王澤龍

（山西三建集團有限公司，山西長治 046000）

0 引言

在建筑行業(yè)取得飛速發(fā)展的背景下，高層建筑施工數(shù)量不斷增加。相較于普通建筑，高層建筑內(nèi)部電氣設(shè)備更多，一旦遭受雷擊將引發(fā)嚴重損失，甚至造成火災(zāi)事故發(fā)生。因此，在電氣施工階段，應(yīng)加強防雷及接地技術(shù)研究，針對不同雷電波采取有效的防雷、避雷技術(shù)，保證建筑在雷雨天氣依然正常運行，為人員生命財產(chǎn)安全提供保障。

1 高層建筑電氣施工防雷及接地技術(shù)概述

高層建筑由于高度較高，容易遭受直擊雷、雷電波入侵、感應(yīng)雷等雷電災(zāi)害，導(dǎo)致內(nèi)部電氣設(shè)備損壞。為預(yù)防雷電災(zāi)害方式，在建筑電氣施工階段需在建筑物上布設(shè)金屬導(dǎo)體接收雷電流，并將其導(dǎo)入大地，達到避雷效果。

在防雷技術(shù)運用方面，主要包含避雷針和避雷網(wǎng)，通過連接大地防止建筑電氣設(shè)備、設(shè)施因遭受雷擊而受損。在電氣施工期間，常見措施包含3 類，即接閃、均力和屏蔽。針對電力供應(yīng)系統(tǒng)，多采取接閃措施，將避雷針等接閃裝置直接引雷，防止雷電隨意放電，但可能給周邊設(shè)備、線路等帶來危害。在電氣線路輻射過程中，多采用均力措施，將均壓環(huán)接至接地導(dǎo)體上，雷電流經(jīng)過時將形成“等電位島”，預(yù)防雷電發(fā)生，避免周圍設(shè)備受損[1]。在電氣設(shè)備安裝期間，針對金屬管、殼等多采取屏蔽措施，安裝防護罩或?qū)⒔饘倥c地連接，避免裝置受雷電干擾。

在接地技術(shù)運用上，需做好接地裝置和引下線等結(jié)構(gòu)布置。通過在地下埋設(shè)接地導(dǎo)體，可以將雷電流輸入大地，高層建筑多使用鋼筋混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋接地。在將雷電流導(dǎo)入地下時，主要需實現(xiàn)接閃器和接地裝置連接，通常將建筑物剪力墻主筋當(dāng)成是引下線。按照建筑電氣施工規(guī)范，接地電阻應(yīng)不超4Ω，弱電系統(tǒng)接地電阻則控制在0.5~1Ω。而建筑地質(zhì)條件或內(nèi)部環(huán)境無法達到接地施工要求，則需安裝人工接地裝置，使用經(jīng)熱鍍鋅和防腐處理鋼材等作為接地極。按照技術(shù)規(guī)范要求，接地極埋深至少達到0.6m，回填使用低阻率軟土，也可使用專用降阻材料，做到分層夯實。使用垂直接地體對長度提出了要求，至少達到2.5m，布置兩個接地體要求彼此間至少保持5m 距離。

2 防雷及接地技術(shù)在高層建筑電氣施工中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某高層建筑為商住宅工程，包含地上18 層和地下1 層，地上1~2 層為商業(yè)建筑，3 層及以上為住宅建筑，地下1 層建設(shè)車庫，建筑面積48347.65m2。建筑主體采用鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，防雷類別為二類。在工程施工期間，考慮到建筑內(nèi)、外需安裝大量電氣設(shè)備、設(shè)施，需做好防雷和接地施工，保證建筑使用安全。

