塔式起重機(jī)等高聳建筑機(jī)械設(shè)備防雷擊研究

姚玲云

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

雷電電流對(duì)于高聳建筑機(jī)械設(shè)備的破壞性較大，電流經(jīng)過(guò)地表時(shí)，產(chǎn)生的帶電壓能達(dá)到上百甚至上千萬(wàn)伏，既威脅施工作業(yè)人員的生命安全，又對(duì)各類金屬材料的施工機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重影響，增大安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，需重視對(duì)大型設(shè)備防雷擊作業(yè)的設(shè)計(jì)，采用科學(xué)且實(shí)用的防雷技術(shù)，以保證施工安全進(jìn)行。

1 機(jī)械設(shè)備防雷技術(shù)要求

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)中，若所使用的井字架、外用電梯、起重機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)備不在相鄰建筑或設(shè)備已設(shè)防雷裝置接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，則需按照相關(guān)規(guī)定并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)機(jī)械設(shè)備的架設(shè)高度進(jìn)行設(shè)計(jì)（表1）。

表1 高聳建筑機(jī)械設(shè)備防雷裝置安裝要求

施工現(xiàn)場(chǎng)的接地設(shè)備上若安裝電氣設(shè)施，需將EP 線重復(fù)接地，而相同電氣設(shè)備需重復(fù)接地時(shí)，可以和該設(shè)備的防雷接地一起共享接地體，但應(yīng)對(duì)電阻值進(jìn)行控制，即≤4 Ω。

設(shè)置防雷引下線時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇引下線材料。引下線為一種金屬導(dǎo)體，能夠?qū)⒔娱W器與接地裝置相互連接，在選擇材料時(shí)，應(yīng)保證其具備熱穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高和耐腐蝕等特征。一般情況下，使用有扁鋼保護(hù)的圓鋼作為優(yōu)先選擇材料，但所使用的圓鋼直徑需大于8 mm。此外，引下線需避讓行人，盡可能遠(yuǎn)離建筑出入口，且在地上2 m 到地下0.2 m 的引下線需使用圓鋼或硬質(zhì)塑料管加以保護(hù)，避免過(guò)電壓造成的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)置的防雷裝置，應(yīng)在與之相配套的引下線上設(shè)置斷接卡，其位置通常在距離地面0.4～1.9 m 處，并做好與接地設(shè)備的連接工作，處理鋼筋腳手架時(shí)，可使用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的主筋替代防雷引下線。設(shè)置其他高聳建筑機(jī)械設(shè)備防雷引下線時(shí)，可應(yīng)用設(shè)備本身的金屬結(jié)構(gòu)加以替代，但需機(jī)械設(shè)備各結(jié)構(gòu)體之間可實(shí)現(xiàn)電氣連接。

2 塔機(jī)等高聳建筑機(jī)械設(shè)備防雷擊探討

2.1 塔式起重機(jī)防雷擊技術(shù)

塔式起重機(jī)垂直運(yùn)輸建筑工程高空施工作業(yè)過(guò)程中所需的施工材料，為保證塔機(jī)安全運(yùn)行，規(guī)避雷擊引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，就需為此設(shè)備設(shè)置防雷引下線，由于塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)為金屬材料，因此可將設(shè)備本身視為引下線。為保證起重機(jī)能夠達(dá)到預(yù)期防雷接地效果，便需將塔機(jī)的防雷接地裝置與導(dǎo)軌焊接在一起，并對(duì)接地電阻值進(jìn)行合理控制，最高不得超過(guò)10 Ω。在確定塔機(jī)防雷保護(hù)范圍時(shí)，應(yīng)采用滾球法完成，并在知曉防雷保護(hù)范圍后，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對(duì)防雷接地與重復(fù)接地進(jìn)行設(shè)置，在此期間，嚴(yán)禁在塔機(jī)上同時(shí)安裝多個(gè)避雷針。鋪設(shè)工程基礎(chǔ)地板鋼筋，完成鋪設(shè)作業(yè)后，便可將基礎(chǔ)地板的上、下兩根主筋和塔吊柱腿位置處的鋼筋看做成防雷引下線，達(dá)到防雷接地的目的。

