高大地电阻率铁路地段地线施工工法

'高大地电阻率铁路地段地线施工工法（TLEJGF-94-30）铁道部XXX工程局一、前言通常敷设地线降低接地电阻所采用的方法有：增大接地极数量，扩大接地面积；在接地极周围加入木炭、食盐、硫磺等，改善接地极周围土壤的导电性；深埋接地极，等等。但对于岩石、风化石、填石、土灰石、沙石等电阻率大于500Ω•m的地段，采用上述方法则有很多缺点，如：耗钢量大，工作量大，成本高；在接地极周围加入的盐、碱等对接地极有腐蚀作用，使其寿命缩短，盐碱等还易流失；多数情况下不能满足要求，甚至相差甚远，当受到强电干扰或雷电时，轻则损坏设备影响工作，重则机毁人亡。针对高大地电阻率地段的接地存在的问题，我们与铁道部第三勘测设计院联合，利用长效化学降阻剂作了长期的试验研究，总结出本工法，经在xx一期工程的通讯、信号、电化和电力地线工程改造中应用，效果很好。二、工法的特点和适用范围本工法具有以下特点：1．计算简单，施工方便，易达到标准；2．降阻效果好，效益显著，安全可靠。本工法适用于施工气温为0℃以上的所有高电阻率地段，通讯、信号、电力、电子、建筑、矿井、仓库、森林、化工、国防等之保护、工作屏蔽和防雷地线施工均可用之。三、技术原理众所周知，接地电阻主要是由接地体电阻、接地极表面与土壤的接触电阻和从电极向外扩散电流径路电阻三部分组成，其中，接地极一般为金属，阻值很小，可以忽略，扩散电流径路电阻是由地质条件决定的，因此，改善接地极与土壤的接触电阻，是降低接地电阻值的关键。将渗透性极好的持久高效化学降阻剂浇注在接地极周围，经化学反应聚合以后，提高了土壤的密实度，扩大了接地极的等效面积，使接地电阻大幅度下降（降阻率可达58%~85%）。四、施工工艺（一）工艺流程本工法的工艺流程见图1。 （二）施工方法1．施工准备检查、校核所用仪表，要保证其准确、灵活，测试端线连接可靠，插线齐全；审核设计文件，备好各种表格；工具车辆处于良好状态。2．测量大地电阻率在有效的工作区域内测量大地电阻率，同时广泛收集地质资料。3．比较有利地势根据测量结果，选择既能满足设计和规范要求，又便于施工且造价低廉的地段。4．设计地线参数参照电阻率（地质条件）先确定开挖方法，一般易深挖（钻孔）者用垂直法，反之用水平法；再根据接地阻值标准确定地极坑的深（长）度、数量、极间距离和引线径路。（1）使用降阻剂时接地电阻的计算①当垂直接地极长不大于3m、接地极的直径不小于10mm时，接地电阻按下式计算：式中P一一原地层电阻率；L一一接地体长度；dl一一接地坑直径，一般取0.08~0.15m。式中对数项中L的倍数根据P值大小选取，当P≥500Ω·m时取L，当500Ω·m＞P≥400Ω·m时取2L，当400Ω·m＞P≥300Ω·m时取3L，当P＜300Ω·m时取4L。②当水平接地体采用直径≥10mm的圆钢或断面≥25mm×4mm的扁钢、地沟尺寸为图3所示时，其接地电阻式中L一一水平接地体长度；P一一原地层电阻率。对数项中倍数取值为：当P＞500Ω·m时取（5~7）L，当500Ω·m≥P≥300Ω·m时取（8~10）L，当P＜300Ω·m时取（11~13）L。以上两式为经验公式，可供工程设计中作参考。③多根垂直接地极作为一组地线时，接地电阻按下式计算：式中RZ一一多根接地极总的接地电阻；R1一一连接极的接地电阻；R2一一单根接地极的接地电阻；η1——连接极的利用系数，取0.8~0.9； η2——单根接地极的利用系数，取0.8~0.9；N一一单根接地极的数量；L一—接地极长度；d一一接地极的直径；h一一接地极埋深；P一一土壤电阻率；f一一降阻剂的降阻率，约55%。