关于高速铁路综合接地的探讨.docx

关于高速铁路综合接地的探讨 【摘 要】高速铁路在国内全面展开，综合接地技术在高速铁路中的应用才刚刚开始，针对部分岩石路堑地段因为地质原因，导致接地体单点测试电阻过大而不合格的问题，结合沪昆客专的建设提出一些借鉴方案供各方参讨，以期达到既满足综合接地体电阻测试值要求，从而确保高铁运营安全，又能达到投入成本低的目标 【关键词】高速铁路；综合接地；方案 引言 随着高速铁路在国内的飞速发展，综合接地系统在高速铁路中开始全面推广，而铁路沿线的控制设备均要求就近接入铁路综合接地系统，以便形成等电位体线路中的桥梁、隧道、路基段的结构物均设置接地端子，连入综合接地系统为线路沿线的设备提供等电位接地体，但某些接地体因为地质原因，可能达不到规范要求的接地电阻值要求，本文即从此方面提出一些解决方案 1.工程概况 沪昆客运专线是我国主要客运专线之一，是华东、中南、西南地区的客运通道，对于缓解既有沪昆通道运输能力紧张，促进沿线地区经济发展具有重要的意义，我单位承建的HKJX1标段处于江西省的最东面，与浙江省相连，地貌主要为丘陵地段，标段线路全长72.61km，其中桥台数量为1387个，隧道16处共10.2km，路基58段总计全长12.6 km，接地体达数千个。

2.接地体的选择及接地电阻值标准 桥梁、隧道地段的接地体的单点接地电阻一般均能满足规范要求，但路基段接触网基础的接地体，因为地质及路基A、B填料深度较厚的原因，有些地段很难满足规范要求，需要采取措施解决电阻值超标的问题如在岩石地段，因为节理发育不充分，会导致实际测试的接地电阻值超标，一般情况能达到30Ω左右或者更高，故需要采取措施解决路基段接地体的单点电阻测试超标问题 2.1 设计院给定的解决方案 为解决路基段接触网基础作为接地体电阻超标的问题，设计院给出了两种方案一、接触网基础施工时，在接触网基础开挖后在其基底底部开挖小坑（15*15*40，单位：cm），采用降阻剂（配合比为，降阻剂：水=1：0.5-1）制作接地体，并在其中预埋钢筋与接触网基础的接地钢筋相连接二、在上述方法不能满足要求时，在接触网基础旁边增加铺助接地极，以确保接地体的单点电阻测试满足设计要求 2.1.1 采用降阻剂方案 按采用降阻剂制件接地极的方案，我们在合山隧道进口段的路堑地段进行了试验，此地段地质为黄褐色砂岩，巨厚层状构造，强风化至弱风化，土壤导电性不好，接触网基础按降阻剂方案施工完毕后，测试结果显示接触网基础的电阻值仍然超标，电阻值实测为8Ω，说明因为地质原因，采用降阻剂方案不能从根本上解决问题。

2.1.2 增加辅助接地极方案 采用增加辅助接地极方案时，采用在接触网基础旁边打孔的方法，并在孔内放入镀锌钢管或角钢方案作为接地极在地质不良地段，有的接触网基础的辅助接地极的深度达到20m，且采用双孔的方案才确保单点电阻测试满足设计要求，每处投入的费用高达1-2千元左右我们在现场实际施作一根20m的钢管后，实测其电阻为3.8Ω， 采用理论计算复核： 垂直接地体的接地电阻计算： 当L>>d时 ρ：土壤电阻率，单位：Ω・m，现场表层为砂质土，下为砂岩，故一般情况下为100 l ：接地体的长度，单位：m d ：接地体的直径或者等效直径，单位：m 钢管，外径的1.2分之一就是其等效直径，现场用5cm的钢管，即等效直径为0.042m 故R=100/（2*3.14*20）*ln（4*20/0.042） =6Ω 与现场测试基本相符 2.1.3 充分利用设计既有接地极方案 我们在试用了上述两种方案后，在考虑其施工的费用及工期后，感觉其方案均不理想，经现场考看，决定利用路堑两侧既有路基构筑物中的钢筋作为接触网基础的辅助接地体，经现场测试，矩形水沟中的钢筋[1]作为路基段接触网基础的辅助接地体，其电阻值测试能满足设计要求。