設(shè)置軌道式塔機(jī)接地裝置時(shí)，需同時(shí)滿足3 點(diǎn)要求：①軌道兩端應(yīng)分別設(shè)置一組接地裝置；②采取電氣連接方式，對(duì)軌道接頭進(jìn)行連接，使用環(huán)形電氣連接形式處理兩條軌道端部；③一般情況下，軌道式塔機(jī)需較長(zhǎng)的軌道作為支撐，為保證設(shè)備的有效且安全運(yùn)行，并達(dá)到抵御雷害的目的，則需在軌道上每間隔30 m的部位設(shè)置一組接地裝置[2]。

塔機(jī)防雷啟示：①當(dāng)前建筑施工現(xiàn)場(chǎng)使用的塔機(jī)與其他高聳建筑機(jī)械設(shè)備需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范中的實(shí)際要求對(duì)防雷問(wèn)題進(jìn)行處理，同時(shí)將規(guī)范內(nèi)容作為依據(jù)，展開機(jī)械設(shè)備防雷裝置的設(shè)計(jì)與安裝工作，對(duì)于設(shè)備本身金屬結(jié)構(gòu)之間連接不滿足電氣連接要求的機(jī)械，需使用專用導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)接閃器與接地體之間的連接；②為避免感應(yīng)雷引發(fā)的二次雷擊問(wèn)題，需在塔機(jī)開關(guān)箱和駕駛室內(nèi)分別設(shè)置電源避雷浪涌保護(hù)器，以此從根本上處理電源線、控制線等屏蔽問(wèn)題；③將防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃到塔機(jī)總設(shè)計(jì)工作中，制定相應(yīng)的規(guī)范，將塔機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)維工作委托給生產(chǎn)商，降低用戶生產(chǎn)期間的整體難度，其他高聳建筑機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)也可按照上述方式進(jìn)行，既能夠提高設(shè)備質(zhì)量，保證建設(shè)項(xiàng)目的有序、穩(wěn)定進(jìn)行，又可以降低甚至是規(guī)避由雷害引發(fā)的安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目安全推進(jìn)的目的；④預(yù)防球形雷時(shí)，可在塔機(jī)駕駛室的窗戶上安裝金屬網(wǎng)，以屏蔽雷電，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠接地；⑤要求機(jī)械設(shè)備操作人員明確設(shè)備安全操作規(guī)范要求，避免人為因素引發(fā)設(shè)備故障，雷雨天氣盡可能不展開施工作業(yè)，且設(shè)備操作人員不得在駕駛室內(nèi)避雨，以此規(guī)避防雷措施不到位而發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 室外提升電梯的防雷擊技術(shù)

在室外提升電梯的頂部設(shè)置避雷針，并根據(jù)電梯高度確定避雷針的長(zhǎng)度，一般控制在1～2 m，若避雷針材料為圓鋼鋼筋，其直徑應(yīng)大于16 mm，如果將鋼管作為室外提升電梯避雷針，需保證鋼管直徑不大于25 mm。設(shè)置電梯防雷引下線時(shí)，可充分借助提升電梯本身的金屬結(jié)構(gòu)，做好電梯底端接地裝置的連接工作，在避雷針、接地裝置與電梯的協(xié)同作用下，構(gòu)成一個(gè)完整的防雷裝置，達(dá)到抵御雷擊的效果。設(shè)計(jì)提升電梯重復(fù)接地與防雷接地時(shí)，應(yīng)保證二者共享相同接地體，但在安裝外用電梯電源時(shí)，需為每個(gè)電源配置一個(gè)供電電源箱，同時(shí)為電源箱安裝控制電梯提升的漏電保護(hù)器裝置，做好配電箱內(nèi)部的接電線的壓接工作，并對(duì)此項(xiàng)工作展開全方位檢查，以保證接地線壓接的可靠性、牢固性。還需對(duì)接地電阻值進(jìn)行控制，最高不得大于4 Ω，為設(shè)備的良好接地提供安全保障。

2.3 井字架與龍門架防雷擊技術(shù)