2.2 防雷及接地施工

2.2.1 基礎(chǔ)接地網(wǎng)焊接

工程采用樁基礎(chǔ)，地基埋深較深，使用內(nèi)部鋼筋進行接地網(wǎng)施工，需要將固定樁中垂直鋼筋在底板中焊接成一個整體。每個樁基作為一個接地點，在節(jié)點越多的情況下能夠有效提升接地網(wǎng)安全系數(shù)。在工程施工期間，需完成塔吊組立，實現(xiàn)底板鋼筋吊運。在底板鋼筋安裝未結(jié)束時，將部分接地鋼筋連接，與塔吊基座地腳螺栓連接，確認連接鋼筋直徑至少達到12mm，開展電阻測試確認符合建筑施工要求。在引下線安裝時，選擇基礎(chǔ)接地固定位置，在基礎(chǔ)鋼筋上焊接封閉環(huán)。將樁基主筋、基礎(chǔ)梁水平主筋、承臺底筋連接構(gòu)成接地體，采取通長焊接方式，構(gòu)成閉合環(huán)路，形成自然基礎(chǔ)接地體[2]。從接地網(wǎng)圓鋼引出接地線，沿著結(jié)構(gòu)柱敷設(shè)，至少包含兩處頭尾，每超30m 增設(shè)一處，用于電纜橋架接地。安裝接地網(wǎng)焊接施工要求，各引下點接地電阻應(yīng)不超1Ω，無法滿足要求需設(shè)置人工接地體。使用φ12 熱鍍鋅圓鋼將各處引下線、保護接地裝置等與接地體焊接連接，需做好連接板施工，基礎(chǔ)接地網(wǎng)施工技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 基礎(chǔ)接地網(wǎng)施工技術(shù)參數(shù)

2.2.2 引下線施工

工程引下線采用閃接器和接地裝置金屬導(dǎo)體一體接地方式，要求選擇強度、耐腐蝕度足夠的接地下線，確?？梢猿惺艽罄纂娏鳌Ｑ刂ㄖ锼闹軐ΨQ、均勻布置兩條引下線，彼此間的距離不超18m。實際工程使用結(jié)構(gòu)柱對角主筋作引下線，采用電渣壓力焊方式將φ16~22 主筋與φ25 直螺紋套筒焊接連接。在結(jié)構(gòu)柱截面轉(zhuǎn)變層位置，需實現(xiàn)主筋跨接焊施工，采用雙面焊技術(shù)和φ12 熱鍍鋅圓鋼連接，焊接長達到圓鋼直徑6 倍?，F(xiàn)場完成鋼筋抗拉試驗后，需焊接補強鋼筋，及時與主筋連接。在引下線頂端應(yīng)并接水平梁主筋，焊接φ12 熱鍍鋅圓鋼，用于連接閃接器。建筑幕墻頂部安裝閃接器，位置在女兒墻蓋板處，沿著周邊焊接φ12 鍍鋅圓鋼，與主體引下線焊接在一起。蓋板安裝300mm 角鋼兩段，使用鍍鋅圓鋼連通，分別與女兒墻圓鋼和內(nèi)側(cè)角鋼連接，角鋼和鋁板間使用螺絲壓接。在施工結(jié)束后，應(yīng)檢查確認焊包飽滿，發(fā)現(xiàn)不均勻等情況立即整改，接地裝置和閃接器電阻不超1Ω。

