建筑行业迪拜地区超深防雷接地施工工法

迪拜地区超深防雷接地施工工法前言建筑接地系统一般包含以下几个系统：建筑防雷接地、电气设备工作接地、保护接地、弱电系统接地等。对于不同的接地系统而言，其接地电阻会有不同的要求，例如防雷接地的电阻值会高一些，而弱电系统的电阻值则要小一些，具体数值则根据依据的不同国别的规范也不尽相同。项目设计方根据迪拜地区的土壤条件、楼层高度，按照英美标准将项目的接地系统设计为防雷独立接地、其他系统共用接地体。迪拜地区超深防雷接地施工工法是一种在迪拜地区超高层项目施工过程中，通过超深人工接地体安装实现了共用接地电阻值达到0.09欧姆的施工方法；该接地体作为整个接地系统与大地相连的节点，是保证各个接地系统接地电阻的最重要的一环，其中防雷接地系统通过桩基与大地相连，而其他的接地系统则共用人工接地体，由于共用接地其电阻取小值，所以人工接地体的电阻要求非常高，即不超过1欧姆。加上项目所处位置空间有限，所以人工接地体设置在了裙房筏板以下，深入土体中超过8m。中建六局建设发展有限公司承建的迪拜运河城项目，为当地的地标性建筑，施工过程中通过采用临时成孔方法，解决了因钻孔深度是基于当地的经验数据，实际成孔试验无法够满足接地电阻要求的情况下，沙质土壤的反复塌孔问题；铜杆安装完毕并电阻满足要求后，通过采用导电介质专用回填材料将套管与铜杆间缝隙处理密实，实现了提高接地体的防雷接地效果。通过在筏板混凝土施工之前安装套管防水系统及检修井（内包含套管防水体系的另一部分，即铜棒和UPVC套管的密封），保证了接地体关键部位防水效果；确保了施工工期。为今后的海外项目以及国内类似项目接地体施工提供了施工技术、施工工序上的新思路。通过对成功施工经验进行总结提炼，形成此工法，为今后类似的超深人工接地体施工项目施工提供借鉴，推广应用前景广阔。工法特点超深的接地体的安装，通过机械钻孔和安装临时PVC导管的方式将接地铜棒埋入筏板以下超过8m深的位置，且接地质量满足项目要求。在临时PVC导管的协助下，埋设深度可以根据实测的电阻值进行调整，以满足安装质量要求。采用了UPVC套管防水系统。将铜棒与筏板混凝土隔离开来，通过密封套管和混凝土，然后再密封铜棒和套管，来设置多道隔水装置，以达到地下结构防水要求。其安装简便、快捷、易操作。适用范围适合用于设置独立人工接地体的各种超高层建筑的接地系统，尤其适合设置有超深接地体、且接地体贯穿地下防水结构的接地系统。工艺原理迪拜地区超深防雷接地施工工法通过采用机械钻孔方式，根据经验参数确定成孔深度，进行电阻达标试验，在试验过程中，通过采用临时PVC套管深入孔中避免塌陷，测试完成以后如接地电阻无法满足要求，将铜棒拔出，增加孔的深度以后重新测试，如此直至满足接地电阻要求。采用采用套管防水系统隔开混凝土和铜棒，铜杆安装完毕并电阻满足要求后，通过采用导电介质专用回填材料将套管与铜杆间缝隙处理密实，实现了提高接地体的接地效果。首先密封UPVC套管和混凝土接触面：基础防水卷入套管的法兰盘中，可以保证套管和混凝土之间密封良好；其次密封套管和铜棒，之间设置多道密封圈、密封环可保证密封良好。通过在筏板混凝土施工之前安装套管防水系统及检修井（内包含套管防水体系的另一部分，即铜棒和UPVC套管的密封），保证了接地体关键部位防水效果；之具体组成如下图所示：施工工艺流程及操作要点工艺流程操作要点施工准备原则上，在开展施工之前应按照如下流程完成所有准备工作：5.2.1-1开工前准备工作流程根据设计要求，合理选择确定所使用的系统体系、材料。该体系、材料均需通过监理单位审批以后，方可使用在该项目上。确保施工图纸包含安装详细信息，例如接地体的位置、初步钻孔深度、成孔要求、组成体系（根据材料报审）等信息，经监理单位审批通过以后方可实施。合理选择钻孔位置避开地下已有的设施、构筑物等。经相关方确认以后，将钻孔位置坐标直接在图纸上标出。要确定与材料、图纸相匹配的施工方案，需要经批准以后实施。材料、图纸、方案完毕以后，材料、设备、人员等进场，场地清理，开展施工。质量保证体系需确保工程上使用的材料满足相应要求、施工图的质量满足要求。