付明立

（武漢長江航運規(guī)劃設計院有限公司，湖北武漢 430030）

引言

隨著我國水運的快速發(fā)展，港口危險貨物集裝箱堆場的數(shù)量、規(guī)模正在日益增加，安全管理風險不斷增加，其中危險貨物集裝箱堆場的防雷安全尤為重要。在《港口危險貨物集裝箱堆場設計規(guī)范》（JTS176-2020）發(fā)布之前，危險貨物集裝箱堆場的防雷基本參照《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-2020），該規(guī)范主要針對建筑物防雷，其中僅有一條文是可燃露天堆場的防雷規(guī)定：“糧、棉及易燃物大量集中的露天堆場，當其年預計雷擊次數(shù)大于或等于0.05 時，應采用獨立接閃桿或架空接閃線防直擊雷。獨立接閃桿和架空接閃線保護范圍的滾球半徑可取100 m”[2].有部分設計單位并未通過計算或考慮不全，利用堆場高桿燈來滿足堆場防雷保護，普通集裝箱堆場尚可如此，港口危險貨物集裝箱堆場的防雷保護設計就不一定能滿足防雷要求。JTS176-2020 中對港口危險貨物集裝箱堆場名詞解釋為：“港區(qū)內(nèi)露天堆存危險貨物集裝箱的專用場所”[1]，本文將結合具體項目通過具體計算和軟件模型闡述如何滿足以上規(guī)范要求，達到港口危險貨物集裝箱安全管理的目標。

1 項目概況

某危險貨物集裝箱堆場位于國外某港口，堆場長約276 m，寬約23.5 m，堆存貨種如下表所示，堆場內(nèi)設置常規(guī)箱區(qū)、冷藏箱區(qū)、應急場、工具間等功能。堆高層數(shù)按三層考慮，堆高約7.5 m。

表1 危險品貨物種類及堆高層數(shù)

2 防雷設計要點

首先確定危險貨物集裝箱堆場的防雷等級。普通集裝箱堆場按可燃堆場考慮，危險貨物堆場則不同?！陡劭谖ｋU貨物集裝箱堆場設計規(guī)范》JTS176 -2020 第8.2 節(jié)要求符合GB50057、JT556 的規(guī)定，并未明確危險貨物集裝箱堆場的防雷等級，而該規(guī)范的送審稿第8.2.2 條明確說明：“港口危險貨物集裝箱堆場的防雷設施，不應低于第二類防雷建筑物的規(guī)定要求。堆存易燃易爆危險貨物集裝箱的，應按第一類防雷建筑物設計”。筆者認為可結合GB50057 的規(guī)定和送審稿的條文設計。

結合集裝箱堆場的布局特征選擇保護方案，目前有3 種方案可供采納：單側布置接閃桿、雙側布置接閃桿、端部接閃帶塔。其中接閃桿和接閃帶塔的區(qū)別在于：接閃桿布置在堆場四周，一般不會影響RTG（輪胎式集裝箱龍門起重機）運行，接閃桿的高度一般在20 m 左右；接閃帶塔布置在堆場的縱向端部，為了不干涉RTG 的運行，一般用于保護獨立的堆場，高度較高，一般為40 m 左右，懸掛的接閃帶懸垂高度要高于RTG 并留有余量，類似架空線布置。本文主要介紹前面2 種接閃桿的布局方案，相比接閃帶塔更加實用和經(jīng)濟。

最后還需要考慮接閃桿或接閃帶塔的基礎與被保護物體（危險貨物集裝箱）的地中、地空間距。同時要注意接閃裝置、接地極、包括安裝螺栓的防腐蝕措施，如選擇熱鍍鋅、銅包鋼等材質(zhì)，特別是沿海等腐蝕嚴重地區(qū)。

3 實例分析

根據(jù)項目概況，危險貨物集裝箱堆場可視作長寬高=250×19×7.5 m 的長方體，下面分別按第二類、第一類防雷等級設計。

3.1 按第二類防雷等級設計

1）防雷等級

參照《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010第3.0.2 條，確定堆場為二類防雷等級。

2）防雷接閃桿布置要求

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010第4.2.1 條第5 款要求獨立接閃桿本體及基礎與被保護物的間隔距離不得小于3 m。

