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綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

作者:Yujian王三一
綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

一、綜合接地檢測方法與原理

綜合接地檢測在工程施工實踐中共有兩種檢測,一種是對接地極的檢測,目的是驗證綜合接地施工後接地極是否達到設計要求;另一種是對連通的檢測,目的是驗證隐蔽在混凝土中的綜合接地專用鋼筋的連接配接焊接是否達到相關技術标準要求。兩種檢測都是通過技術手段來檢驗綜合接地的施工品質。

(一)接地極檢測

綜合接地接地極檢測是專用于接地極對大地接觸電阻值的檢測。綜合接地的接地極在鐵路客運專線上的設定分别有:路基段的接觸網支柱基礎、橋梁段的樁基礎和擴大基礎的底闆鋼筋網、隧道段的初級支護錨杆鋼筋連接配接和底闆鋼筋網。這些接地極在按《鐵路綜合接地系統》通用參考圖制作後,都有引出的綜合接地端子與其連接配接。

1.檢測儀表

按照綜合接地技術标準要求,接地極對地接觸電阻不大于1Ω。正常檢測時可用精度為0.1級,量程為0.1~10Ω的ZC-8型接地電阻檢測儀表。

2.檢測方法及注意事項

檢測時除應按儀表使用說明書進行操作外,為保證對電阻測量品質,還應注意下列事項:

(1)接地釺子應選在潮濕的土壤中,插入土壤裡應足夠深。

(2)兩個釺子應與被測接地極成為一線。

(二)連通檢測

綜合接地連通檢測主要用于檢測隐蔽在混凝土中鋼筋間的連通狀況,通過對鋼筋的連通檢測可判定出被測鋼筋是否有變徑,如有接續可判别鋼筋接續情況。

1.檢測原理

綜合接地鋼筋的連通檢測,是通過測量鋼筋電阻值來實作的。在确定被測鋼筋的直徑和長度後,用它的實測電阻值與理論計算電阻值進行比較。如果兩個電阻值相同,可以判定被測鋼筋全段沒有縮徑變化,如果這段被測鋼筋的某一處是焊接的,可以确定焊接處的等效橫截面與鋼筋的截面相同,沒有出現焊接面不足或者假焊。當實測電阻值大于理論計算電阻值時,必定是被測鋼筋存在縮徑,或者說有焊接的部位存在焊接品質差的問題,鋼筋的通流性沒有達到同等直徑鋼筋的通流标定值。

常用于綜合接地的專用結構鋼筋規格為Φ16。Φ16的鋼筋截面面積一般稍大于200mm2,即:S16=R2×π=(16/2)2×3.14159=201.061 mm2。已知鐵的電阻率ρ=0.97×10-7Ω·m,

則每米Φ16的鋼筋的理論計算電阻值為:

R16=ρL/S16=0.97×10-7Ω·m ×1m/201.061mm2

=0.97×10-7Ω·m ×1m/201.061×10-6m2

=0.482×10-3Ω

即Φ16鋼筋的理論機關電阻計算值R16= 0.482×10-3Ω,同理其他型号鋼筋也可比照計算出理論機關電阻值。

連通檢測時理論機關電阻值乘以長度數,就能夠很容易得到被測鋼筋的電阻。把它應有的計算電阻值與實測值加以比較,就能夠判斷隐蔽在混凝土中的鋼筋是否連通,連通的通流性是否滿足規定技術要求。

2.檢測儀表

工程實踐中用于檢測的儀表不僅有精度要求,還要能夠滿足惡劣環境下的使用要求。在綜合接地連通檢測上,常用的儀表有手動調整的雙臂電橋電阻測量儀和自動調諧的數字直流電阻測量儀(圖1、2)。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

由于綜合接地連通檢測的量級很低,一般要求檢測儀表精度應在0.1級,量程能測量10-5Ω以下的電阻值。配置的測量表筆線芯線截面積在4mm2以上,表筆接觸面不小于70mm2。

2.檢測方法及注意事項

綜合接地的連通檢測主要通過測量技術手段,檢驗隐蔽在混凝土中綜合接地鋼筋接續的品質。檢測的方法是先計算出被測鋼筋的電阻值,實測後将測量值與計算值比較,如果鋼筋連通焊接面積不足(即:鋼筋縮徑),會使被測等徑鋼筋電阻變大,進而判定被測鋼筋的連通是否合格。若測量電阻值小于計算電阻值,可以認定被測綜合接地鋼筋接續連通的施工品質合格,否則視為不合格。接續不良會留下安全隐患問題,萬一有大電流(直擊雷或電力牽引短路)在這條接續不良的鋼筋上洩流,勢必會引起混凝土内出現激烈的熱效應,将造成承載體結構破壞。