确定设备。根据图纸要求-孔径100mm、钻孔深度8.0m，及现有市场上的机械设备的参数，确定采用DK100小型螺旋钻机在指定位置上钻孔。用这种设备以挖掘机为载体，挖臂直径内，不必移动整机就可以在任意位置钻孔，可以垂直钻进，或者任意角度钻进，也可以水平钻进，或者倒立钻进。可以做到高效钻孔，大程度减少非钻孔时间。标记钻孔位置。将图纸上标注的将钻孔位置坐标在现场放出。钻孔。钻孔时宜保证钻头垂直向下，钻孔至指定深度。在本工程所在的砂性土地质条件下，如遇到土层较硬、成孔较难时，可以往钻孔内稍加一些水，可以加快成孔速度，避免钻头温度过高。成孔以后即准备安装临时PVC套管。图5.2.1-2钻孔设备钻孔图确认钻孔深度及铜杆安装由于图纸上标注的钻孔深度是基于当地的经验数据，实际成孔以后其是否能够满足接地电阻要求还需要进一步确认，所以施工方法上必须考虑重复成孔、测试的可能性。这里我们借助临时PVC管内衬以达到这个效果。具体施工步骤如下：首先安装临时PVC套管。选择常用的86mm直径PVC管，跟100mm的钻孔相匹配，接长以后，将其插入孔内直至孔的底部，以形成一个通畅孔道，防孔洞边缘沙土塌陷。这样在测试电阻不满足要求的时候，可以轻松的拔出铜棒。然后再安装铜棒。铜棒为20mm直径实心铜棒，单节1.2m，通过铜棒端部的螺纹配合套筒可以将铜棒接长至任意长度。将铜杆沿PVC管放下，铜棒宜接长至指定长度以后再往下放，避免短铜棒脱手掉至孔道内无法拿出。铜棒应插入土体内至少300mm，以方便测试接地效果。图5.2.2-1铜杆安装接着对临时安装的铜棒进行电阻测试。根据项目设计要求，使用Earthresistancetester对接地电阻进行测量以确定是否满足要求，例如本项目要求小于1欧姆。如测试未通过，则需要拔出铜棒、PVC管，对孔进行加深处理。然后重复上述操作直至接地电阻符合要求。最后回收PVC套管。将其从孔洞中拔出，转到下一个位置重复使用。这里需要注意的是，一旦PVC套管拔出以后应及时进行下一道工序，即回填降阻剂，避免孔洞坍塌导致回填料无法填满孔洞。图5.2.2-2电阻检测降阻剂回填铜杆安装完毕且电阻满足要求后，拆除套管并使用专用材料回填，使铜杆与大地接触严密。回填材料采用与水泥预拌好的导电介质MARCONITE-CM030，可有效提高接地体的接地效果。由于铜棒埋设深度较深，宜采用干法灌孔，以避免在下落中途堵塞孔道。即将预拌好的回填料（袋装成品预拌料，直接使用），直接撒入孔道中，中途浇水以使其密实，如此重复直至灌满孔道。此时人工接地体筏板以下部分即安装完成。防水系统安装套管防水系统中的套管、卷材密封法兰盘需要在筏板混凝土施工之前安装到位。在防水垫层砂浆浇筑之前应安装防水套管。防水套管底部伸出下法兰盘不少于300mm，即低于筏板底面300mm，这是为了保证下法兰盘与密封套管有充分的连接。施工筏板防水系统。下法兰盘装在垫层砂浆和卷材防水之间，浇筑垫层砂浆时宜将法兰盘位置稍微留出一个坑，这样卷材贴至法兰盘时可以保证卷材不致突出太多。卷材铺到这个位置时留出一个200x200mm的缺口。安装下法兰盘。装之前应将UPVC套管取出来。法兰盘放下以后，再在该位置附加一块开孔卷材，保证其与原卷材搭接不少于150mm。图5.2.4-1下法兰盘安装固定下法兰盘安装之前应检查内侧的两个密封环是否状态完好，如有破损则不应使用。安装上法兰盘。待附加卷材铺设完毕以后，用专用扳手拧紧上法兰盘，保证法兰盘之间的橡胶垫紧紧的压住卷材防水层。图5.2.4-2上部法兰安装施工附加防水砂浆。上侧法兰盘安装完毕以后，额外设置一层防水砂浆覆盖住整个法兰盘。图5.2.4-3附加防水砂浆重新插入UPVC套管，在筏板上侧安装一个500x500x300的预留盒子。套管伸出盒子底部至少220mm，UPVC套管上部用胶带封死避免混凝土进入。固定牢固UPVC套管以后即完成浇筑前的所有安装。盒子预留洞口中心点需与铜杆位置一致，以便后期检修井安装。在筏板上预留临时洞口的好处在于可以避免在浇筑过程中成品检修井的偏位风险，也可以避免损伤防水体系。且后期各项安装相对较为灵活。