地鐵車站深基坑綜合接地施工技術(shù)總結(jié)

陳 小 華

(中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 濟(jì)南 250002)

1 工程概況

寧波市軌道交通5號線一期土建工程同德路站是寧波軌道交通5號線第3個車站，起止里程為SDK4+817.638～SDK5+091.138,車站站中心里程為SDK5+017.338，為地下兩層標(biāo)準(zhǔn)島式車站(站臺寬度11 m)。車站位于鄞縣大道與同德路十字交叉口以南，沿鄞縣大道敷設(shè)，如圖1所示。

建立地鐵站綜合接地系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)有強(qiáng)電、弱電專業(yè)及其他非電氣金屬管道的接地要求。它由接地網(wǎng)，接地導(dǎo)線，接地端子排等組成。綜合接地系統(tǒng)在防雷電流，防止雜散電流等方面起著緊要作用。它是地鐵工程人身安全和設(shè)備安全等級運行可靠性的重要保證。

考慮到雜散電流保護(hù)的需要，地鐵站綜合接地系統(tǒng)采用人工接地的方法，而不是采用地鐵站結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地體，綜合接地網(wǎng)的人工接地方法基于以下原則：“外引接地，絕緣引入”，即綜合接地網(wǎng)主體與地鐵站的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行絕緣。如果在綜合接地網(wǎng)與車站結(jié)構(gòu)的鋼筋之間形成電氣連接，它將引起雜散電流向外流動并造成地鐵車站結(jié)構(gòu)的鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕，對車站主體結(jié)構(gòu)造成危害。

2 技術(shù)要求

1)接地網(wǎng)為車站強(qiáng)電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)中各類設(shè)備共用的綜合接地系統(tǒng)，應(yīng)滿足車站內(nèi)各類設(shè)備的工作接地、安全接地等功能。

2)根據(jù)地質(zhì)勘探資料，同德路站土壤電阻率在車站底板下0.6 m范圍內(nèi)平均值為6.4 Ω·m，石碶站為4.6 Ω·m，雅渡站為8.1 Ω·m。

3)接地網(wǎng)的接地電阻按照不大于1 Ω設(shè)計，經(jīng)計算三個站的電阻設(shè)計值均不大于0.5 Ω，滿足設(shè)計要求。

4)接地網(wǎng)由垂直接地體、水平接地體及接地引出線、接地母排、接地電纜、接地端子箱，見圖2。

3 施工工藝流程

地鐵車站綜合接地裝置是一種人工接地體，其位于地鐵車站底板下，由水平接地體和垂直接地體兩部分組成，露出地面部分通過引線引出。采用止水環(huán)對通過地下車站結(jié)構(gòu)層的接地引線進(jìn)行防水保護(hù)。接地網(wǎng)和引線與結(jié)構(gòu)鋼筋絕緣。它采用縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)布局，交叉處均采用焊接，見圖3。

3.1 測量定位

接地施工前根據(jù)綜合接地網(wǎng)的相關(guān)圖紙進(jìn)行測量和布置并在土方收底施工時做好相應(yīng)的位置測放。主體結(jié)構(gòu)各截面土方開挖完成，基礎(chǔ)平整后，測量放線并用白灰撒示出明顯標(biāo)線。

3.2 溝槽開挖

待測量定位完成后，人工配合機(jī)械開挖進(jìn)行。垂直接地體槽上開口800 mm寬，下開口600 mm寬，深度700 mm;水平接地體(均壓帶)開挖溝槽上口寬800 mm，下口寬600 mm，深900 mm，見圖4。

3.3 垂直接地體施工

按測量位置打入垂直接地體(φ50,L=2.5 m純銅接地棒)，垂直接地體位置放好后使用鉆孔機(jī)鉆鉆出直徑為150 mm的孔洞，若坑內(nèi)有積水，需抽出積水后再進(jìn)行后續(xù)施工，將垂直接地體打入地下，回填開挖土。

打入垂直接地體之前,為方便打入和接地網(wǎng)使用中釋放電荷,需在其一端預(yù)制成錐形形狀,另一端覆蓋著一個50 mm剛性護(hù)套,以防打入時損壞銅棒。接地體垂直鋪設(shè)孔斷面示意圖見圖5。

