用大大降低。

【參考文獻】

[1]許春福.高層建筑深基礎(chǔ)接地裝置可行性探討[J].建筑電氣，2008，（09）.