為了保證連通檢測的準确性,可靠識别出接續不良的綜合接地專用結構鋼筋,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整方法(主要是雙臂電橋,其操作比較複雜)。

(2)測量前應做好儀表的歸零調整。

(3)為了保證測量的準确性,應選用一根同樣規格的鋼筋做幾次模拟檢測。

(4)測量用的4根筆線必須是多芯的軟線,單根載面不應小于4mm2,否則會影響測量精度。

(5)測量用的線夾必須按使用說明書的規定,同時成對夾在被測端子或連接配接件上。不得将同側兩條測試筆線合一。

(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70mm2。

(7)檢測時應考慮測量溫度對測量電阻值的影響。

(8)檢測結果測出後,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構鋼筋構成的,結構鋼筋都是網狀布置,它們之間的搭連(一船有效面積不足0.5mm2,遠小于200mm2,但數量大不可忽略),會影響到測量結果。

二、綜合接地系統施工檢測

(一)路基段

路基段的綜合接地檢測目的是通過測試驗證,整個路基區段内綜合接地制作的施工品質是否達到設計要求。路基段的接地檢測主要是接觸網支柱基礎上的接地極對地電阻,另外連通測試是電纜槽上接地端子與設在支柱基礎上(露于路基表面)端子的連通測試。

1.路基段綜合接地接地極(人工接地體)測試方法

對路基段綜合接地測試,主要是對接觸網支柱基礎上的接地端子作對地電阻值測量。對接地極獨立檢測時不應有貫通電纜連接配接,測量時應用對地電阻測量儀進行檢測,按照《鐵路防雷、電磁相容及接地工程技術暫行規定》要求,測量值小于1Ω為合格,否則為不合格。檢測的連接配接方式,如圖3所示。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

由于路基區段地基含水量很低(路堤全是設有分層的土工隔栅,路塹大都是岩石地質),往往測量出的對地電阻大都大于1Ω。對于路基段連續出現接地極大于1Ω的,應送出設計機關考慮設定附加接地極。

2.路基區段接地連通檢測方法

路基區段接地連通檢測主要是同側接觸網支柱間的接地端子連通測量和同處接觸網支柱上的接地端子與電纜槽内接地端子的連通檢測。檢測方式,如圖4所示。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

檢測所使用的儀表為萬用表,測量時将表檔設于導通位置,将兩支表筆分别觸在接觸網支柱上的接地端子和電纜槽内接地端子上,檢驗兩個端子間内部是否連接配接,如果萬用表表針指向0(或發出蜂鳴),可确認被測接地端子間是連接配接的,否則為不連通。

(二)橋梁段

1.承台綜合接地檢測方法

承台綜合接地檢測主要是接地極檢測,特殊情況下要進行連通檢測。

(1)承台綜合接地接地極檢測

承台綜合接地制作完成後,橋梁的墩台接地極即已形成。接地極是否符合設計要求應進行檢測,檢測條件是在承台混凝土澆築7天後進行。按照《鐵路防雷、電磁相容及接地工程技術暫行規定》要求,承台綜合接地接地極電阻值不應大于1Ω。承台綜合接地檢測方法,如圖5所示。

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(2)連通檢測

值得注意的是檢測承台對地電阻值時,應分别對承台引出的兩根豎向接地專用鋼筋進行對地電阻測試,如果測量結果一緻可确定接地連接配接合格;不一緻時應首先進行兩根豎向接地專用鋼筋的連通測試,測出的連通電阻小于連通計算值應視為接地專用鋼筋連通達到設計要求,承台接地電阻按小阻值确定。測出的連通電阻大于計算值時,說明接地專用鋼筋連通制作不合格應返工,要重新進行專用接地鋼筋的連接配接制作。

2.梁的綜合接地檢測方法

梁的綜合接地檢測主要是連通測試,通過測試驗證整個梁内綜合接地制作的施工品質是否達到設計要求。由于梁内的綜合接地制作是通過梁體内結構鋼筋連通而成,是以梁上的綜合接地施工品質檢測應該是連通檢測。對梁體綜合接地檢測不包括對地測試。

(1)梁的綜合接地連通測試方法

梁的綜合接地檢測是通過連通電阻值的測量,把實測值與理論計算值加以比較來實作的。測量前應先根據梁的設計圖紙,确定被測綜合接地端子間連通的鋼筋長度,并換算出連通電阻理論計算值:R計=ρL/S。