3.4 水平接地體施工

水平接地體開溝斷面上寬為800 mm、下寬為600 mm、深900 mm的梯形。將溝槽內(nèi)的水抽排干凈，將銅排放入溝內(nèi)，按相關(guān)要求焊接。水平接地體為TMY50×5 mm(銅棒)，垂直鋪設(shè)。其余位置水平接地體溝槽深度為700 mm，見圖6。水平接地體在底板墊層下600 mm，若底板或底板下翻梁底標(biāo)高調(diào)整，需保持0.6 m的相互關(guān)系不變。為保證接地體處于回填土中，用小石塊對不同位置進(jìn)行支撐，使其高于溝槽底面10 cm，以便回填土包裹住水平接地體，回填土采用粘土回填，并分層采用小型蛙式打夯機(jī)結(jié)合人工夯實。

3.5 接地引出線

當(dāng)接地引線穿過結(jié)構(gòu)底板時，外套φ100 mm厚4 mm的非磁性不銹鋼管保護(hù)，中間部分焊接一根φ292 mm厚1 cm的退磁不銹鋼板作為止水環(huán)。為防止漏水，止水環(huán)密封焊接在鋼管外壁上。鋼管需高出土建結(jié)構(gòu)面10 cm，鋼管外表涂防銹漆。鋼管內(nèi)填充致密環(huán)氧樹脂，需進(jìn)行0.3 MPa水壓試驗且無滲水現(xiàn)象。管內(nèi)裝有3處絕緣固定塊，φ100 mm厚20 mm，材質(zhì)為硬質(zhì)尼龍板固定扁銅。接地引線預(yù)留長度出鋼管400 mm。接地引出線在工廠加工完畢，安裝完后見圖7，施工前運送至現(xiàn)場安裝。

3.6 接地引出線與母排連接

主體結(jié)構(gòu)完成并且站臺板施工完成后,把接地母線固定在站臺板支撐墻或底板的縱梁側(cè)面，最后把接地引出線固定在接地母排上方位置，綜合接地施工完成。其中同德路站均采用P1～P3為強(qiáng)電系統(tǒng)接地引出線，S1～S3為弱電系統(tǒng)接地引出線；強(qiáng)電、弱電接地引出線沿水平接地體距離應(yīng)大于20 m。

3.7 接地電阻測試

綜合接地按主體結(jié)構(gòu)分段，對施工完成后的綜合接地系統(tǒng)的接地電阻進(jìn)行測量，計算整個地鐵車站綜合接地系統(tǒng)的電阻值是否滿足要求。若測得的電阻值不符合設(shè)計要求，需在剩余接地系統(tǒng)的鋪設(shè)中采取延長個別垂直接地電極和回填低電阻的土壤等補(bǔ)救措施，以降低接地電阻，直到滿足設(shè)計要求。

4 各組件連接方式

4.1 組件連接方式

連接方式一：水平接地體之間的一字連接，見圖8。

連接方式二：水平接地體之間的連接(對接、十字連接)，見圖9。

連接方式三：水平接地體與垂直接地體之間的連接，見圖10。

4.2 焊接施工流程

焊接前，對模具進(jìn)行加熱并去除水分問題;清除焊渣和氧化層。

1)在放熱焊接施工前，要對焊接部位用噴燈對焊接模具進(jìn)行加熱，去除水分后再使用。加熱點需覆蓋模具全部表面，聚焦于模具型腔與反應(yīng)型腔。相應(yīng)加熱時間為10 min。

2)用砂紙清洗焊接位置。

3)施工接地銅母線前，要對施工人員進(jìn)行操作技術(shù)交底，考核合格后方可施工。兩人一組，戴上防護(hù)裝備(眼鏡、手套)。

4)使用焊接模具前，應(yīng)檢查模具內(nèi)表面是否有焊渣等凝固物并及時清理，避免焊接模具開閉面粘連不良，形成縫隙，導(dǎo)致熔焊時候銅水流出。若發(fā)現(xiàn)開合表面損壞，應(yīng)及時更換焊接模具。