其水沟断面中的钢筋布置示意图如图1： 纵向钢筋的断面总面积： A=（3.14*3*3）*11+（3.14*4*4）*2=411mm2 按上所述，其纵向钢筋并联后的截面积为411mm2，大于200mm2，在水沟截面内增加一根Ф16箍筋，并将其与纵向钢筋间按综合接地焊接要求进行焊接，这样水沟内的钢筋就形成一个辅助接地体之后再用Ф16的钢筋将此辅助接地体引至接触网基础处，与接触网基础内的接地钢筋进行焊接，就达到将水沟内的钢筋作为接触网立柱基础辅助接地体的作用，再对接触网基础与辅助接地体间Ф16的钢筋进行砼包裹保护 路堑地段矩形水沟断面示意图 其理论电阻值计算如下： 水平接地体的接地电阻值计算： ρ：土壤电阻率，单位：Ω・m，现场表层为砂质土，下为砂岩，故一般情况下为100 l ：接地体的长度，单位：m，水沟钢筋长度取20米 h ：水平接地体的埋深，单位：m，现场取0.5米 A：水平接地体的形状系数，水沟纵向钢筋为一字形，故取零 d ：接地体的直径或者等效直径 单位：m， 现场采用钢筋，即其钢筋直径即为等效直径，即0.006m。

单根6mm钢筋的电阻为： R=100/（2*3.14*20）*（ln（20*20/（0.5*0.006）+0）=9.4Ω 单根8mm钢筋的电阻为： R=100/（2*3.14*20）*（ln（20*20/（0.5*0.006）+0）=9.2Ω 11根6mm的钢筋及2根8mm的钢筋并联后的电阻为： 1/R总=1/R1+1/R2 R总=1/（11/9.4+2/9.2）=0.72Ω 与现场测试基本相符 经现场实际测试，水沟内的钢筋网作为辅助接地体的单点接地电阻值一般均小于4Ω，在与接触网基础中的钢筋进行并联后，接触网基础的单点电阻测试均满足设计要求，故即采用上述方案 在路堑地段，尤其是岩石地段，一般接地体的电阻均易超标，因此就要考虑增加辅助接地体而路堑地段在设计时会考虑尽量少占耕地，一般均设置矩形水沟，沪昆客专的矩形水沟在设计中配置有钢筋，且配置的钢筋能满足作为接地体的钢筋截面要求，故可作为接地体进行利用按铁路综合接地系统图中的设计原则第2条，“要充分利用沿线桥梁、隧道、路基地段构筑物设施内的接地装置作为接地体，形成低阻等电位综合接地平台”[2]的原则，矩形水沟可作为综合接地系统的接地体进行利用，从而解决路堑地段接触网基础作为接地体电阻测试超标的问题。

3.经济效益与工期情况比较 表1 施工新的辅助接地极增加的费用（每处） 序号 项目 单位 数量 单价（元） 费用（元） 备注 1 钻孔 m 20 100 2000 2 Ф50镀锌钢管 m 20 18 360 合计 2360 表2 利用既有水沟接地极增加的费用（每处） 序号 项目 单位 数量 单价（元） 费用（元） 备注 1 Ф16连接钢筋 m 5 8 40 2 增加Ф16的箍筋 m 2.6 8 21 增加的箍筋数量 3 Ф16焊接弯曲筋 m 3.2 30 96 增加的钢筋及焊接费用 合计 157 采用水沟内的钢筋作为接地体的方案后，在施工中较重新加做接地极的工期大大缩短，此方案也不影响路基其他工作的展开，且每处的辅助接地极投入的费用相对上述增加辅助接地极方案节省更多的成本，其对比情况如表1，表2 4.结束语 路堑中的水沟作为综合接地系统的接地体，或增加铺助接地体的方案能解决岩石路基段接触网基础单点测试电阻超标的问题，但在后期的电阻单点复测中也发现另一个问题，在外界雨水的影响下，其接地电阻值的情况在变化，即土壤中的含水率变化会影响接地电阻的实际值。

在岩石路堑地段，接地体的单点电阻测试因为地质原因一般难以满足设计要求，而高速铁路为确保高边坡的稳定，一般均设计了抗滑桩或其它加固措施，且其都有较大的埋深，其中也有大量的钢筋，如果在设计或施工中能提前考虑地质对接地体电阻值的影响，将其作为该路基段的接地体，那么路基段接地体电阻超标的问题将会有极大的改观 参考文献： [1]中铁第四勘察设计院集团有限公司，路基工程设计详图集，2010，150 [2]中国中铁二院工程集团有限责任公司，铁路综合接地系统图，通号（2009）9301，01gg-05gg 作者简介： 李户民：男，2003.07西南交通大学毕业，工程师，专业技术领域或研究方向：铁道工程第 7 页 共 7 页。