檢測使用的儀表為雙臂電橋電阻測量儀(或數字直流電阻測量儀),精度為1.0級,讀數小于10-5。現場實測量出梁上綜合接地端子間的連通電阻值,将實測值與理論計算值作比較,如果實測值小于理論計算值,可判定被測端子間綜合接地連接配接制作是合格的,反之為不合格。

如果實測值大于理論計算值在兩個數量級以上,應判定為被測段綜合接地沒有連通上(測出的電阻值是其他鋼筋搭連所緻)。如果實測值大于理論計算值在一個數量級以下,可判定為這段綜合接地連通不良,存在鋼筋縮徑問題(或連通焊接有效面積不足200mm2)。

(2)箱梁的綜合接地連通檢測項目

箱梁的接地端子和檢測點較多,是以需要的檢測内容也很多。為友善和區分檢測項目,可用以下方式命名梁上各個端子(如圖6所示):

A、A'—梁下小裡程端下行側和上行側綜合接地端子。

B、B'—梁面小裡程端下行側和上行側電纜槽内綜合接地端子。

C、C'—梁面小裡程端下行側和上行側防護牆上綜合接地端子。

D、D'—梁面小裡程端下行側和上行側A牆頂面綜合接地端子。

E、E'—設于梁面兩側的下行側和上行側接觸網支柱基礎螺栓。

F、F'—設于梁面兩側的下行側和上行側接觸網地錨基礎螺栓。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

箱梁的綜合接地連通檢測項目應圍繞着電纜槽内的綜合接地端子進行,因為這個端子是橋與綜合接地貫通電纜連接配接的關鍵端子。按照這一要求,箱梁的綜合接地連通檢測項共有:

A—B:下行側梁底綜合接地端子與下行側梁面電纜槽内綜合接地端子間的連通檢測。

A'—B':上行側梁底綜合接地端子與上行側梁面電纜槽内綜合接地端子間的連通檢測。

B—B':梁面上、下行側電纜槽内綜合接地端子間的連通檢測。

B—C:下行側梁面電纜槽内綜合接地端子與防護牆上綜合接地端子間的連通檢測。

B'—C':上行側梁面電纜槽内綜合接地端子與防護牆上綜合接地端子間的連通檢測。

B—D:下行側梁面電纜槽内綜合接地端子與A牆上綜合接地端子間的連通檢測。

B'—D':上行側梁面電纜槽内綜合接地端子與A牆上綜合接地端子間的連通檢測。

B—E:下行側梁面電纜槽内綜合接地端子與設有接觸網支柱基礎螺栓間的連通檢測(實測值以螺栓最小的電阻值為準)。

B'—E':上行側梁面電纜槽内綜合接地端子與設有接觸網支柱基礎螺栓間的連通檢測(實測值以螺栓最小的電阻值為準)。

在箱梁的綜合接地連通檢測時,檢測機關應通知監理機關派專業監理工程師到現場旁站,檢測結果應由專業監理工程師簽字确認。

(三)隧道段

1.隧道初支接地極(人工接地體)檢測方法

隧道初支接地極(人工接地體)檢測主要有接地檢測和連通測試,目的是通過測試驗證每個隧道綜合接地單元的接地極制作的施工品質是否達到設計要求。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍岩隧道的人工接地體檢測,主要是接地極對地電阻檢測和錨杆連接配接橫向環通檢測;Ⅰ、Ⅱ級圍岩及明洞隧道的人工接地體檢測,主要是接地鋼筋網(人工接地體)對地電阻檢測。

(1)Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ級圍岩隧道的人工接地體測試方法

按照設計在每個台車長度的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍岩隧道中,都做有一個将錨杆橫向環接起來的人工接地體,當對每個接地極進行對地電阻值測量時,需要把接地體在隧道兩側底角引出的接地鋼筋清理出來。

測量對地電阻時應使用對地電阻測量儀進行檢測。由于隧道内無法對地插人兩根檢測地線釺,測量時可将相鄰接地極引出的鋼筋作為地線釺使用。按照《鐵路防雷、電磁相容及接地工程技術暫行規定》 要求,測量值小于1Ω為合格,否則為不合格。檢測的連接配接方式,如圖7所示。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

檢測接地錨杆環向連通情況時,應使用雙臂電橋電阻測試儀(自動數字直流電阻測量儀)。檢測表線連接配接方式,如圖8所示。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

錨杆接地極橫向連接配接檢測,是通過測量橫向環接鋼架、鋼筋連通電阻值來實作的,通過實測值與理論計算值的比較來判定橫向環接鋼架、鋼筋連通施工品質。測量前應先根據Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍岩隧道初期支護的設計圖紙,确定被測綜合接地專用橫向環接鋼架、鋼架連通的等效鋼筋長度,并換算出連通電阻理論計算值:R計=ρL/S。

