現(xiàn)代橋梁在防雷方面，主要是根據(jù)閃電理論及防雷的六大因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中有安裝多支避雷針形式或避雷網(wǎng)形式，也有采用避雷帶形式，不論采用什么形式的防雷系統(tǒng)，垮海大橋在開闊的海洋面上，極容易遭受雷擊。所以垮海大橋應(yīng)按一級(jí)防雷的保護(hù)措施設(shè)計(jì)，接閃器采用避雷針（帶）組合接閃器，在防雷方面則比普通建筑物要求高。首先必須考慮防雷效果，同時(shí)還應(yīng)考慮施工問題。
   現(xiàn)在有人認(rèn)為購買先進(jìn)避雷針，即可放雷，其實(shí)是錯(cuò)誤觀念。避雷針只起到把雷電引來的作用，還得靠接地體把雷電流迅速泄放入地，若接地體不可靠或不合格，就不能可靠防雷。
   隨著科技技術(shù)的發(fā)展，各式各樣的現(xiàn)代橋梁如百花爭艷地展現(xiàn)在人們的眼前如斜拉橋、懸索橋和多種橋型組合橋等，如舟山大陸連島工程桃夭門大橋（連接富翅島和冊(cè)子島）、西堠門大橋（連接冊(cè)子島和金塘島）和金塘大橋（連接舟山金塘島與寧波鎮(zhèn)海），分別橫跨桃夭門水道（888 m）、西堠門水道（3535 m）和灰鱉洋（18270 m）海域。
  下面就海洋上的金塘大橋防雷及接地方案進(jìn)行一些研討。
  1、金塘大橋簡介
　金塘大橋由東向西橫跨瀝港水道、灰鱉洋18.27Km海面，連接舟山市的金塘島和寧波市的填海區(qū)，是舟山大陸連島工程中規(guī)模最大、至關(guān)重要的跨海特大橋。
　金塘大橋項(xiàng)目由金塘大橋（主通航孔橋、東通航孔橋、西通航孔橋、非通航孔橋以及金塘側(cè)引橋、淺水區(qū)引橋、鎮(zhèn)海側(cè)引橋）和金塘島接線組成。金塘大橋項(xiàng)目起于金塘島上雄鵝嘴，接在建西堠門大橋，經(jīng)化成寺水庫、茅嶺、瀝港水道和灰鱉洋海域，止于寧波鎮(zhèn)海老海塘，接規(guī)劃的沿海北線高速公路，全長26.54Km。其中：金塘側(cè)接線長5.511Km,金塘側(cè)引橋長 1.007Km,跨海大橋長18.27Km,鎮(zhèn)海側(cè)引橋長1.752Km。
　全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，橋梁設(shè)計(jì)汽車荷載采用公路－Ⅰ級(jí)，地震基本烈度為Ⅶ度。主通航孔橋全寬30.1m。
　主通航孔橋采用主跨620m，孔跨組合為77＋218＋620＋218＋77m雙塔雙索面半漂浮式的扁平鋼箱梁斜拉橋，鉆石型索塔塔頂標(biāo)高210.6m,兩個(gè)索塔主墩基礎(chǔ)采用變直徑鉆孔灌注樁（上段直徑2.85m,下段直徑2.5m），橋梁通航等級(jí)5萬噸級(jí)海輪，通航凈高51 m，通航凈寬544 m；東通航孔橋采用主跨216 m，孔跨組合為122＋216＋122 m三跨連續(xù)剛構(gòu)橋，主墩基礎(chǔ)采用變直徑鉆孔灌注樁（上段直徑2.5m,下段直徑2.3m），橋梁通航等級(jí)3000噸級(jí)油輪，通航凈高28.5 m，通航凈寬121 m；西通航孔橋采用主跨156 m，孔跨組合為87＋156＋87 m三跨連續(xù)梁橋，主墩基礎(chǔ)采用變直徑鉆孔灌注樁（上段直徑2.3m,下段直徑2.0m），橋梁通航等級(jí)500噸級(jí)雜貨船，通航凈高17 m，通航凈寬126 m；非通航孔橋采用50或60 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁以及118m的連續(xù)梁橋，預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋基礎(chǔ)采用φ1.5m鋼管樁，其余為鉆孔灌注樁。
  2、防雷要求
　2.1直擊雷的防護(hù)
　對(duì)管理中心、辦公樓、高桿燈等高聳建筑或物體應(yīng)進(jìn)行直擊雷防護(hù)，可選用響應(yīng)快、保護(hù)范圍大、無需維護(hù)的專用避雷針（如預(yù)放電型避雷針）。
　對(duì)外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備小范圍的物體應(yīng)進(jìn)行直擊雷防護(hù)，可選用常規(guī)的富蘭克林避雷針。
  管理大樓防雷由房建設(shè)計(jì)單位統(tǒng)一考慮，大橋總體防雷系統(tǒng)在主體工程中統(tǒng)一設(shè)計(jì)。
　2.2側(cè)擊雷的防護(hù)
　橋面以上每隔6米用50×5mm扁鋼在主塔周圍焊接一周。
　2.3電源防雷
　變電站低壓出線入總配電柜前每路加裝25KA（10/350us)或65~100KA（8/20us)三相電源防雷器，作為首級(jí)防護(hù)；