2.2.3 防側(cè)擊雷施工

在高層建筑防雷施工期間，防側(cè)擊雷通常不設(shè)閃接器，而是將大金屬件通過鋼筋接地。工程作為二類防雷建筑，從45m 開始每3 層位置，應(yīng)沿著外墻周邊窗框設(shè)置均勻環(huán)，有效預(yù)防側(cè)擊雷發(fā)生。按照施工要求，在窗框一周輻射25mm×4mm 鍍鋅扁鋼，通過將各圈梁周邊的主筋焊接連接，可以構(gòu)成均壓環(huán)，連接周圍金屬結(jié)構(gòu)，如空調(diào)外機、引下線、門窗等。圈梁主筋通過φ10 圓鋼引出后，與接地端子連接，然后使用螺絲和固定窗框鐵板架緊固接地結(jié)構(gòu)?？紤]到建筑使用期間用戶將自行安裝空調(diào)外機等設(shè)備，如果直接從配電箱引出PE 線接地，將為雷電流進入配電系統(tǒng)提供路徑[3]。為預(yù)防該類問題發(fā)生，在空調(diào)板處預(yù)留φ10 熱鍍鋅螺栓，露出平面5cm，用于設(shè)備接地。工程采用鋁合金門窗，在施工時甩出25mm×4mm 熱鍍鋅扁鋼，一端鉆孔固定在門窗上，另一端使用φ10 熱鍍鋅圓鋼連接均壓網(wǎng)。金屬門窗接地電阻不能超過1Ω，完成門窗安裝調(diào)整后，使用螺栓、平墊等將門窗與預(yù)留接地連接牢固，做好圓鋼尾部焊接連接，測試確認電阻值等指標符合要求。此外，工程部分墻體進行鋁合金幕墻施工，在主金屬框架位置需設(shè)置避雷帶，實現(xiàn)立柱、橫梁間的跨接連接，確保角碼和主體預(yù)埋件、均壓環(huán)間連接良好。采用40mm×4mm鍍鋅扁鋼引出均壓環(huán)，橫向連接點間距在18~24m，焊接長達到寬度2 倍，做到三面施焊。扁鋼剩余一端采用M8 不銹鋼對穿螺栓與豎向主龍骨壓接，增設(shè)1mm 厚墊片為不銹鋼材質(zhì)，防止金屬件發(fā)生電化學(xué)腐蝕。豎向龍骨采用至少50mm2金屬連接片壓接，上下使用不銹鋼對穿螺栓和彈簧墊連接。在豎向龍骨和橫向龍骨連接方面，使用25mm2以上金屬軟編制線和對穿螺栓壓接，構(gòu)成均勻環(huán)。

2.2.4 等電位接地施工

在高層建筑施工期間，除了做好外部防雷接地，也需做好內(nèi)部防雷。在雷電交加天氣，衛(wèi)生間等潮濕空間容易出現(xiàn)雷擊隱患。因為在大的雷擊電流通過引下線的過程中，經(jīng)過潮濕區(qū)域?qū)a(chǎn)生電位差，遇到其他金屬管道將產(chǎn)生感應(yīng)電位[4]。感應(yīng)電位比引出線電位高，引發(fā)感應(yīng)電流，通過金屬管道傳遞后可能導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生，因此應(yīng)做局部等電位連接，衛(wèi)生間等電位接地如圖1 所示。為降低室內(nèi)雷擊事故發(fā)生概率，需對局部末端進行重復(fù)接地，安裝等電位接地系統(tǒng)，電阻測試結(jié)果不超1Ω。此外，針對供電設(shè)備等重要電氣裝置，使用電涌保護器完成電源線、信號線的等電位聯(lián)結(jié)。在需要防雷的房間內(nèi)安裝電壓保護器，與建筑物金屬構(gòu)架聯(lián)結(jié)，形成等電位網(wǎng)絡(luò)，防止設(shè)備受雷擊損壞。

圖1 衛(wèi)生間等電位接地

2.2.5 避雷帶施工

在屋面防雷施工方面，需在外圈梁上安裝避雷帶。工程結(jié)構(gòu)梁主筋內(nèi)安裝10m×10m 避雷網(wǎng)，與引下線連接，可以完成雷電流散流。針對屋面構(gòu)架外交等突出位置，使用φ12 熱鍍鋅圓鋼作避雷針，高度達50cm，避雷針安裝如圖2 所示。

圖2 避雷針安裝

2.3 施工注意事項

2.3.1 防雷裝置安裝

在高層建筑施工期間，應(yīng)嚴格按照《建筑物的雷電防護裝置》（IEC 1024）、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057—2010）等標準將建筑物防雷劃分為內(nèi)、外兩部分，綜合運用各種防雷及接地技術(shù)保證建筑安全性。首先，作為現(xiàn)代建筑，工程內(nèi)部安裝較多弱電系統(tǒng)，為加強接地電阻大小控制，應(yīng)選型導(dǎo)電性強的材料制作接地體。使用鋼材擁有良好導(dǎo)電性，但為防止因氧化腐蝕出現(xiàn)導(dǎo)電性下降問題，需做好防腐處理。此外，也可以選用導(dǎo)電、穩(wěn)定性高的石墨材料降阻。其次，在避雷帶施工期間，使用圓鋼等接受電流，應(yīng)確認為不銹鋼管，且厚度至少達到2.5mm，對接位置做跨接處理，獲得較強接閃能力。將避雷帶、建筑物柱和墻內(nèi)鋼筋當(dāng)成是引下線，在連接接地裝置時應(yīng)確認保持良好均壓和屏蔽效果[5]。再者，針對鋁合金幕墻等特殊部位，應(yīng)可靠連接主體構(gòu)筑物防雷裝置，并做好連接點位置接地電阻檢測。針對伸縮縫、沉降縫等位置施工，如果未留有余量容易導(dǎo)致避雷帶、接地母線等斷開，因此在穿越這些區(qū)域時應(yīng)做成弧形、拱形等，規(guī)范安裝卡子等材料，保證防雷裝置耐久性。在屋面防雷施工中，將避雷帶和突出金屬物連接，搭接位置應(yīng)涂抹防銹漆。最后，使用避雷支架安裝防雷裝置，應(yīng)做到規(guī)范施工，根據(jù)施工圖確定打孔位置。在距離外墻10cm 的位置安裝避雷支架，應(yīng)使用電錘直線打孔，將支架插入后使用泥漿封堵牢固。