檢測使用的儀表為直流電阻測試儀,精度為1.0級,讀數小于1×10-5Ω。現場測量出綜合接地專用橫向環接鋼架、鋼筋連通電阻值,将實測值與理論計算值作比較,如果實測值小于理論計算值,可判定被測綜合接地專用橫向環接鋼架、鋼筋連通制作是合格的;反之為不合格。

如果實測值大于理論計算值在兩個數量級以上,應判定為被測段沒有連通上(測出的電阻值是其他鋼筋搭連所緻)。如果實測值大于理論計算值在一個數量級上,可判定為這段綜合接地連通不良,存在鋼筋縮徑問題(或連通焊接有效面積不足200mm2)。

在對橫向環接接地錨杆的鋼架、鋼筋連通檢測時,檢測機關應通知監理機關派專業監理工程師到現場旁站,檢測結果應由專業監理工程師簽字确認。

(2)Ⅰ、Ⅱ級圍岩及明洞隧道的人工接地體測試方法

Ⅰ、Ⅱ級圍岩及明洞隧道的人工接地體檢測項目僅為對地電阻檢測。測量對地電阻時應使用對地電阻測量儀進行。由于隧道内無法對地插入兩根儀表檢測地線釺,測量時可将相鄰接地極引出的鋼筋作為地線釺使用。按照《鐵路防雷、電磁相容及接地工程技術暫行規定》 要求,測量值小于1Ω為合格,否則為不合格。檢測的連接配接方式可參照Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍岩隧道的人工接地體對地電阻檢測。

2.隧道二次襯砌接地檢測方法

隧道二次襯砌的綜合接地檢測主要是連通測試,目的是通過測試驗證二次襯砌的綜合接地單元連通制作品質是否達到設計要求。二次襯砌的綜合接地連通檢測主要有:每個二次襯砌接地單元連通檢測;洞室接地連通檢測。

(1)二次襯砌栅型綜合接地防護網連通檢測測試方法

按照設計,在每個台車長度的隧道二次襯砌和明洞内都設有栅型綜合接地防護網,拱壁内所有縱向接地鋼筋都由一根環向連通的鋼筋連接配接起來,連通檢測就是通過對這根環向連通鋼筋的電阻檢測來進行的。檢測連通電阻應在擋牆和電纜槽制作施工之前完成。測量時需将隧道兩側底角引出的接地鋼筋清理出來。

測量連通電阻時應使用雙臂電橋電阻測試儀(自動數字直流電阻測量儀)進行檢測。實測電阻值小于計算連通電阻值為合格,否則為不合格。檢測時連接配接方式如圖9所示。

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

(2)洞室綜合接地連通檢測測試方法

綜合接地系統接地極及連通性檢測方法和注意事項

洞室綜合接地連通檢測使用雙臂電橋電阻測試儀(自動數字直流電阻測量儀)檢測連通電阻,測量時将表筆分别接到洞室側壁設定的綜合接地端子及本側隧道邊牆角引出的連接配接該接地端子的接地連接配接鋼筋上。實測電阻值小于計算連通電阻值為合格,否則為不合格。計算連通電阻值是指連接配接兩個接地端子間鋼筋的理論計算電阻值。檢測時的連接配接方式如圖10所示。

(3)下錨段或隔離開關段接地連通檢測測試方法

下錨段或隔離開關段設定的接地端子與隧道邊牆角引出的連接配接該接地端子的接地連接配接鋼筋要做連通檢測,具體方法比照綜合洞室接地連通檢測測試。

(4)隧道内接觸網槽道(拱頂接地端子)接地連通檢測測試方法

接觸網槽道(拱頂接地端子)接地連通檢測是通過直流電阻測量儀測量其連通電阻來完成的,在隧道的擋牆和電纜槽沒有制作時,可将直流電阻儀的一隻表筆接到槽道上,另一隻表筆接到隧道底角引出的連接配接槽道(拱頂接地端子)的環向鋼筋上。計算出這段連接配接鋼筋的直流電阻,将實測值與計算值比較,實測電阻值小于計算連通電阻值為合格,否則為不合格。當隧道的擋牆和電纜槽已完成制作,隧道底角引出的連接配接槽道的環向鋼筋已連接配接到擋牆頂部縱向鋼筋上并被隐蔽。這樣另一隻表筆可接到擋牆或電纜槽的端子上測量,判定方法同上。

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