5)將焊接部位擦拭干凈放置于模具內(nèi)，模具固定穩(wěn)固后，查看連接體端部間隙是否位于模具型腔中心，模具是否夾緊至鎖緊位置；安裝穩(wěn)固后方可進(jìn)行后續(xù)操作。反應(yīng)過程中觀察模具是否有明顯間隙防止料漿泄漏(如有需要，可使用填縫膠)。

6)添加反應(yīng)粉,首先將金屬墊片放置到模具反應(yīng)腔底部防止藥劑流入反應(yīng)腔。然后慢慢倒入火藥，注意在火藥的底部有一個薄而透明的小塑料帶，里面有點燃火藥的木炭。把它蓋在火藥上，均勻地展開，蓋上蓋子。

7)進(jìn)行火焊時，操作者站在模具點火口一側(cè)，點燃點火粉。放熱焊劑在焊接模具的反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生劇烈的燃燒。

8)拆模清洗。劇烈燃燒完成5 min后，打開模具，用刷子小心地刷掉導(dǎo)體上和模具里的渣，直到渣完全刷掉，供下次使用。

5 施工注意事項

1)施工要滿足GB 50169—2016電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2)水平接地體、均壓帶在車站結(jié)構(gòu)底板及下翻梁墊層下的埋設(shè)深度為0.6 m,過下翻梁處、廢水池等處接地體、均壓帶應(yīng)做到平滑敷設(shè)、可靠連接。

3)組成接地網(wǎng)的水平接地體、垂直接地體在施工時,連接處均采用放熱焊工藝。在施工過程中,嚴(yán)格按照放熱焊施工工藝要求進(jìn)行,所有焊接必須牢固可靠、無虛焊。

4)接地網(wǎng)施工要在結(jié)構(gòu)底板施工前進(jìn)行,施工過程中必須嚴(yán)格檢査各連接點,嚴(yán)防脫焊、虛焊。

5)凡是需要現(xiàn)場開孔、焊接的零件,在開孔、焊接后應(yīng)先刷一層防銹漆,后刷兩遍富鋅漆。

6)人工接地網(wǎng)施工時,應(yīng)避開地下管線。垂直接地體的安裝位置可根據(jù)土建情況局部調(diào)整(垂直接地極互之間的間距如設(shè)計無要求,一般不小于5 m),同時應(yīng)對地下管線按管線的防護(hù)要求采取防護(hù)措施。

7)人工接地網(wǎng)施工與土建施工交叉進(jìn)行,應(yīng)注意協(xié)調(diào)配合。如果與建筑物基礎(chǔ)、反梁等發(fā)生沖突,接地網(wǎng)應(yīng)局部避讓,但不能影響整體方案。

8)垂直接地體為紫銅管接地棒,施工過程應(yīng)加強(qiáng)對鍍層的防護(hù),防止碎石等對鍍層產(chǎn)生破壞,不應(yīng)使用鍍層損壞的紫銅管接地體。

9)接地網(wǎng)可分段施工，相應(yīng)段落完成后對分段接地網(wǎng)進(jìn)行電阻測量,并將測量結(jié)果告知設(shè)計,由設(shè)計對整體接地網(wǎng)的接地電阻進(jìn)行測算。

10)接地引出線在現(xiàn)場制作時,需加強(qiáng)與保護(hù)鋼管的絕緣,并盡量使兩者不接觸。

11)整個接地裝置施工完成后必須進(jìn)行接地電阻的測量,接地電阻應(yīng)不大于1 Ω。完工后實測接地網(wǎng)電阻需要第三方資質(zhì)單位出具檢測報告。接地電阻的測量方法按照DL/T 475—2017接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則進(jìn)行。

6 實施效果

在施工結(jié)構(gòu)底板墊層前，該地鐵站開始施工綜合接地網(wǎng)。整個施工過程快速高效，底板澆筑完成后實測接地網(wǎng)電阻為0.4 Ω，符合要求。

7 結(jié)語

隨著近幾年地鐵施工的大量實施，作為防雷接地的綜合接地網(wǎng)施工顯得極為重要。此站正是通過綜合接地網(wǎng)施工過程中的技術(shù)總結(jié)，加快了深基坑綜合接地網(wǎng)的施工效率和工程質(zhì)量。通過本工程綜合接地網(wǎng)的施工實例為后續(xù)深基坑綜合接地網(wǎng)施工提供有力的技術(shù)支持。