2.3.2 接地系統(tǒng)施工

在建筑電氣施工期間，需做好系統(tǒng)接地、設(shè)備保護接地和等電位接地等。首先，在系統(tǒng)接地方面，為獨立接地系統(tǒng)安裝接地網(wǎng)，應(yīng)加強接地網(wǎng)間距離控制，避免產(chǎn)生相互干擾。使用單根接地極，與周圍接地極至少保持20m 才能達到零電位要求。建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給接地系統(tǒng)分開布置帶來了一定難度，因此工程主要采用統(tǒng)一接地系統(tǒng)，使各部分接地共用一套接地裝置，要求在接地線敷設(shè)時做好屏蔽處理。在弱電系統(tǒng)接地上，暗敷絕緣單芯電纜，并穿設(shè)塑料管，與接地裝置單點接地。其次，在設(shè)備接地上容易出現(xiàn)PE 線和N 線混接問題，造成接地電阻過大。為避免出現(xiàn)這一情況，應(yīng)嚴格按照規(guī)范使用黃綠塑料銅芯線作為PE 線，實現(xiàn)干線等電位聯(lián)結(jié)，與建筑各層強電豎井內(nèi)預(yù)埋接地鋼板連接，并與主體結(jié)構(gòu)主筋連通。工程部分室內(nèi)使用Ⅰ類燈具，距離地面不超2.4m，應(yīng)確認裸露導(dǎo)體連接PE 線。最后，在等電位聯(lián)結(jié)施工時，因施工圖設(shè)計深度不夠，易出現(xiàn)隨意確定聯(lián)結(jié)線數(shù)量等情況，給工程遺留安全隱患。通過加強圖紙會審明確聯(lián)結(jié)部位和敷設(shè)方式，確認在電源進線位置設(shè)置總等電位端子，供金屬管道和電位箱聯(lián)結(jié)使用。建筑金屬管道與配電箱間存在較遠距離，可使用基礎(chǔ)梁主筋焊接成閉合通路，代替鍍鋅扁鋼實現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)。此外，建筑景觀燈等設(shè)備可將引出線與配電箱外殼連接，并與避雷帶和引下線連接。為防止中間斷開，使用鍍鋅抱箍至少6mm2的雙色銅芯導(dǎo)線跨接，確認連接位置管道面漆接觸良好。

3 結(jié)語

在高層建筑電氣施工中，采用的防雷和接地技術(shù)種類較多，需結(jié)合具體需求選擇。實際在防雷接地施工方面，首先應(yīng)做好接地網(wǎng)的建設(shè)，通過連接基礎(chǔ)鋼筋形成接地體，然后沿著主體結(jié)構(gòu)筋完成引線下安裝，在幕墻頂?shù)热菀资芾讚粑恢冒惭b閃接器，在門窗等位置布置均壓環(huán)放側(cè)雷擊，最后做好室內(nèi)防雷保護部署和屋面防雷施工。綜合考量建筑內(nèi)、外防雷問題，合理安裝防雷裝置和規(guī)范進行接地系統(tǒng)施工，加強防雷及接地技術(shù)應(yīng)用細節(jié)把控，能夠取得理想防雷效果，推動工程可持續(xù)發(fā)展。