城市軌道交通車站綜合接地裝置及其施工要點摘要：介紹了城市軌道交通車站綜合接地裝置的施工工藝和要點，并將幾種接地裝置用材及焊接施工方法進行了比較，指出采用銅排、銅包鋼接地極和熱熔焊接方式進行綜合接地裝置安裝的先進性和必要性，并簡要介紹了熱熔焊接方式的原理、操作方法及注意事項。關鍵詞：城市軌道交通；綜合接地；施工；熱熔焊0 引言 城市軌道交通車站綜合接地裝置是指埋設于車站結構底板下一定深度且與土壤充分接觸、為車站機電設備防雷接地、電氣作業接地、安全保護接地（強電和弱電共用）提供接地引入的永久性裝置。1 車站綜合接地裝置的構成 車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構成。隨著城市軌道設備智能化和集 成化的提高，設備的接地保護要求也更高，綜合接地裝置的接地電阻一般要求＜0.5Ω。技術的發展使接地裝置的材質和安裝方式都發生了改變，如垂直接地極，最初是用普通的鍍鋅角鋼或鋼管，安裝時直接打入土壤，后改變為銅管，現又改為銅包鋼柱，并采用鉆孔安裝方式；水平接地極由最初的扁鋼改為扁銅；接地引入線從最初的直接穿車站結構底板引入改為止水絕緣保護后穿車站結構底板引入。這些改變的目的就是為提高接地體的導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 車站綜合接地裝置的安裝施工 在車站基坑開挖完成后開始安裝接地裝置，其安裝工序見圖1。 （1）溝槽開挖。根據設計安裝位置測量、畫線定位，用人工或機械開挖。溝槽開挖的深度應符合綜合接地裝置設計埋深的要求，施工設計圖中一般只表明接地裝置到車站結構底板下表面的距離，將該距離減去車站底板下墊層厚度即為溝槽開挖深度；溝槽的寬度應能滿足在溝內進行施工安裝的需要，一般為600～800 mm。 溝槽開挖一般在車站基坑開挖到設計標高后進行，對挖出的土應就地堆存，以便完成接地裝置安裝后用原土回填（對粘土土質）。如果土質不好（如砂土、土石混合土、巖石），則應將挖出的土運走，并運來土質較好的粘土對溝槽進行回填。 （2）垂直接地極安裝孔鉆孔。根據設計的垂直接地極安裝位置進行測量、定位，確定鉆孔地點，當土壤情況良好（如粘土）且使用角鋼或鋼管、銅管接地極時，可不進行鉆孔；但當土壤情況不好（如含卵石土壤或巖石），或銅包鋼接地極時，為了保證安裝過程中不對接地極表面的銅層造成損壞，則必須進行鉆孔安裝。在溝槽開挖完成后，對需鉆孔的土壤可根據土壤情況選擇鉆孔機械，當土質為粘土時，可用觸探儀進行鉆孔，對含石頭或巖石的土壤，可用小型地質鉆孔機械進行鉆孔。 接地極安裝孔鉆孔應根據垂直接地極的直徑和長度來確定鉆孔規格，現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，打孔時孔徑應比接地極直徑稍大10～20 mm，孔深應略大于接地極長度，同時應保證孔的垂直性，以方便接地極的安裝。 （3）安裝接地裝置。安裝時，首先將垂直接地極安裝于打好的孔中，注意安裝過程中不能造成接地極端頭變形損壞，以備后續焊接作業；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，通過與垂直接地極和水平接地極的焊接構成一個網形整體；最后按設計圖設置接地引入點，即用與水平接地極相同的材料，采用焊接的方式從接地網上向上引出，穿過車站結構地板，為以后的設備留下接入點。 （4）溝槽及孔洞回填。用細土對垂直接地極與孔壁間的空隙進行回填，以保證垂直接地極與土壤充分接觸；然后進行溝槽的回填，對開挖的不含石頭的土壤溝槽，可用原土回填，且分層夯實；對開挖的含石頭的土壤或巖石溝槽，需另用純土進行回填并分層夯實。由于后續要進行車站結構地板的施工，應對回填土和回填過程進行控制。 （5）接地引入線的防水、絕緣處理。該工序一般在車站結構底板墊層施工前進行，主要材料有鋼管、止水環、固定塊、絕緣固定環、環氧樹脂等，安裝示意圖見圖2。