在監(jiān)控、通信等電源室總進(jìn)線端每路加裝40~65KA（8/20us)的三相電源防雷器；
　在電源室出線、UPS出線端（引至室外）每路加裝40KA（8/20us)的各種型號(hào)的三相電源防雷器，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置；
　按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可在外場(chǎng)設(shè)備電源進(jìn)線口加裝15~40KA（8/20us)的單相電源防雷器。
　2.4信號(hào)防雷
　攝像機(jī)的饋線安裝信號(hào)防雷器以及同軸視頻信號(hào)防雷器；
　外場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)設(shè)備的信號(hào)線兩端安裝雙絞線信號(hào)防雷器。
　3、接地要求
　采用獨(dú)立接地方式時(shí)要求兩接地網(wǎng)間至少要有20m的距離，在大橋上做幾個(gè)互相沒有電氣聯(lián)系的接地網(wǎng)是很困難的。搭橋內(nèi)的鋼筋相互交錯(cuò)，互相連通，很難分開，并且影響施工進(jìn)度。防雷裝置與電氣設(shè)備的工作接地只能合用一個(gè)總的接地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)符合其最小值要求。供電接地系統(tǒng)宜采用TN－S系統(tǒng)，按規(guī)范宜采用一個(gè)總的共同接地裝置，即統(tǒng)一接地體。統(tǒng)一接地體為接地電位基準(zhǔn)點(diǎn)，由此分別引出各種功能接地引線，利用總等電位和輔助等電位的方式組成一個(gè)完整的統(tǒng)一接地系統(tǒng)。通常情況下，為節(jié)省開支，同時(shí)為加快施工進(jìn)度，接地系統(tǒng)利用大橋的樁基鋼筋，并用50×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜作為引出線與設(shè)備工作接地連成一體。根據(jù)規(guī)范，該系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)共用，其接地電阻應(yīng)≤1Ω。若達(dá)不到要求，必須增加人工接地體或采用化學(xué)降阻法，使接地電阻≤1Ω。供電纜線應(yīng)做屏蔽接地、防雷接地，一般可在外場(chǎng)設(shè)備處將鎧裝層接地；電力電纜及通信電纜從室外進(jìn)入設(shè)備或機(jī)房處應(yīng)采取防雷電過電壓的措施，其避雷裝置、過電壓吸收裝置等都應(yīng)可靠接地。
　對(duì)于室內(nèi)的監(jiān)控等設(shè)備宜做聯(lián)合接地，其接地電阻不應(yīng)大于1歐姆。室內(nèi)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備布置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離防雷裝置的接地引下線，其間距宜大于5米。
　4、接地極的選擇
　4.1利用基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)外邊緣鋼筋作為接地極
　利用基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)外邊緣鋼筋作為接地極，有利于雷電流的快速釋放。利用搭橋內(nèi)的鋼筋和樁基內(nèi)的鋼筋作為引上線，與避雷針和橋面的兩側(cè)路燈基礎(chǔ)相連。利用鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地極，其原理是在制造鋼筋混凝土基礎(chǔ)的過程中，會(huì)在混凝土周圍存在著很多細(xì)小的毛細(xì)管，基礎(chǔ)的混凝土與海水接觸時(shí)，在水壓的作用下使混凝土含較多的海水，從如降低了混凝土的電阻率，所以用基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)外邊緣鋼筋作為接地極是可行的。
　4.2基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)置50×5mm扁鋼做接地引線外置銅板作為接地極
