清源山風(fēng)景名勝區(qū)古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)探討

文｜泉州清源山風(fēng)景名勝區(qū)管理委員會(huì) 楊惠聰

清源山風(fēng)景名勝區(qū)位于歷史文化名城泉州市的北部，是國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、中國(guó)自然與文化雙遺產(chǎn)地、國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)，總面積62平方公里，屬雷擊頻發(fā)區(qū)。2005年5月2日晚，位于清源山山海大觀意境區(qū)的南臺(tái)大雄寶殿遭雷擊燒毀，景區(qū)雷電防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫。為有效保護(hù)清源山風(fēng)景名勝區(qū)不可再生資源和游人的安全，落實(shí)“防雷減災(zāi)，預(yù)防為主，防治結(jié)合”的方針，2007年以來(lái)，景區(qū)投入大量資金用于古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)工程的建設(shè)，并定期對(duì)雷電防護(hù)設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，景區(qū)無(wú)發(fā)生雷擊安全事故。本文結(jié)合清源山風(fēng)景名勝區(qū)古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)工程的建設(shè)，按照接閃、分流、均壓、屏蔽等措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，配合使用高效防腐降阻劑及優(yōu)化接地技術(shù)，對(duì)景區(qū)古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行探討，以供其他相似景區(qū)借鑒。

1 自然環(huán)境

清源山風(fēng)景名勝區(qū)諸山皆屬閩中戴云山余脈，具有沿?；◢弾r地貌山地丘陵的典型特征。風(fēng)景區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏，群峰競(jìng)秀，由連綿起伏的幾座山峰呈環(huán)拱狀展開(kāi)，主峰海拔498米，為泉州市區(qū)范圍內(nèi)最高區(qū)域。清源山風(fēng)景區(qū)位于南亞熱帶地區(qū)，受海洋性氣候影響，夏季降水來(lái)自東南沿海的對(duì)流云團(tuán)，強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)（雷暴云）受地形影響抬升，極易在清源山風(fēng)景區(qū)產(chǎn)生降水過(guò)程，并伴有大量雷電。雨季期間較其他區(qū)域更為潮濕，其土壤導(dǎo)電性能也較其他區(qū)域更佳，雷暴云易對(duì)潮濕、低電阻區(qū)域放電，因此清源山風(fēng)景區(qū)受雷擊的概率比其他區(qū)域更高。根據(jù)福建省氣象局雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，夏季山區(qū)1～2小時(shí)的降雨過(guò)程內(nèi)，往往伴有數(shù)百甚至上千個(gè)對(duì)地閃電，因此對(duì)于山地景區(qū)古建筑雷電防護(hù)尤顯重要。

2 實(shí)施方案

清源山風(fēng)景名勝區(qū)古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)要求較高，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，委托具有防雷設(shè)計(jì)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)承擔(dān)勘察和設(shè)計(jì)，不破壞風(fēng)景區(qū)古建筑、文物和自然環(huán)境，將雷電防護(hù)設(shè)施與風(fēng)景區(qū)融為一體。采用接閃、分流、均壓、屏蔽等措施進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)花崗巖地帶采用高效防腐降阻劑及優(yōu)化接地技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到規(guī)范規(guī)定要求。

2.1 直擊雷接閃器

采用避雷帶與避雷針相結(jié)合的保護(hù)方法。接閃器施工按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集99（03）D501和設(shè)計(jì)施工圖紙要求，在依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》滾球法計(jì)算的保護(hù)范圍基礎(chǔ)上，參考法國(guó)國(guó)家防雷標(biāo)準(zhǔn)NFC17－102：1995對(duì)主動(dòng)提前放電式避雷針的保護(hù)范圍，采用ESE6000型避雷針進(jìn)行保護(hù)。避雷針在采取防腐處理的基礎(chǔ)上，為了不影響景區(qū)景觀，避雷針底座采用上深綠色進(jìn)行處理，并選址定點(diǎn)于隱蔽處。

2.1.1 老君巖石造像為國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位，是泉州市重要文物景點(diǎn)和城市標(biāo)志，屬重點(diǎn)雷電防護(hù)片區(qū)。在老君巖片區(qū)內(nèi)架設(shè)8支高20米的提前放電式避雷針進(jìn)行防護(hù)，覆蓋老君巖廣場(chǎng)保護(hù)范圍，保護(hù)游人和文物的安全。

2.1.2 沿千手巖、清泰巖、彌陀寺、石中居、崇秀塢、清源洞、碧霄巖、南臺(tái)巖、清源天湖、老君入口處、千手入口處、齊云入口處、清源天湖入口處等區(qū)域范圍內(nèi)古建筑的屋脊、屋角、屋面布設(shè)避雷帶進(jìn)行防護(hù)，嚴(yán)格保護(hù)建筑物，避雷帶設(shè)置與建筑物相協(xié)調(diào)。