图5.2.4-4筏板上的预留盒子浇筑筏板混凝土。混凝土浇筑过程中应避免振捣棒直接接触UPVC套管，以免其破损。检修井安装检修井内包含套管防水体系的另一部分，即铜棒和UPVC套管的密封，所以其安装须在基坑停止降水之前。安装之前筏板以浇筑完毕，铜棒也应安装到位。安装步骤如下：首先应清理预留坑，将杂物、水清理干净。检查铜棒情况。依次安装密封壳、成品检修井。依次安装压环、O形密封环,拧紧密封盖等。具体的密封效果可以通过临时停降水泵来检验。如发现漏水，则重新开启降水泵，重新安装密封系统。图5.2.5-1密封系统安装将接地电缆敷设入井内。连接好以后，即安装完毕。浇筑预留临时洞口。图5.2.5-2接地电缆敷设入井测试卡安装测试卡安装需确保各个接地井通过接地电缆充分连接，且电缆与接地钢筋连接需使用铜质U型卡扣连接。如下图所示图5.2.6-1测试卡预留安装防雷保护系统安装防雷保护系统所选取的钢筋应作标记和标识，以用作防雷系统的接地电极。所选结构桩中的钢筋将通过桩进行电连续测量，测得的电阻小于10欧姆。用作引下线的钢筋中的接头应为重叠接头，其直径应为钢筋直径的20倍，是重叠长度，并在每一侧连续焊接以确保接头之间的最大电气连续性。具有两个用作接地电极的钢筋的结构桩，只有在如上述要点中所提及的和参照已建造的图纸时，可以认为是电连续的，才可以使用。进行钢筋的测试，并在测试报告中列出。从要焊接的桩中选择2根钢筋，配以2根20mm专用钢筋，以用于桩与筏板之间的连接。劳动力组织序号单项工程所需人数备注1管理人员82技术人员43钻机人员44电工405零散帮工10材料与设备材料1、铜杆铜杆采用型号为20*1200MMSOLIDCOPPERROD-RC015（FURSE）的纯铜杆。2、连接件 连接铜杆的直接为COUPLINGDOWEL-CG013（FURSE）纯铜接头3、法兰盘法兰型号为EARTHRODSEALPACK-ES300-20（FURSE）4、检修井检修井为LIGHTWEIGHTINSPECTIONPIT-PT205（FURSE）5、降阻剂成品袋装降阻剂MARCONITE-CM0306、高压套管高压套管为HDPIPEDCV-6(DECODUCT)设备表6主要设备机具表序号设备名称设备型号单位数量用途1小型挖机改螺旋钻孔机DK100台1钻孔2辅助扳手ES320把4固定法兰3活动扳手AC300把4安装铜杆4ContinuitytesterRM404b个1测量电阻5EarthresistancetesterUT501A1000V个1测量电阻质量控制质量控制标准规范英标BS7430接地规范项目规范第16645节接地系统项目规范第16605节防雷系统英标BSEN62305:2011防雷保护质量控制措施编制施工方案时，应针对该项工程编制质量检测、测试、验收计划表（ITP），编制检查表。由专职质量员按照该计划进行检查、组织验收。主要控制项目如下：设备钻孔控制措施确保小型螺旋钻孔机的基础稳定，避免钻孔过程中偏位。钻孔之前检查基础。成孔深度偏差不超过±50mm。测量方式为测量钻杆。铜杆安装质量控制措施保证铜棒连接部位接触良好，按照要求连接套筒。检查方式为目测。铜棒测试时保证入土深度不少于30cm。测试电阻小于1欧姆。防水系统施工质量保证措施保证进场材料质量。材料必须有证书或测试报告,材料到场以后按照质量计划进行材料进场检测。需要抽检的项目，经实验室检测合格以后方可使用。套管防水系统应能承受80psi的压力不漏水。保证防水施工质量。施工前组织安全技术交底，确保施工过程中严格按照操作规程、技术方案施工。法兰盘处附加的开孔卷材，其与原卷材搭接不少于150mm。确保法兰盘之间的橡胶垫紧紧的压住卷材防水层。法兰盘安装完以后，组织验收，确保施工质量。检修井施工质量控制措施施工前，按设计要求放样，放样井中心点及放样位置，检查基础面标高、平面尺寸是否符合要求。要注意控制成品检修井安装标高，保证其标高偏差在5mm以内。图7.2.4-1现场接地电阻测试结果安全措施建立安全管理体系按照当地法律法规要求，即迪拜安全管理法，确立施工安全管理体系、成立了安全领导小组。