　如果基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)的鋼筋，經(jīng)過環(huán)氧樹脂防護(hù)，并且混凝土經(jīng)過防水處理，鋼筋幾乎與海水不接觸，接地電阻將會(huì)很大，其作為接地極，將不利于雷電流的快速釋放。此時(shí)基礎(chǔ)變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)置50×5mm扁鋼（不用鍍薪扁鋼，它與混凝土結(jié)合不緊密，并且不好焊接）和150mm2銅芯軟電纜通過銅接線端子用螺栓相連，其連接點(diǎn)埋在混凝土內(nèi)，并將150mm2銅芯軟電纜用銅接線端子與200*200*5mm銅板用螺栓相連，200*200*5mm銅板盡量放置在外側(cè)與低潮海水接觸。
　5、接地電阻率測(cè)定
　5.1混凝土在海水中的電阻率
　混凝土接地電阻率的精確測(cè)量方法是費(fèi)朗克文納的四電極法。分別將四根長150mm直徑為32mm鋼筋插入試樁混凝土承臺(tái)100mm深做接地極，四根鋼筋在一條直線上，相鄰兩根間距（a）為20倍插入深度既2000mm，當(dāng)?shù)谝桓偷谒母拥貥O兩端分別接在220伏電源的火線和零線時(shí)，測(cè)得中間兩根接地極間電壓為0.41伏，流過零線的電流為115毫安，則R=U/I=0.41/0.115=3.565Ω，混凝土在海水中的電阻率為ρ=2πRa=2*3.14*3.565*2=44.776Ωm。
　5.2混凝土在海泥中的電阻率
　利用以上方法測(cè)量混凝土在海泥土的電阻率。分別將四根長150mm直徑為100mm混凝土插入混凝土大海灘邊的泥土100mm深，其中直徑為32mm鋼筋做接地極，四根鋼筋混凝土在一條直線上，相鄰兩根間距（a）為20倍插入深度既2000mm，當(dāng)?shù)谝桓偷谒母拥貥O兩端分別接在220伏電源的火線和零線時(shí)，測(cè)得中間兩根接地極間電壓為0.53伏，流過零線的電流為6毫安，則
R=U/I=0.53/0.06=8.565Ω，混凝土在海水中的電阻率為ρ=2πRa=2*3.14*8.565*2=107.576Ωm。
　5.3海泥的電阻率
　利用以上方法測(cè)量海泥土的電阻率。分別將四根長150mm直徑為32mm鋼筋插入大海灘邊的泥土100mm深做接地極，四根鋼筋在一條直線上，相鄰兩根間距（a）為20倍插入深度既2000mm，當(dāng)?shù)谝桓偷谒母拥貥O兩端分別接在220伏電源的火線和零線時(shí)，測(cè)得中間兩根接地極間電壓為0.31伏，流過零線的電流為146毫安，則R=U/I=0.31/0.146=2.123Ω，混凝土在海水中的電阻率為ρ=2πRa=2*3.14*2.123*2=26.665Ωm。
　5.4海水的電阻率
　利用以上方法測(cè)量海水的電阻率為ρ= 4.2101m。
　6、接地電阻的計(jì)算
　6.1混凝土在海水和海泥中的接地電阻相當(dāng)于將一個(gè)接地電阻分成兩個(gè)假定單元接地體的并聯(lián)接地電阻：R= R1R2/（R1+R2）
　　在均勻土壤中的電阻：R1=[ρln4l/d+(ρ-ρ1)ln4l/d1](2πl(wèi)1)
　　R2=[ρ2ln4l/d+(ρ3-ρ2)ln4l/d1][2π（l-l1）]
　　式中 ρ__海水的電阻率，4.210歐姆.米；
　　ρ3__海泥電阻率，26.665歐姆.米；
　　ρ1__混凝土在海水中的電阻率，44.776歐姆.米；
　　ρ2__混凝土在海泥土中的電阻率，107.576歐姆.米；
　　d1__圓柱形混凝土體的直徑，2.500米；
　　d__接地體（圓柱形混凝土內(nèi)鋼筋直徑，0.032米；
　　l __接地體（鋼筋體或圓柱形混凝土體）埋設(shè)在海水中的長度，10米；
　　l1 __接地體（鋼筋體或圓柱形混凝土體）埋設(shè)在海泥土中的長度，40米；
　　計(jì)算得：R1=3.401Ω R2=2.332Ω R=1.383Ω
　　6.2 銅板直接埋在鋼管樁的內(nèi)側(cè)時(shí)的接地電阻：R=ρ/2πt*ln(r+t)/r
　　式中 ρ__海水的電阻率，4.210歐姆.米；
　　t__埋地深度，1.米；
　　r=(a*b/2π)1/2 ,.米；
　　a=0.20m, b=0.20m:
　　計(jì)算得 R=1.3746Ω
　7、接地極的組成
　7.1主橋墩及索塔
　利用兩個(gè)索塔主墩基礎(chǔ)外邊緣變直徑鉆孔灌注樁（上段直徑2.85m,下段直徑2.5m），每隔一個(gè)鉆孔灌注樁選兩根相鄰，直徑為32mm（截面積相等）邊緣鋼筋做接地極，這樣垂直接地極相互間屏蔽效應(yīng)影響很小，可忽略。否則垂直接地極相互間距離太近，由于屏蔽作用會(huì)影響接地電阻值。每個(gè)索塔主墩基礎(chǔ)外邊緣四個(gè)角分別在變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)置50×5mm扁鋼做接地引線外置200*200*5mm銅板作為接地極。將所有接地極會(huì)總后沿索塔內(nèi)四周邊緣8根直徑為32mm（截面積相等）鋼筋做接地引線，與索塔塔頂?shù)谋芾揍樝噙B和下橫梁上方引出設(shè)備工作接地點(diǎn)左右各一處。兩個(gè)索塔在標(biāo)高60米以上，在其周圍每隔6米焊接一圈50×5mm扁鋼作防側(cè)擊雷用。