單側接閃桿計算：

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010附錄D 第D.0.1 條公式（D.0.1-1）計算單支接閃桿在hx=7.5 m（堆箱最高面）高度上的保護半徑：

圖1 EAP 軟件模型單側保護斷面圖（未能保護箱角）

其中接閃桿高度h 按最大取值（二類防雷滾球半徑45 m），計算值不滿足保護要求。

根據(jù)計算，應采取兩側布置保護堆場：

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010附錄D 第D.0.1 條公式（D.0.2-1）計算兩支接閃桿要保護：hx≥7.5 m，即

得出：7.5≤h≤82.5

同時h≤45（二類防雷滾球半徑45 m）

綜合可得：7.5≤h≤45。

圖2 EAP 軟件模型兩側保護斷面圖（完全保護）

再復核縱向保護：由兩側接閃桿布置后形成4支等高接閃桿，依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010 附錄D 公式D.0.4-1

其中ho為保護范圍最低高度應≥7.5 m，

即：

取h 最大值45 代入得D3≤88.74 m，進而計算接閃桿為45 m 高時，橫向間距D1≤84.2 m。

另：

滿足前提條件。

取h=19 代入得D3≤60.09 m，進而計算接閃桿為19 m 高時橫向間距D1≤53.17 m。

另：

滿足前提條件。

接閃桿高度取值h=19 m，橫向側間距D1 不大于53.17 m?？紤]到多曲面采用博超軟件布置，校驗保護范圍能否通過，D1 距離為47 m 時能全范圍保護。

圖3 橫向側保護斷面圖

圖4 EAP 軟件模型兩側布置通過防雷保護校驗

綜上，接閃桿布置方案的保護條件：堆場長約250 m，箱最高面7.5 m 時，堆場兩側布置接閃桿，高度h=19 m，橫向側間距取47 m，且接閃桿本體及基礎與箱變的間隔距離不得小于3 m。

3.2 按第一類防雷等級

1）防雷等級

依據(jù)《港口危險貨物集裝箱堆場技術標準（水科院送審稿）》2016.2 條款8.2.2 要求，并參照《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010 第3.0.2 條，確定堆場為一類防雷等級。

2）防雷接閃桿布置要求

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010第4.2.1 條第5 款要求獨立接閃桿本體及基礎與被保護物的間隔距離不得小于3 m。

單側接閃桿計算：

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010附錄D 公式D.0.1-1 計算單支接閃桿在hx=9 m（堆箱最高面）高度上的保護半徑：

其中接閃桿高度h 按最大取值（一類防雷滾球半徑30 m），計算值不滿足保護要求。

圖5 EAP 軟件模型單側保護斷面圖

根據(jù)計算，故而應采取兩側布置接閃桿保護堆場：

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010附錄D 公式D.0.2-1 計算兩支接閃桿要保護hx≥ 9 m，

即：

得出：14.34≤h≤45.65，

同時h ≤30（一類防雷滾球半徑30 m），

綜合可得：14.34≤h≤30。

由兩側接閃桿布置后形成4 支等高接閃桿，依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010 附錄D第公式D.0.4-1

其中ho為保護范圍最低高度應≥9 m，

即：

取h 最大值30 代入得D3≤57.27 m，進而計算接閃桿為30 m 高時橫向間距D1≤49.9 m。

另：

滿足前提條件。

取h=19 代入得D3≤44.72 m，進而計算接閃桿為19 m 高時橫向間距D1≤34.8 m。

另：

滿足前提條件

接閃桿高度取值h=19 m，每側間距不大于 34.8 m。

接閃桿高度取值h=30 m，每側間距不大于 49.9 m。

圖6 EAP 軟件模型兩側保護斷面圖

圖7 EAP 軟件模型保護橫端面（局部）

綜上，接閃桿布置方案：堆場兩側布置接閃桿，高度h=19 m，每側間距30 m?；蚨褕鰞蓚炔贾媒娱W桿，高度h=30 m，每側間距49 m。

圖8 兩側布置接閃桿保護集裝箱斷面圖

4 結語

結合新版《港口危險貨物集裝箱堆場設計規(guī)范》JTS176-2020 規(guī)范，通過某危險貨物集裝箱堆場具體項目，采用EAP 軟件模型校驗和理論計算相結合的方式，準確、快捷、合理、有效地提出危險貨物集裝箱堆場的防雷保護設計的方法要點。