2.1.3 清源天湖片區(qū)游人密集，在清源天湖的四周設(shè)置4支高20米提前放電式避雷針，進(jìn)一步提高清源天湖片區(qū)的接閃能力。

2.1.4 彌陀巖石室、弘一法師舍利塔、瑞像巖石室等國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位，應(yīng)保持其完整性，各設(shè)置1支高15米提前放電式避雷針，保護(hù)游人和文物的安全。

2.2 接地裝置

接地裝置是防雷系統(tǒng)中用于將雷電流傳導(dǎo)及散流入地的那部分，接地體直接與大地接觸并將雷電流散流入大地。清源山風(fēng)景名勝區(qū)接地裝置主要采用水平接地體（-40×4鍍鋅扁鋼）、垂直接地體（∠50×5鍍鋅角鋼）和高效降阻接地模塊（泄流坑）構(gòu)成。水平接地體埋深0.80m以上，垂直接地體長(zhǎng)度2.50m，間距5m。根據(jù)地貌的實(shí)際情況，部分受地形的限制，垂直接地體間距可縮小到3m，但垂直接地體應(yīng)做加密處理。泄流坑尺寸為長(zhǎng)1.20m、寬1.20m、深1.50m，采用4個(gè)高效降阻接地模塊，配合使用高效防腐降阻劑。接地裝置經(jīng)過(guò)或距離游步道不足3米時(shí)，采取接地體深埋、均壓等電位處理、涂瀝青絕緣層絕緣等措施，防止跨步電壓、接觸電壓對(duì)人的傷害。配電保護(hù)接地與防雷共用的接地，工頻接地電阻應(yīng)不大于4歐姆，供防雷接地用的工頻接地電阻不大于10歐姆。

2.2.1 老君巖西側(cè)設(shè)1組人工接地裝置，采用水平接地極和垂直接地極布設(shè)，為了使避雷針接閃時(shí)散流迅速，工頻接地電阻不大于4歐姆；老君巖東側(cè)避雷針組與眾妙之門(mén)、服務(wù)設(shè)施、老君配電房、老君停車(chē)場(chǎng)公廁共用一組人工接地裝置，該接地為防雷與配電共用接地，工頻接地電阻不大于4歐姆。

2.2.2 清泰巖服務(wù)設(shè)施、管理房、售票處、旅游公廁、配電房、千手巖共用一組人工接地裝置，因場(chǎng)地受限，采用4個(gè)優(yōu)化泄流坑與普通接地極為主材，其接地為防雷接地、電源保護(hù)接地用，工頻接地電阻不大于4歐姆。

2.2.3 弘一法師舍利塔處設(shè)一組接地裝置供避雷針使用，工頻接地電阻不大于10歐姆；振衣亭西側(cè)引下線(xiàn)設(shè)一組人工接地裝置，為了使其接地電阻效果更佳，該接地裝置與千手巖后方的人工接地裝置連接；振衣亭東側(cè)引下線(xiàn)設(shè)一組人工接地裝置，因場(chǎng)地受限，在亭子周?chē)O(shè)一優(yōu)化泄流坑，工頻接地電阻要求不大于10歐姆；崇秀塢、觀翠軒茶室、石中居和慈暉亭共用一組人工接地裝置，工頻接地電阻要求不大于4歐姆。

2.2.4 彌陀巖、彌陀寺及彌陀公廁共用一組人工接地裝置，峭壁亭、碧霄巖各設(shè)一組人工接地裝置，工頻接地電阻不大于4歐姆； 瑞像巖景區(qū)設(shè)兩組人工接地裝置，一組供避雷針組使用，另外一組供瑞像巖管理房避雷帶使用，兩組人工接地裝置的工頻接地電阻要求不大于10歐姆。

2.2.5 南臺(tái)大雄寶殿、魁星閣、三清殿共用一組人工接地體，工頻接地電阻不大于4歐姆；南臺(tái)閣、云亭等2座亭閣各自采用獨(dú)立的人工接地體，受地下花崗巖地形的限制，在接地引下處采用挖深孔接地進(jìn)行散流，孔深為15m，孔徑20cm，接地電阻值不大于10歐姆。

2.2.6 清源天湖片區(qū)名州亭、觀景臺(tái)、旅游服務(wù)設(shè)施、旅游公廁共用一組人工接地體，清源洞、裴仙祠、文昌閣、總配電房、清源洞公廁共用一組人工接地體，工頻接地電阻不大于4歐姆。

2.3 均壓、等電位

2.3.1 振衣亭為混凝土仿木結(jié)構(gòu)六角亭，其混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋采取等電位接地處理。

2.3.2 彌陀巖的金屬扶手、金屬鐵梯等采取等電位連接、均壓接地處理。

2.3.3 峭壁亭位于峭壁崖，為混凝土仿木結(jié)構(gòu)亭子。其周邊均為巖石，且對(duì)地落差較大。為防止側(cè)擊雷造成跨步電壓危害，對(duì)峭壁亭設(shè)均壓環(huán)保護(hù)。