井字架體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)靈活、搭設(shè)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是建筑工程中最常用到的高聳機(jī)械設(shè)備之一（圖1）。龍門架用于搬運(yùn)施工設(shè)備或執(zhí)行倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出貨工作，也是材料運(yùn)輸和待維修重型設(shè)備起吊的關(guān)鍵設(shè)備。實(shí)際施工時(shí)，為保證井字架與龍門架的安全且連續(xù)運(yùn)作，避免雷災(zāi)對(duì)設(shè)備造成的干擾，需在各設(shè)備上方設(shè)置避雷針，合理控制避雷針長(zhǎng)度，一般不超過(guò)2 m。避雷針的材料與直徑設(shè)計(jì)要求與室外提升電梯設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相一致，做好設(shè)備與防雷接地裝置的連接工作，對(duì)接地裝置的接地電阻值進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求其始終控制在10 Ω以下。

圖1 建筑工程井字架設(shè)施

2.4 建筑設(shè)備基礎(chǔ)防雷設(shè)施的安裝

建筑設(shè)備的防雷設(shè)施主要包括設(shè)備外部防雷設(shè)計(jì)、接閃器、引下線、接地裝置四類。

（1）外部防雷設(shè)計(jì)。其主要預(yù)防側(cè)擊雷與直擊雷對(duì)高聳機(jī)械設(shè)備造成的傷害，是建筑工程施工期間防雷工程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是開展設(shè)備防雷工作最為重要的任務(wù)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需依托于設(shè)備本身所呈現(xiàn)出的金屬鋼筋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此獲得更為有效的防雷效果。

（2）接閃器。該種防雷裝置共有3 種類型，即避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)格，通常情況下，接閃器會(huì)被安裝在建筑頂部，以起到引雷、截獲閃電的作用，并在建筑本身鋼筋結(jié)構(gòu)的依托下，將產(chǎn)生的雷電電流引入地下。

（3）引下線。此防雷設(shè)施的防雷原理是借助避雷針接收雷電電流，通過(guò)引流線路，將電流傳輸至接地裝置中，從而達(dá)到防雷目的。一般來(lái)說(shuō)，可以將鋼筋或建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的混凝土主筋視為引下線，而建筑機(jī)械設(shè)備的引下線則為設(shè)備本身。但這種防雷措施的實(shí)現(xiàn)較為困難，若塔機(jī)或其他設(shè)備表層出現(xiàn)大面積磨損現(xiàn)象，使其自身金屬結(jié)構(gòu)被破壞，不僅達(dá)不到防雷效果，還極易引發(fā)安全事故，因此不常使用[3]。

（4）接地裝置。充分利用建設(shè)項(xiàng)目中所使用的機(jī)械設(shè)備自身自然垂直接地體，而水平接地體由設(shè)備結(jié)構(gòu)底梁主筋代替，主筋數(shù)量應(yīng)多于2 根，做好各主筋的焊接連通工作，以保證接地體的防雷接地效果得到發(fā)揮。采取上述方式構(gòu)成的接地裝置，其接地網(wǎng)的接受沖擊接地電阻值應(yīng)控制在1 Ω 以下，若達(dá)不到此要求，則需采取人工的方式，在外引接地線處設(shè)置接地體。

針對(duì)建筑高聳機(jī)械設(shè)施需制定有效的防雷感應(yīng)措施，由于建設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)械設(shè)備大多為金屬材料，如塔機(jī)、龍門架等，且各設(shè)備的構(gòu)架、機(jī)件和現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的管道工程也屬于金屬物，因此，需在設(shè)備的防直擊雷接地裝置和各金屬機(jī)械設(shè)備的保護(hù)裝置上設(shè)置與之相匹配的接地裝置，以達(dá)到雷電感應(yīng)目的，從根本上起到防雷的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

高聳建筑施工期間，為避免機(jī)械設(shè)施遭受雷害，就需做好防雷設(shè)計(jì)，重視防雷技術(shù)的應(yīng)用，提高機(jī)械設(shè)備和建筑本身綜合性雷災(zāi)抵御能力，保證大規(guī)模建筑施工過(guò)程中，各類機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)作，為施工有序且安全進(jìn)行提供保障，實(shí)現(xiàn)建設(shè)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。