保证安全管理体系的有效运行，配备相应的兼职、专职安全管理人员。落实各级安全责任制。具体安全措施施工前，必须进行安全技术交底，施工过程中要严格遵守有关的安全规章制度。钻孔机械入场前需厂家提供设备说明书及使用注意事项并且有专业三方人员检测，检测无误后方可入场使用。机械操作人员持证作业。机械施工过程中，在其周围设置警戒区，并以阿拉伯文、英文等适当警告标志。施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。易燃易爆材料在指定的仓库堆放。现场不允许吸烟。安全管理人员按照安全管理体系，对相应的活动进行监管。应急措施项目按照安全管理手册建立应急管理小组，一般由项目经理、生产经理、安全经理组成。一旦紧急情况发生以后，汇报至应急管理小组，并由该小组决策和制定措施。在现场设立项目紧急医务室，配备专业医生护士。环保情况根据当地政府要求，对于进场的材料进行审查，必须满足DMGreenBuildingRegulation的材料方可进场。现场垃圾及废弃物应分类处理，堆放到指定位置。增强环保意识，加强环境保护，施工时，避免对周围环境造成不必要的损害。废弃物按设计图纸送至指定的位置，并做到整齐、稳定，排水畅通。避免对原有水系造成严重影响。处理好污水和垃圾，污水设便水池和非便水池，池四周抹水泥砂浆层，避免渗漏，顶加封盖，定期清理。污水池经常撒灭菌剂和清理沉淀物，污水经常清洁处理方可排放，垃圾集中堆放，定期送到当地指定的地方堆放或挖坑埋好。控制噪音和灰尘，施工过程中采取浇水遮挡处理，避免翻浆及尘土飞扬。配备洒水车，对施工车辆经过的道路经常洒水灭尘，保护环境净化空气。保证周围环境卫生，保证饮食卫生，以便保障职工、民工的身体健康，以使施工人员有充足的精力完成施工任务。施工期间要注意维护来往车辆的通行，及时保养维修原道路，保障畅通，杜绝交通事故发生，保障施工顺利进行。施工完毕后，进行场地清理，清除垃圾。施工现场垃圾按指定的地点集中收集，并及时运出现场，做到工完场清，时刻保持现场的文明,做好剩余材料的分拣回收工作。效益分析以迪拜运河城项目防雷接地系统安装为例，说明本工法的有益效益。经济效益分析传统防水体系潜在的防水失效维修成本（每个注浆10m，每个最多维修一次）新型套管防水系统的成本（每个平均价格705）经济效益350*10*32=112000AED705*32=22560AED89440AED传统施工方法潜在的塌孔后补救成本（重新开孔，损失4根铜棒）临时PVC套管成本+人工安装成本（32个孔）经济效益1295*4+8*867+4*2*17*32=16468AED37.75*32+17*0.5*32=2380AED14088AED总计：103528AED社会效益分析（1）本工法迪拜地区超高层超深人工共用接地体安装施工工程得到了建设、设计、勘察、监理及业主施工单位的一致认可，具有广泛的社会效益。（2）本工法为后续主体结构的安全施工打下了良好基础，减少了因接地电阻不达标等问题产生不良影响造成后结期的安全施工隐患，技术效益也比较可观。（3）通过本工法施工，不仅确保本工程施工质量、进度、减少成本，而且确保了迪拜运河城项目的正常施工，获得了施工各方单位的一致好评！（4）该工法采用的套管防水体系有着优异的防水性能，可以有效减少后期的防水维修成本，同时具有显著的社会效益。工期效益分析迪拜地区超深防雷接地施工工法，通过采用临时成孔措施，解决了因钻孔深度是基于当地的经验数据，实际成孔试验无法够满足接地电阻要求的情况下，沙质土壤的反复塌孔问题；铜杆安装完毕并电阻满足要求后，通过采用导电介质专用回填材料将套管与铜杆间缝隙处理密实，实现了提高接地体的接地效果。通过在筏板混凝土施工之前安装套管防水系统及检修井（内包含套管防水体系的另一部分，即铜棒和UPVC套管的密封），保证了接地体关键部位防水效果；相对于传统施工方法，大大的节约了反复施工的情况，节省工期10天。应用实例迪拜运河城项目迪拜运河城项目坐落于迪拜市中心商业湾区，项目建筑面积超过32万平米，包含两栋塔楼和与塔楼相连的11