④多根水平接地极作为一组地线时，其接地电阻Rz按下式计算：式中b一一接地极的宽度；其余符号同前。（2）地线的施工方法①垂直法：在不能进行人工开挖的地段，使用钻机钻直径0.12m左右、深3.0~6.8m的孔，放入接地极（钢管、圆钢、角钢等，其最大尺寸不宜大于40mm），然后按规定的配制方法配好降阻剂注入孔内，待其凝固后夯实。用人工开挖时，其步骤为：先挖好宽400~600mm、长根据需要定、深3300~3800mm的坑，再用长3300mm的￠120钢管（管上每隔500mm左右打一￠20小孔，要求两排对应）垂直放入坑内，周围用土穷实，将钢管转动2~3圈后拔出，然后将地极放入，注入降阻剂，待其凝固后穷实。当多根地极用40mm×4mm扁钢连接时，要求极间距离大于极长的2倍以上。图2为垂直接地法示意图。②水平法：先在地上挖宽400mm、深800~1200mm、长3100~6100mm的沟，沟底再挖宽、深均为150mm的小沟，然后把接地极放入小沟并用土（石）块架离沟底，接着灌入降阻剂，待其凝固后用土回填并穷实。图3为水平接地法的示意图。5．安装地极地极坑挖好后，将按设计尺寸制作的地极预制件与连接极及引线焊接牢固，放入极坑（沟内）即可。6．降阻剂的配制与灌注 现以配制1桶东方BXXA降阻剂为例，来说明降阻剂的配制及浇注方法。准备1个能装30kg水的圆桶和1根直径25~30mm、长1200~1500mm的木棒，将25kg降阻剂的基液倒入圆桶（基液温度应保持在20℃左右），再加入100g丙烯，用木棒搅拌3~5分钟，待丙烯全部溶解后加入50g三乙醇铵，然后以每分钟30圈的速度搅拌，当液态降阻剂呈混浊乳灰色或乳白色丝状时，将其迅速注入放有地极的沟或孔中，约5~10秒后即可凝固并将地极包裹。降阻剂的用量约为25kg/m。7．回填及防护降阻剂凝固后即可回填，做法是：先夯填600mm厚的细土（分两次填），再回填从原坑中挖出的土石（但不得夹有杂草等异物）。8．测量接地电阻测量可用端子接地电阻测试仪，使用方法参照仪器使用说明书。地质均匀时，测量方向与地线方向成90º，地线与设备连接处不便测量时，接地阻值可取实测地线埋设处阻值与引线阻值之和，另外，随季节的变化，确定实际阻值时，还要考虑季节修正系数。9．地线引入连接将测试合格的地线，根据需要连接到相应的原地线引线、地线标桩、机壳或箱体上。（三）施工注意事项1．水平极坑应为长6100mm、深800~1200mm、底宽400mm的沟槽，在其底再挖一道宽、深均为150mm、长6100mm的槽。2．垂直极洞的直径为120~150mm，深3800~6800mm。3．连接极沟、引线沟深均为800mm。4．引线沟上、下路基时应成S形。5．电缆、无线列调天线、电力电化地线应直接焊到埋于地面以下150mm处的原地线上。6．信号、无线中继器应直接接到机壳固定螺丝处，接触面要清理干净。7．通讯电（光）缆应在新线地线引线头部焊接长2000~2500mm、截面积为16mm2的铜芯塑料线。8．引入隧道内时采取焊接，搭接长度为60mm，外包绝缘胶布6~8层。要将各种线条理顺，拐弯自然，金属裸线不得入电缆槽，过渡沟槽不得受挤压，以防破坏引线绝缘。9．引线穿越铁路时应加钢管保护，并置于轨枕下800mm（隧道内为200rnm）处，两头用水泥砂浆固定。10．任何引线不得外露，当其埋深不足500mm时应加水泥砂浆防护，以免被雨水冲刷和损坏。五、主要机具设备和材料本工法所用的主要机具设备见表1，需用的主要材料见表2。六、劳力组织本工法劳力组织见表3。工程量大和工期紧时，可再雇用适量临时工。