高速鐵路綜合接地系統(tǒng)施工檢測研究

孟憲軍，馬榮田

(1.哈大鐵路客運專線公司，遼寧沈陽 110013;2.中國鐵道科學研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

在我國高速鐵路建設中，綜合接地系統(tǒng)是一個全新的施工項目，不僅目前的施工工藝和技術(shù)標準還需要進一步完善，而且它在高速鐵路中絕大部分是隱蔽性工程，施工后的檢測存在許多急待解決的問題。本文以橋墩接地系統(tǒng)施工檢測為例，介紹綜合接地施工檢測技術(shù)。

1 綜合接地系統(tǒng)的功能與基本構(gòu)成

在高速鐵路上設置接地系統(tǒng)主要是為了防止雷擊、電磁干擾、牽引供電回流等對高速鐵路線路上的各類設施、設備和人員造成損害。由于接地系統(tǒng)涵蓋在高速鐵路路基、橋梁、隧道、站場等各類工程中，所以又稱為綜合接地系統(tǒng)。為了起到有效防護作用，高速鐵路的各項建筑設施被用貫通地線電纜連接起來，這樣可以保證整個高速鐵路線路都被鉗制在同一個電位上，不會在短距離內(nèi)出現(xiàn)電壓差(跨步電壓)，傷及人員和設備，并將任意一點出現(xiàn)的有害電量就近釋放到大地中。綜合接地系統(tǒng)是貫通在高速鐵路上的一個完整而龐大的安全防護系統(tǒng)。

綜合接地系統(tǒng)的構(gòu)成主要是將高速鐵路上需要進行接地防護的構(gòu)件通過各種連接方式引入到專門設置的人工接地體中，以實現(xiàn)防護目的。在高速鐵路上構(gòu)造物之間的綜合接地連接方式是用多股不銹鋼連接線連通，構(gòu)造物內(nèi)部是用非預應力結(jié)構(gòu)鋼筋焊接連通，并由特制接地端子引到混凝土構(gòu)筑物表面，同連接線連接。要求連接線與鋼筋的橫截面積應始終滿足大電流(20 000 A)的可靠通流條件。

2 綜合接地系統(tǒng)檢測

綜合接地系統(tǒng)檢測包括兩項工作:一是對接地極的檢測，目的是驗證綜合接地系統(tǒng)施工后人工接地體是否達到設計要求;二是對連通性的檢測，目的是驗證隱蔽在混凝土中的綜合接地專用結(jié)構(gòu)鋼筋連接的焊接質(zhì)量，是否達到了相關技術(shù)標準規(guī)定的通流性和導通性要求。施工中如果出現(xiàn)接續(xù)不良會引起安全問題，一旦發(fā)生直擊雷或電力牽引短路引起的大電流在接續(xù)不良的鋼筋上泄流，將在混凝土內(nèi)引發(fā)激烈的熱效應，會造成承載體結(jié)構(gòu)破壞。

2.1 接地極檢測

綜合接地系統(tǒng)的人工接地體(簡稱接地極)檢測是對接地極與大地接觸電阻值的檢測。接地極在橋梁上是利用了基礎樁內(nèi)的鋼筋和擴大基礎底板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)。這些接地極在按《鐵路綜合接地系統(tǒng)》(通號［2009］9301)設計圖制作后，都有引出的綜合接地端子與其連接，檢測時應首先確認引出的接地端子，再使用接地電阻檢測儀對地電阻進行常規(guī)測量。這種檢測較為簡便，不作具體介紹。

2.2 連通檢測

綜合接地系統(tǒng)連通檢測主要是檢測隱蔽在混凝土中的專用接地鋼筋之間的連通狀況，通過檢測可判定出被測鋼筋接續(xù)情況，可確定是否有因焊接接續(xù)不合格造成等效鋼筋截面的變徑，及是否正確連接。

連通檢測是通過測量鋼筋電阻值來實現(xiàn)的。在確定了被測鋼筋的直徑和長度后，用其實測電阻值與理論計算的電阻值進行比較。如果兩個電阻值相同(或?qū)崪y值小于計算值)，可以判定被測鋼筋全段沒有縮徑變化。如果某段被測鋼筋的某一處是焊接的，可以確定焊接處的等效橫截面是否與鋼筋的截面相同，從而可判定是否存在焊接面不足或者假焊現(xiàn)象。當實測電阻值大于理論計算電阻值時，說明或者被測鋼筋存在縮徑，或者焊接質(zhì)量存在問題，使得鋼筋的通流性沒有達到同等直徑鋼筋的通流標定值。