選用非磁性鋼管（一般為Φ100 mm將止水環和固定塊焊接在一起后進行整體鍍鋅處理，在車站結構板下墊層施工前將其套在接地引入線外，再用環氧樹脂進行澆注，絕緣固定環的作用是防止接地引入線與鋼管接觸，止水環和環氧樹脂有防水的功能，環氧樹脂也具有絕緣性。 最后進行接地電阻值的測量，由于車站綜合接地裝置的施工不太可能以整個車站為工作面一次性完成，在分段完成的情況下，應根據接地體結構和設計電阻值進行測算，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整個綜合接地體的接地電阻值才能滿足設計要求，并在每段接地裝置和整體安裝完成后進行測量。
注：式（1）在接地裝置的垂直接地極埋深較淺時（3 m以下）適用，當垂直接地極較深尤其是達到25～35 m的超深埋深時，此公式不再適用。 式中，ρ為土壤接地電阻率，Ω·m；S為接地網面積，m2。當每一段接地裝置的接地電阻實測值在此估算值范圍內，則可保證最后的整體接地電阻值符合設計要求。 接地電阻的測量應使用經過國家計量檢定并在使用有效期內的測試儀表進行，典型的表計有ZC-8接地電阻測試儀，測試方法主要有5D/0.5法（D為綜合接地裝置對角線長度）、28°直角法、0.618法等，應根據施工現場環境選用。3 接地裝置的連續方式與焊接 接地裝置安裝的重點是接地材料之間的焊接。焊接有3種類型。 （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銅包鋼棒等類型，水平接地極有50 mm×5 mm扁鋼和扁銅等類型。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行；對扁銅與銅包鋼接地極的連接，一般采用熱熔焊接方式進行。各種焊接連接方式見圖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，要求扁鋼或扁銅之間采用搭接連接，其搭接長度不小于寬度的2倍，焊接時不少于三面施焊；而用熱熔焊接連接時，只要求扁鋼或扁銅之間對接即可。各種焊接方式見圖6—圖7。
（3）接地引入點和綜合接地體（水平接地極）間的連接也可根據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，S201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，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）：使用普通電焊機和焊條（如E4303），電焊機起降壓增流作用，利用電能熔化電焊條和焊接件，冷卻后達到焊接的目的，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作鍍鋅或涂防銹漆等防腐處理，對焊接部位應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，故導電性不好，對搭接焊接的連接部位通電溫升也較大。 熱熔焊通過鋁與氧化銅的化學反應（放熱反應）產生液態高溫銅液和氧化鋁的殘渣，并利用放熱反應所產生的高溫來實現高性能電氣熔接的現代焊接工藝。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，無須任何外加的能源或動力。該焊接方式能實現焊接件之間的整體分子連接，焊接部分沒有接觸連接情況，通電后基本不會產生溫升。5 無阻連接—熱熔焊介紹 熱熔焊接是通過鋁與氧化銅的化學反應（放熱反應）產生液態高溫銅液和氧化鋁的殘渣，并利用放熱反應所產生的高溫來實現高性能電氣熔接的現代焊接工藝。 熱熔焊接時應特別注意： （1）防止或驅除水氣，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行焊接作業，否則焊接后的焊點的導電性能與機械性能將受到影響。如果模具內遺留的殘渣未完全清除，將造成焊點表面不平滑、不光亮。 （3）由于焊接時產生明火，故焊接時應采取充分的防火措施。6 結束語 城市軌道交通車站綜合接地裝置為站內設備提供接地保護，安裝完成后即被覆蓋于車站結構底板下，基本不存在后期整改的可能，故要求安裝時在焊接連接、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，還應根據實際安裝環境等予以注意。參考文獻：[1]劉介才．接地電阻簡化計算公式辨析[J]．建筑電氣，1998，2．