2.3.4 峭壁亭以東的鐵索橋及金屬護(hù)欄采取等電位及接地保護(hù)措施。

2.3.5 沿清源天湖四周設(shè)均壓等電位接地帶。

2.4 過(guò)電壓保護(hù)措施

雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓是通過(guò)電源線(xiàn)、饋線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)進(jìn)入建筑物的主要路徑，電壓大小隨著回路的邊緣長(zhǎng)度的增大而增大，電子設(shè)備無(wú)法耐受瞬間浪涌沖擊而受損毀。清源山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)的供電線(xiàn)路按雷電防護(hù)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)保護(hù)，所有的電源線(xiàn)路均設(shè)置過(guò)電壓防護(hù)，用電處安裝第二級(jí)過(guò)電壓防護(hù)，選用全工況狀態(tài)的電源浪涌保護(hù)器（SPD），其箝位電壓、響應(yīng)時(shí)間及通流量符合相關(guān)參數(shù)的要求。信號(hào)線(xiàn)路（電話(huà)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)）入戶(hù)端安裝信號(hào)過(guò)電壓保護(hù)器。供電電源線(xiàn)路、信號(hào)線(xiàn)路在進(jìn)戶(hù)處均采取屏蔽體兩端接地處理，屏蔽的長(zhǎng)度不小于20m。

3 工藝要求

3.1 避雷帶及其引下線(xiàn)的布設(shè)，需要搭設(shè)腳手架進(jìn)行施工，確保古建筑不受影響，保證接閃系統(tǒng)與古建筑原有物件相協(xié)調(diào)。

3.2 根據(jù)實(shí)際情況對(duì)新增接閃裝置進(jìn)行上色及防腐處理，確保原有建筑物的風(fēng)貌。

3.3 金屬構(gòu)件焊接處嚴(yán)格做好防腐處理。

3.4 為確保雷電防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)效果，浪涌保護(hù)器推薦采用參數(shù)高、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。

4 實(shí)施措施

4.1 由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜，方案中大量開(kāi)挖地溝設(shè)置地網(wǎng)，影響景觀和植被，施工變更為用挖坑設(shè)地網(wǎng)，避免跨步電壓，更為科學(xué)。

4.2 景區(qū)范圍大，完全保護(hù)難度大，考慮重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象裝設(shè)避雷針，避雷針考慮自身的穩(wěn)固性。

4.3 供電線(xiàn)路做屏蔽保護(hù)，盡可能做獨(dú)立地網(wǎng)。

4.4 雷電防護(hù)設(shè)施設(shè)置警示牌，以防游客不慎觸摸。

5 結(jié)束語(yǔ)

5.1 歷經(jīng)多年雷雨季節(jié)，清源山風(fēng)景名勝區(qū)未出現(xiàn)雷擊損毀狀況，雷電防護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行良好。清源山風(fēng)景區(qū)古建筑雷電防護(hù)系統(tǒng)工程的施工，采用屏蔽、接地保護(hù)以及等電位連接等綜合雷電防護(hù)技術(shù)，避雷帶架設(shè)與古建筑外觀協(xié)調(diào)和諧，接地電阻經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)收符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。2012年8月至9月，福建省氣象局、福建省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局組成聯(lián)合檢查組，對(duì)福州、寧德、泉州等地防雷工作進(jìn)行抽查，清源山風(fēng)景區(qū)把防止和避免雷電災(zāi)害作為安全生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，按章辦事，定期檢測(cè)，積極排查和整改隱患，防雷安全工作落實(shí)到位，得到氣象、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理等部門(mén)的肯定和表?yè)P(yáng)。

5.2 清源山風(fēng)景名勝區(qū)作為國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)，始終把游客的人身安全、古建筑擺在景區(qū)雷電防護(hù)措施的首位。鑒于清源山風(fēng)景名勝區(qū)雷電防護(hù)工程建設(shè)取得了較為成功的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，清源山風(fēng)景名勝區(qū)管委會(huì)今年將結(jié)合數(shù)字景區(qū)的建設(shè)，會(huì)同氣象部門(mén)著手進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)清源山風(fēng)景名勝區(qū)雷電預(yù)警系統(tǒng)，增加主動(dòng)雷電防御方案，提供半個(gè)小時(shí)以上的雷電閃擊預(yù)警信息，及時(shí)疏導(dǎo)游客到有雷電防護(hù)設(shè)施的建筑物里防護(hù)，對(duì)景區(qū)內(nèi)游客、工作人員和古建筑進(jìn)行全面、綜合防護(hù)，完善清源山風(fēng)景名勝區(qū)雷電防護(hù)系統(tǒng)。