對綜合接地專用結(jié)構(gòu)鋼筋的使用，鐵集成［2006］220號文規(guī)定:接觸網(wǎng)短路電流≤25 kA時，截面應≥120 mm2:接觸網(wǎng)短路電流 ＞25 kA時，截面應≥200 mm2(鋼筋直徑≥16 mm)。

常用于綜合接地的專用結(jié)構(gòu)鋼筋規(guī)格是φ16，其截面積S16為201.061 mm2，鐵的電阻率 ρ為0.97×10－7Ω·m，則每米φ16鋼筋的理論計算電阻值R16=ρL/S16=0.97×10－7×1/(201.061 ×10－6)=0.482 ×10－3Ω。其中，L為鋼筋長度。

已知每米φ16鋼筋的理論電阻值，則可計算得到被測鋼筋的計算電阻，把實測值與之比較，就能夠判斷隱蔽在混凝土中的鋼筋是否連通，及連通的通流性是否滿足規(guī)定。

由于檢測的鋼筋電阻值極低，要求檢測儀表具有很高的精度和合適的量程。現(xiàn)場上千次試驗證明，只有掌握好測量注意事項，檢測結(jié)果才會可靠。

為了保證連通檢測的準確性，可靠識別出接續(xù)不良的綜合接地系統(tǒng)專用結(jié)構(gòu)鋼筋，應注意以下事項:

1)測量前應認真閱讀儀表使用說明書，掌握儀表操作步驟和測量過程中的調(diào)整方法。雙臂電橋的操作比較復雜，應重點掌握。

2)測量前應做好儀表的歸零調(diào)整。

3)為了保證測量的準確性，應選用一根同樣規(guī)格的鋼筋進行多次模擬檢測。

4)測量用的4根筆線必須是多芯的軟線，單根截面不應小于4 mm2，否則影響測量精度。

5)測量用的線夾必須按使用說明書的規(guī)定，同時成對夾在被測端子或連接件上。不得將同側(cè)兩條測試筆線合一。

6)夾于端子上的兩個測量線夾，應與端子做到面接觸，接觸面不應小于70 mm2，如果條件允許可用銅材質(zhì)做一個螺栓形連接件，擰在被測端子上，讓線夾與端子達到面接觸，使檢測端不受接觸電阻的影響，測量數(shù)值更準確。

7)檢測時應考慮測量溫度對測量電阻值的影響。

8)檢測結(jié)果出來后，應做迂回通道的影響分析。因為綜合接地的連通是利用混凝土中的結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)成的，結(jié)構(gòu)鋼筋都是網(wǎng)狀布置，它們之間的搭連，會影響到測量結(jié)果。一般每一處迂回搭連有效面積不足0.5 mm2，遠小于200 mm2，但因其數(shù)量大不可忽略。這一因素可造成實測值小于計算值。

2.3 橋墩綜合接地連通檢測

橋墩的綜合接地連通檢測一般共有3個檢測點，2項連通檢測，見圖1。圖中A為墩身地表下100 mm處的綜合接地端子，B為墩帽頂面上的下行側(cè)綜合接地端子，B'為墩帽頂面上的上行側(cè)綜合接地端子。

圖1 橋墩的綜合接地連通檢測示意

前文述及，由于結(jié)構(gòu)鋼筋相互之間的搭連會造成許多迂回導電通路，墩身越高迂回導電通路就越多，造成實測值往往小于按圖紙核定的連通電阻計算值。由于這個原因，在墩帽上不能直接對B和B'兩個接地端子進行連通測量，這樣測試電流會通過許多小的迂回導電通路流回，致使檢測電流根本沒有通過墩身的綜合接地專用鋼筋就全部短路回來，而無法檢測。橋墩的綜合接地連通檢測項目分別是A—B和A—B'。

3 結(jié)束語

綜合接地連通檢測是一項很重要的檢測項目，通過本文對檢測內(nèi)容、檢測方法、注意事項的總結(jié)，相關技術(shù)人員可舉一反三地開展各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的綜合接地系統(tǒng)施工質(zhì)量的檢測，從而保證高速鐵路綜合接地系統(tǒng)的施工質(zhì)量。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB/T 3233—2010 鐵路綜合接地系統(tǒng)測量方法［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2007］39號 鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［3］鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院.鐵路工程建設通用參考圖 圖號:通號［2009］9301 鐵路綜合接地系統(tǒng)［S］.北京:鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院，2009.

［4］中華人民共和國鐵道部.鐵集成［2006］220號 客運專線綜合接地技術(shù)實施辦法(暫行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［5］孟憲軍.高速鐵路綜合接地施工與檢驗［M］.北京:中國鐵道出版社，2011.