　7．2 東通航孔橋和西通航孔橋
　利用東通航孔橋和西通航孔橋的墩基礎(chǔ)邊緣變直徑鉆孔灌注樁，每隔一個(gè)鉆孔灌注樁選一根直徑為32mm（截面積相等）外邊緣鋼筋做接地極。使每個(gè)垂直接地極相距大于5米。每個(gè)橋墩基礎(chǔ)外邊緣四個(gè)角分別在變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)置50×5mm扁鋼做接地引線外置200*200*5mm銅板作為接地極。將所有接地極會(huì)總后沿樁基內(nèi)四周邊緣4根直徑為32mm（截面積相等）鋼筋做接地引線，分別與橋面的兩側(cè)路燈基礎(chǔ)相連。
　7．3非通航孔橋
　50或60 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁以及118m的連續(xù)梁橋，利用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋基礎(chǔ)外邊緣φ1.5m鋼管樁和鉆孔灌注樁內(nèi)直徑為32mm（截面積相等）邊緣鋼筋做接地極。使每個(gè)橋墩至少有相距大于5米接地極四根，4根直徑為32mm（截面積相等）鋼筋做接地引線分別與橋面的兩側(cè)路燈基礎(chǔ)相連。大橋每隔1500米左右在其橋墩基礎(chǔ)外邊緣對(duì)角分別在變直徑鉆孔灌注樁內(nèi)置50×5mm扁鋼做接地引線外置200*200*5mm銅板作為接地極兩塊，并將50×5mm扁鋼做接地引線與直徑2.30米鋼管樁焊接，作為中央分隔的帶路燈變壓器工作接地點(diǎn)。
　7．4 接地體間連接
　50或60m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁以及118m的連續(xù)梁橋，是在預(yù)制廠預(yù)制后，再運(yùn)至橋墩上安裝，所以預(yù)應(yīng)力混凝土靠路燈側(cè)連續(xù)箱梁必須預(yù)埋兩根接直徑為32mm（截面積相等）地線，其接地線與兩側(cè)路燈基礎(chǔ)相連，將已焊接在橋面兩根接直徑為32mm（截面積相等）地線扁鋼50×5mm鉆直徑10 mm孔后，與50×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜通過銅接線端子用螺栓相連，其連接點(diǎn)埋在混凝土內(nèi)，并將安裝在其橋梁的兩端外側(cè)，接地電纜必須偏離橋梁支座，各引兩根50×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜作為引出線與橋墩接地連成一體；將已焊接在橋墩兩根接直徑為32mm（截面積相等）地線扁鋼50×5mm，扁鋼鉆直徑10 mm孔后，與50×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜通過銅接線端子用螺栓相連，其連接點(diǎn)埋在混凝土內(nèi)，并將安裝在其橋墩的兩端外側(cè)，接地電纜必須偏離橋梁支座，各引兩根50×5mm不銹鋼扁鋼或150mm2銅芯軟電纜作為引出線與橋面接地連成一體。所有的接地線均為等電位連接。
　8．接地電阻測(cè)試
　8．1 接地電阻測(cè)檢驗(yàn)
　　電位為零的地方就是我們所說的電氣上的“地”，把電氣設(shè)備的金屬部分用導(dǎo)體與地作良好的連接即為接地，埋入地中并直接與大地接觸的導(dǎo)體稱為接地體（或極），連接設(shè)備接地部分的導(dǎo)體為接地線，接地線和接地極的總和即為接地裝置。接地電阻是接地體周圍土壤對(duì)接地電流呈現(xiàn)的阻礙作用，是指接地電流從接地體流向周圍土壤時(shí)，接地體與大地遠(yuǎn)處的電位差與該電流之比。接地故障電流（或接地短路電流、接地電流）再大地中由接地體作半球形散開，在相當(dāng)遠(yuǎn)處（有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明為20m）趨近于零。
　8．2 接地電阻測(cè)測(cè)試方法
　如果檢測(cè)主橋的接地電阻，通過連接橋梁路燈處的接地引線，在5公里外檢測(cè)，這樣才是真真的接地電阻。
　9．經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較
　節(jié)省人力和物力，把接地連接體埋在混凝土內(nèi)，美觀并且經(jīng)久耐用。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[7]《供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》焦留成主編芮靜康主審中國計(jì)劃出版社 1999年