城市軌道交通車(chē)站綜合接地裝置及其施工要點(diǎn)摘要：介紹了城市軌道交通車(chē)站綜合接地裝置的施工工藝和要點(diǎn)，并將幾種接地裝置用材及焊接施工方法進(jìn)行了比較，指出采用銅排、銅包鋼接地極和熱熔焊接方式進(jìn)行綜合接地裝置安裝的先進(jìn)性和必要性，并簡(jiǎn)要介紹了熱熔焊接方式的原理、操作方法及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；綜合接地；施工；熱熔焊0 引言 城市軌道交通車(chē)站綜合接地裝置是指埋設(shè)于車(chē)站結(jié)構(gòu)底板下一定深度且與土壤充分接觸、為車(chē)站機(jī)電設(shè)備防雷接地、電氣作業(yè)接地、安全保護(hù)接地（強(qiáng)電和弱電共用）提供接地引入的永久性裝置。1 車(chē)站綜合接地裝置的構(gòu)成 車(chē)站綜合接地裝置一般由垂直接地極、水平接地極和接地引入線(xiàn)構(gòu)成。隨著城市軌道設(shè)備智能化和集 成化的提高，設(shè)備的接地保護(hù)要求也更高，綜合接地裝置的接地電阻一般要求＜0.5Ω。技術(shù)的發(fā)展使接地裝置的材質(zhì)和安裝方式都發(fā)生了改變，如垂直接地極，最初是用普通的鍍鋅角鋼或鋼管，安裝時(shí)直接打入土壤，后改變?yōu)殂~管，現(xiàn)又改為銅包鋼柱，并采用鉆孔安裝方式；水平接地極由最初的扁鋼改為扁銅；接地引入線(xiàn)從最初的直接穿車(chē)站結(jié)構(gòu)底板引入改為止水絕緣保護(hù)后穿車(chē)站結(jié)構(gòu)底板引入。這些改變的目的就是為提高接地體的導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能，使接地裝置的接地電阻更小、使用更耐久。
2 車(chē)站綜合接地裝置的安裝施工 在車(chē)站基坑開(kāi)挖完成后開(kāi)始安裝接地裝置，其安裝工序見(jiàn)圖1。 （1）溝槽開(kāi)挖。根據(jù)設(shè)計(jì)安裝位置測(cè)量、畫(huà)線(xiàn)定位，用人工或機(jī)械開(kāi)挖。溝槽開(kāi)挖的深度應(yīng)符合綜合接地裝置設(shè)計(jì)埋深的要求，施工設(shè)計(jì)圖中一般只表明接地裝置到車(chē)站結(jié)構(gòu)底板下表面的距離，將該距離減去車(chē)站底板下墊層厚度即為溝槽開(kāi)挖深度；溝槽的寬度應(yīng)能滿(mǎn)足在溝內(nèi)進(jìn)行施工安裝的需要，一般為600～800 mm。 溝槽開(kāi)挖一般在車(chē)站基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行，對(duì)挖出的土應(yīng)就地堆存，以便完成接地裝置安裝后用原土回填（對(duì)粘土土質(zhì)）。如果土質(zhì)不好（如砂土、土石混合土、巖石），則應(yīng)將挖出的土運(yùn)走，并運(yùn)來(lái)土質(zhì)較好的粘土對(duì)溝槽進(jìn)行回填。 （2）垂直接地極安裝孔鉆孔。根據(jù)設(shè)計(jì)的垂直接地極安裝位置進(jìn)行測(cè)量、定位，確定鉆孔地點(diǎn)，當(dāng)土壤情況良好（如粘土）且使用角鋼或鋼管、銅管接地極時(shí)，可不進(jìn)行鉆孔；但當(dāng)土壤情況不好（如含卵石土壤或巖石），或銅包鋼接地極時(shí)，為了保證安裝過(guò)程中不對(duì)接地極表面的銅層造成損壞，則必須進(jìn)行鉆孔安裝。在溝槽開(kāi)挖完成后，對(duì)需鉆孔的土壤可根據(jù)土壤情況選擇鉆孔機(jī)械，當(dāng)土質(zhì)為粘土?xí)r，可用觸探儀進(jìn)行鉆孔，對(duì)含石頭或巖石的土壤，可用小型地質(zhì)鉆孔機(jī)械進(jìn)行鉆孔。 接地極安裝孔鉆孔應(yīng)根據(jù)垂直接地極的直徑和長(zhǎng)度來(lái)確定鉆孔規(guī)格，現(xiàn)需要打孔安裝的垂直接地極有Φ50 mm的銅管和Φ25 mm的銅包鋼棒，打孔時(shí)孔徑應(yīng)比接地極直徑稍大10～20 mm，孔深應(yīng)略大于接地極長(zhǎng)度，同時(shí)應(yīng)保證孔的垂直性，以方便接地極的安裝。 （3）安裝接地裝置。安裝時(shí)，首先將垂直接地極安裝于打好的孔中，注意安裝過(guò)程中不能造成接地極端頭變形損壞，以備后續(xù)焊接作業(yè)；水平接地極一般為50 mm×5 mm的扁鋼或扁銅，為減少腐蝕，水平接地極一般為豎放，通過(guò)與垂直接地極和水平接地極的焊接構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)形整體；最后按設(shè)計(jì)圖設(shè)置接地引入點(diǎn)，即用與水平接地極相同的材料，采用焊接的方式從接地網(wǎng)上向上引出，穿過(guò)車(chē)站結(jié)構(gòu)地板，為以后的設(shè)備留下接入點(diǎn)。 （4）溝槽及孔洞回填。用細(xì)土對(duì)垂直接地極與孔壁間的空隙進(jìn)行回填，以保證垂直接地極與土壤充分接觸；然后進(jìn)行溝槽的回填，對(duì)開(kāi)挖的不含石頭的土壤溝槽，可用原土回填，且分層夯實(shí)；對(duì)開(kāi)挖的含石頭的土壤或巖石溝槽，需另用純土進(jìn)行回填并分層夯實(shí)。由于后續(xù)要進(jìn)行車(chē)站結(jié)構(gòu)地板的施工，應(yīng)對(duì)回填土和回填過(guò)程進(jìn)行控制。 （5）接地引入線(xiàn)的防水、絕緣處理。該工序一般在車(chē)站結(jié)構(gòu)底板墊層施工前進(jìn)行，主要材料有鋼管、止水環(huán)、固定塊、絕緣固定環(huán)、環(huán)氧樹(shù)脂等，安裝示意圖見(jiàn)圖2。
選用非磁性鋼管（一般為Φ100 mm將止水環(huán)和固定塊焊接在一起后進(jìn)行整體鍍鋅處理，在車(chē)站結(jié)構(gòu)板下墊層施工前將其套在接地引入線(xiàn)外，再用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行澆注，絕緣固定環(huán)的作用是防止接地引入線(xiàn)與鋼管接觸，止水環(huán)和環(huán)氧樹(shù)脂有防水的功能，環(huán)氧樹(shù)脂也具有絕緣性。 最后進(jìn)行接地電阻值的測(cè)量，由于車(chē)站綜合接地裝置的施工不太可能以整個(gè)車(chē)站為工作面一次性完成，在分段完成的情況下，應(yīng)根據(jù)接地體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)電阻值進(jìn)行測(cè)算，得出每段接地體的可控值，即掌握每段接地體的阻值為多少時(shí)整個(gè)綜合接地體的接地電阻值才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并在每段接地裝置和整體安裝完成后進(jìn)行測(cè)量。
注：式（1）在接地裝置的垂直接地極埋深較淺時(shí)（3 m以下）適用，當(dāng)垂直接地極較深尤其是達(dá)到25～35 m的超深埋深時(shí)，此公式不再適用。 式中，ρ為土壤接地電阻率，Ω·m；S為接地網(wǎng)面積，m2。當(dāng)每一段接地裝置的接地電阻實(shí)測(cè)值在此估算值范圍內(nèi)，則可保證最后的整體接地電阻值符合設(shè)計(jì)要求。 接地電阻的測(cè)量應(yīng)使用經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量檢定并在使用有效期內(nèi)的測(cè)試儀表進(jìn)行，典型的表計(jì)有ZC-8接地電阻測(cè)試儀，測(cè)試方法主要有5D/0.5法（D為綜合接地裝置對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度）、28°直角法、0.618法等，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選用。3 接地裝置的連續(xù)方式與焊接 接地裝置安裝的重點(diǎn)是接地材料之間的焊接。焊接有3種類(lèi)型。 （1）垂直接地極與水平接地極之間的焊接連接，垂直接地極有50 mm×5 mm角鋼、Φ50銅管、Φ25銅包鋼棒等類(lèi)型，水平接地極有50 mm×5 mm扁鋼和扁銅等類(lèi)型。在扁鋼與角鋼、扁銅與銅管焊接連接等情況下，一般采用普通電焊或氣焊方式進(jìn)行；對(duì)扁銅與銅包鋼接地極的連接，一般采用熱熔焊接方式進(jìn)行。各種焊接連接方式見(jiàn)圖3—圖5。