表1主要机具设备序号名称规格、型号单位数量12345678双排座汽车东风型卡车钻机金属切割机气焊设备接地电阻测试仪成孔模具降阻剂配制器具1.0t5.0t￠120~150mm2.8kWZC-D(ZC29-B)辆辆套台套具套套12111211 表2主要材料序号名称规格尺寸12345接地极连接极引线降阻剂隧道内引线￠40钢管，长300~600mm40mm×5mm扁钢7×2.2mm钢绞线或￠8圆钢东方BXXA或静电-200橡皮铜绞线BXX，7×2.5mm表3劳力组织序号工种人数职责12345678指挥技术员质量检查员司机开挖（钻孔）灌注工焊工普通工22142121全面质量管理，安全生产施工设计，技术指导，资料管理监督施工质量，取得工程有关数据操纵机械挖沟(钻孔)配制、灌注降阻剂地极的预制和连接引入回填、防护，埋设标石七、质量标准及控制措施本工法除遵守现行铁路通讯、信号、电力、电化施工规范及评定验收标准（如TBJ205-86、TBJ418-87、TBJ206-86、TBJ9-86、TBJ419-87、TBJ207-86、TBJ420-87、TBJ9-85）外，还应遵守铁道部建设司建工（1991）74号文及有关设计规定。为确保达到质量标准，我们采取了以下措施：1．加强技术业务培训，提高全员素质；2．把好材料入口关，一定择优选用；3．严格执行“三检”制度，技检人员严格按标准检验施工中每一环节，发现问题及时纠正，确保单位工程一次验收合格率为100%，优良率达到95%以上。八、安全措施1．加强施工中的组织指挥，严格照章作业，认真执行安全规则。2．主动与建设单位、地方政府联系，签定配合协议。处理与沿线群众的关系，共同维护行车、施工和国家财产的安全。3．经常对司机进行安全教育，严格遵守交通规则，确保行车安全。4．禁止在铁路上休息，不用的施工机具要放在安全距离以外。在铁路和隧道内施工时要设专职警戒，发现列车及时通知施工人员待避。5．开挖前要弄清原有地下设施情况。6．抓好防毒、防电、防爆工作，注意机械、车辆的维修保养，以免发生意外事故。九、效益分析以xx线一期工程为例，我们应用本工法施工的通讯、信号、电化、电力地线工程，有效地提高了地线的降阻率，合格率达到100%，确保了xx线一期电务设施的正常运行。实践表明，采用本工法工作量小，占地少，节约钢材，地线抗腐蚀能力成倍增加，大大延长了使用寿命，降低了工程造价，故经济效益显著。本工法采用的化学降阻剂呈中性，无毒无腐蚀，有利于环境保护，又以施工质量好而受到建设、设计和监理人员的好评，社会效益显著。十、工程实例 1992年9月至1993年10月，我局电务工程处承揽了xx一期工程xx至xx段的通讯、信号、电化、电力地线的施工任务。该段地质较为复杂，有效施工时间短，化稍营至涿鹿、延庆至茶坞为两个隧道群，段内地形陡峻，作业面狭窄，基本上都是石质、填石或沙石，加之地线集中于隧道两头，增大了地线布置和参数设计的难度。我们应用本工法施工，共处理348组地线，其中通讯地线70组，信号地线90组，电化、电力地线188组，工程优良率达到98%。下面介绍两个典型段：1．xx至xx集区间信号0596号保护地线地质为风化石，电阻率688Ω·m，人工垂直开挖，极坑深3.3m，共6个，引线沟深0.8m，5根地极均为￠40钢管，长2.5m，连接极为40mm×5mm扁钢，长8m，引线为7×2.2mm钢绞线，长30m，使用东方BXXA降阻剂，共450kg。作好的地线实测电阻为5.8Ω。2．xx县xx乡林场通讯光缆F8屏蔽地线地质为火山岩，电阻率为2085Ω·m。人工水平开挖，极坑深1.2m，长6.2m，引线沟深0.8m，地线为10根长6m的￠40钢管，连接极为40mm×5mm扁钢，总长135m，引线为7×2.2mm钢绞线（35m），共用静电-200降阻液600kg。做完后实测电阻为6.5Ω。执笔：'