天津站交通枢纽接地方案研究的论文

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1、天津站交通枢纽接地方案研究的论文摘　要　针对天津站交通枢纽工程防雷接地与杂散电流防护之间存在的矛盾,结合gb50157—2003《地铁设计规范》、cjj49—92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》及目前地铁接地应用现状,对天津站交通枢纽工程利用结构接地的方案进行了深入分析和探讨。介绍了适合于天津站交通枢纽工程的主体结构接地方案,并对地铁全面采用结构接地的方案进行展望。关键词　地铁,杂散电流,接地保护,研究1工程概况天津站交通枢纽轨道换乘中心主体工程采用地下4层方案。在主体上面布置有城际轨道交通站房、公交枢纽、停车楼等地面建筑。天津站交通枢纽工程效果图如图1所示,

2、现正在建设中。主体工程的地下4层为地铁3号线的站台层,地下3层为地铁2、9号线的站台层及3号线的设备层,地下2层为3条地铁线的公共厅层,地下1层为各种交通方式换乘的交通层。主体结构作为城际轨道交通站房及公交中心的基础,与其上部结构连成一体。城际轨道交通站房及公交中心采用金属屋面。天津站交通枢纽工程的建筑物相互位置关系示意图如图2所示。2轨道换乘中心防雷接地存在的问题轨道换乘中心顶板上布置有城际轨道交通站房、公交中心等地面建筑,且地面建筑的主体结构与轨道换乘中心的地下主体结构是连成一体的。.cOm地下主体的连续墙在防水层外部,各层楼板钢筋与连续墙钢筋焊接在一起,

3、钢管柱与顶板、底板、各层中板的钢筋焊接在一起,抗拔桩钢筋与底板钢筋焊接在一起。所以,主体结构钢筋通过抗拔桩、连续墙钢筋已经实现了良好的接地,主体结构已经无法屏蔽杂散电流向地铁外泄漏(如图3所示)。城际轨道交通站房及公交中心作为第二类防雷建筑物,按常规将利用金属屋面作接闪器、柱内钢筋作引下线并与接地装置电气联接。作为地下主体的地铁车站,需要采取对杂散电流腐蚀的防护措施,按现行《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》,结构与接地装置应该是绝缘的。地上、地下结构是一体的,如果接地网与地下部分绝缘,也应与地上部分绝缘。但地上建筑的防雷装置与主体结构是连通的。采用综合接地,又不

4、可避免地利用结构接地,与杂散电流腐蚀防护存在矛盾。主体结构已不宜再作为杂散电流辅助收集网了。3国内外地铁接地应用现状据了解,国外允许地铁接地网与结构钢筋联通,利用结构钢筋做自然接地体。国内地铁接地网大多按与结构绝缘的要求做,但多数已经运营的地铁项目实测的整体效果都不绝缘。其原因如下:1)由于交流设备安装并不是严格采用绝缘安装,且安装点很多,即便绝缘安装,其过渡电阻也很小,所以接地网与结构是连通的。2)主体结构外施作了防水层。《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》第5.1.2条规定:“地铁主体结构的防水层,必须具有良好的防水性能和电气绝缘性能。防水材料的体积电阻率ρ不

5、得小于108ω·m。”虽然电阻率很高,但由于面积很大,故电阻值很小。4利用结构钢筋作自然接地体的可行性对城市轨道交通杂散电流产生的原因及防治,已有诸多文献予以报道[2-4],本文不再赘述。目前地铁线路都为整体道床,并利用道床钢筋作为杂散电流收集网,基本可以将道床结构钢筋极化电压的正向偏移平均值限制在0.5v以下,杂散电流密度小于0.6ma/dm2,从而保证道床钢筋处于钝化腐蚀状态。本车站主体结构处于第二层,如果出现电流泄漏当然也处于钝化腐蚀状态。另外由于目前实时检测技术的应用,一旦出现杂散电流泄漏,能够及时有效地利用道床钢筋进行排流,不必再利用结构作为辅助或后

6、备收集网。这就为利用结构钢筋做自然接地体创造了条件。为变电所实施的人工接地网主要是减小接触电压和跨步电压。天津站交通枢纽的结构埋深达30m,地下结构又是一个庞大的等电位体,实施人工接地网的意义已经不大。因此建议取消外引的人工接地网,利用主体结构作为自然接地体,只在变电所房间内实施均压带。由于没有外引接地系统,在这种情况下,更好地堵住了杂散电流向地铁外泄露的金属通路。因此,利用主体结构做接地装置,使主体结构不再作为杂散电流辅助收集网是可行的。人工接地网与结构钢筋作自然接地体的优缺点分析如下:1)采用与结构绝缘的人工接地网,施工工艺要求高,投资大。由于人工接地网引

7、入地铁,在穿过结构板时要采取绝缘措施和防水措施,造成施工工艺复杂,实施难度很大。典型地铁车站的人工接地网造价一般在30万~60万元,困难地区甚至达到100万元。2)目前的地铁项目并没有真正实现接地网与主体结构绝缘的目的。由于交流设备安装并不是严格采用绝缘安装,且安装点很多,即便是绝缘安装,其过渡电阻也很小,所以接地网与主体结构实际上是连通的。3)利用结构钢筋做自然接地体,不需要进行绝缘处理和防水处理,施工工艺简单,是对主体结构这种资源的重复利用,省去了外引人工接地网,因此可以大大地减少投资。地铁车站的结构钢筋构成一个庞大的等电位法拉第笼。对于一般车站,这个法拉

8、第笼约有几万m3,对于天津站交通枢纽甚