（2）水平接地極之間的焊接連接，在用電焊或氣焊連接時(shí)，要求扁鋼或扁銅之間采用搭接連接，其搭接長(zhǎng)度不小于寬度的2倍，焊接時(shí)不少于三面施焊；而用熱熔焊接連接時(shí)，只要求扁鋼或扁銅之間對(duì)接即可。各種焊接方式見(jiàn)圖6—圖7。
（3）接地引入點(diǎn)和綜合接地體（水平接地極）間的連接也可根據(jù)所用材料使用不同電焊、氣焊或熱熔焊等焊接工藝。各種焊接方式見(jiàn)圖8和圖9。
4 幾種焊接方式的比較 氣焊（焊接紫銅）：使用氧氣，乙炔，氣管，焊槍?zhuān)琒201銅焊絲，氣劑301，氧炔焰熔化焊絲及焊接件，焊接部位熔深1～2 mm，由于銅耐腐蝕性較強(qiáng)，焊接部位一般不作防腐處理。焊接熔深較淺，雖為搭接三面施焊，銅的導(dǎo)電性較好（銅的電阻率是0.017 241Ω·mm2/m），但氣焊連接只是三邊熔接，中間部分為接觸連接，故導(dǎo)電性不佳，搭接部分通電溫升較大。 電焊（焊接鋼）：使用普通電焊機(jī)和焊條（如E4303），電焊機(jī)起降壓增流作用，利用電能熔化電焊條和焊接件，冷卻后達(dá)到焊接的目的，焊接部位熔深2～3 mm，由于鋼的耐腐蝕性較差，用作接地的鋼材都應(yīng)作鍍鋅或涂防銹漆等防腐處理，對(duì)焊接部位應(yīng)徹底除渣后涂刷防銹漆和富鋅漆作防腐處理，且鋼的電阻率為0.1Ω·mm2/m，雖也為搭接三面施焊，但只是三邊熔接，中間部分為接觸連接，故導(dǎo)電性不好，對(duì)搭接焊接的連接部位通電溫升也較大。 熱熔焊通過(guò)鋁與氧化銅的化學(xué)反應(yīng)（放熱反應(yīng)）產(chǎn)生液態(tài)高溫銅液和氧化鋁的殘?jiān)⒗梅艧岱磻?yīng)所產(chǎn)生的高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能電氣熔接的現(xiàn)代焊接工藝。該焊接適用于銅、鋼、鐵及鐵合金等同種或異種材料間的電氣連接，無(wú)須任何外加的能源或動(dòng)力。該焊接方式能實(shí)現(xiàn)焊接件之間的整體分子連接，焊接部分沒(méi)有接觸連接情況，通電后基本不會(huì)產(chǎn)生溫升。5 無(wú)阻連接—熱熔焊介紹 熱熔焊接是通過(guò)鋁與氧化銅的化學(xué)反應(yīng)（放熱反應(yīng)）產(chǎn)生液態(tài)高溫銅液和氧化鋁的殘?jiān)⒗梅艧岱磻?yīng)所產(chǎn)生的高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能電氣熔接的現(xiàn)代焊接工藝。 熱熔焊接時(shí)應(yīng)特別注意： （1）防止或驅(qū)除水氣，這是影響其焊接效果的最主要因素。 （2）另外要保證模具及被焊接物的清潔。如果被焊接物表面有塵土、油脂、氧化物（銹）或其他附著物等必須完全清除并使其潔凈光亮后才能進(jìn)行焊接作業(yè)，否則焊接后的焊點(diǎn)的導(dǎo)電性能與機(jī)械性能將受到影響。如果模具內(nèi)遺留的殘?jiān)赐耆宄瑢⒃斐珊更c(diǎn)表面不平滑、不光亮。 （3）由于焊接時(shí)產(chǎn)生明火，故焊接時(shí)應(yīng)采取充分的防火措施。6 結(jié)束語(yǔ) 城市軌道交通車(chē)站綜合接地裝置為站內(nèi)設(shè)備提供接地保護(hù)，安裝完成后即被覆蓋于車(chē)站結(jié)構(gòu)底板下，基本不存在后期整改的可能，故要求安裝時(shí)在焊接連接、接地電阻值保證等方面做到一次到位。熱熔焊接連接方式在保證接地裝置的可靠連接方面值得推廣，但對(duì)分段安裝的綜合接地裝置，在每段的接地電阻值掌握上，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際安裝環(huán)境等予以注意。參考文獻(xiàn)：[1]劉介才．接地電阻簡(jiǎn)化計(jì)算公式辨析[J]．建筑電氣，1998，2．
