CN212277424U - 一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，该地铁综合接地网系统包括：围护结构、扁铜、水平接地体、结构预埋钢板、接地母排、电缆和接地扁铜；所述围护结构为四周封闭的长方体状，在该围护结构内安装有若干竖向主钢筋，沿该围护结构内侧一圈预埋水平接地体，围护结构内侧连接有若干扁铜，扁铜一端焊接所述竖向主钢筋，扁铜另一端焊接水平接地体，在该水平接地体内侧通过接地扁铜焊接结构预埋钢板，竖直方向上的结构预埋钢板与接地母排通过电缆连接。本实用新型的有益效果是：节省了材料、简化了施工工序、大大降低了施工难度、节省了施工工期，降低了降水深度使得地铁站周边建筑的结构更稳定，适应性更强。

Description

一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统

技术领域

本实用新型涉及地铁领域，具体涉及地铁接地网领域，尤其涉及一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统。

背景技术

目前，地铁车站综合接地装置一般由垂直接地极、水平接地极和接地引入线以及接地母排构成。其传统做法是在车站底板下敷设综合接地网，一般水平接地体采用50×5mm紫铜排间隔5m竖放敷设，贯穿整个车站，外围再敷设一圈将各点焊接起来形成网状，然后在环行水平接地体上每间隔约10m的位置打孔安装垂直接地体，一般埋深3m。

但是在地质条件比较恶劣或地质情况比较复杂的地区，可能会出现不具备传统做法的敷设条件的情况，比如，施工工艺要求对垂直接地极与孔壁间的空隙要进行土壤回填，以保证垂直接地极与土壤充分接触；然后进行沟槽的回填，对开挖的不含石头的土壤沟槽，可用原土回填，但对于开挖的含石头的土壤或岩石沟槽，需另用纯土进行回填并分层夯实。特别是在南方地区，往往是地质复杂、多地下水，非常不利于车站的土建施工。在不同地域会遇上各种不同的土质结构，开挖沟槽、钻孔打洞是一件非常费时费力的工作，而且施工工艺要求对垂直接地极与孔壁间的空隙要进行土壤回填，以保证垂直接地极与土壤充分接触；然后进行沟槽的回填，对开挖的不含石头的土壤沟槽，可用原土回填，但对于开挖的含石头的土壤或岩石沟槽，需另用纯土进行回填并分层夯实。这样一来又会大大增加施工的工作难度和工作量。

除此之外，车站综合接地传统做法是在车站基坑开挖完成之后开始安装接地装置，只有等每阶段或者所有接地极都安装好了之后才能开始车站底板的施工，安装工序包括：1.沟槽开挖；2.垂直接地极安装孔钻孔；3.安装接地装置；4.沟槽及孔洞回填；5.接地引入线的防水及绝缘处理。由于施工工序比较复杂，且基本不能与其他土建工作同时进行，对于整个车站的施工进度尤为不利。

目前，应用于地铁站内的传统型综合接地系统的构建方法一般是在地铁站结构底板下的土壤中，按5米的间隔，打入长度为2.5米的人工垂直接地体矩阵后，将人工垂直接地体的上端部与5×5米的网格节点结构的人工水平接地体进行焊接，从而形成主要由垂直接地体矩阵和水平接地体构成的传统型综合接地系统。但由于上述应用于地铁站内的传统型综合接地系统需在地铁站结构底板下等距离埋设有长度2.5米人工垂直接地体，导致地铁站结构的降水深度大幅增加，而深度降水会影响地铁站周边建筑的结构稳定，尤其是对于地质条件差的地段，施工时的安全隐患更大。而且，人工垂直接地体的埋设还会提高地铁站接地系统的建造成本。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，主要利用接地扁铜与围护结构中的钢筋相连作为自然接地体，取消了常规地铁车站接地方案中的垂直接地体和水平均压带的设置，降低了施工难度。环绕围护结构的水平接地体通过扁铜与围护结构中的钢筋焊接，水平接地体内侧焊接引出接地扁铜至结构预埋钢板，通过结构预埋钢板与接地母排直接电缆连接。由于利用了围护结构中埋深的钢筋，该方案降低了结构降水深度并能具有良好的接地效果。

该地铁综合接地网系统包括：围护结构、扁铜、水平接地体、结构预埋钢板、接地母排、电缆和接地扁铜；

所述围护结构为四周封闭的长方体状，在该围护结构内安装有若干竖向主钢筋，沿该围护结构内侧一圈预埋水平接地体，围护结构内侧连接有若干扁铜，扁铜一端焊接所述竖向主钢筋，扁铜另一端焊接水平接地体，在该水平接地体内侧通过接地扁铜焊接结构预埋钢板，结构预埋钢板与接地母排通过电缆连接。

进一步地，所述围护结构为围护桩。

进一步地，所述围护结构为连续墙。

进一步地，所述水平接地体为长方体状，该长方体状四周封闭。

进一步地，还包括

圆钢和螺栓；所述结构预埋钢板采用150×150×10钢板，主钢筋焊接于

圆钢底端，

圆钢在焊缝一处至少与两根主钢筋双向焊接，焊缝一的高度不小于6mm；结构预埋钢板下表面焊接于

圆钢顶端，结构预埋钢板上表面焊接有接地扁铜，焊缝二的高度不小于6mm；结构预埋钢板与电缆通过结构预埋钢板中间位置上安装的螺栓连接，从而实现结构预埋钢板与接地母排互连。

进一步地，所述竖向主钢筋的直径为25mm。

进一步地，所述水平接地体每隔10-20m，通过扁铜与竖向主钢筋焊接在一起，作为该地铁综合接地网系统的自然接地体。

进一步地，所述水平接地体预埋在结构预埋钢板下面500mm处位置。

进一步地，所述接地扁铜和扁铜均采用50×5mm扁铜，水平接地体与扁铜T 型焊接，以实现水平接地体与竖向主钢筋的连接。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

1)适应性更强：在传统方法所不能够适应的一些特殊情况或者恶劣环境时，该地铁综合接地网系统能够较好地适用；因为地下车站的结构形式是基本固定的，所以无论是明挖或者暗挖，车站围护结构是必不可省的环节；因此，无论在什么恶劣环境和复杂的地质条件下，只要有围护结构，就可以采用该地铁综合接地网系统来解决问题，所以它的适应性更强。

2)节省了材料：传统做法不但需要大量的紫铜排作为水平接地体，而且需要大量的紫铜管来作为垂直接地体；相较于此，本实用新型中利用围护结构作为车站综合接地载体的方式就节省了所有用来做垂直接地体的紫铜管，同时可以减少部分作水平接地紫铜排的数量。

3)简化了施工工序：传统做法中包括了沟槽开挖、垂直接地极安装孔钻孔、安装接地装置、沟槽及孔洞回填、接地引入线的防水、绝缘处理在内的五个步骤；该地铁综合接地网系统中取消了垂直接地极安装孔钻孔和此部分土壤回填的步骤。

4)大大降低了施工难度：传统做法中为敷设水平接地极需要大量沟槽开挖的工作，要根据设计安装位置测量、画线定位，用人工或机械开挖，这个过程相当的繁琐费力，该地铁综合接地网系统因为主要利用围护墙结构钢筋，所以大量的工作改为了接地扁铜、扁铜与围护墙钢筋之间的相互焊接，施工难度大大降低；尤其对于安装垂直接地体需要钻孔，其中还包括了对土壤情况好坏的判断，进而对钻孔机械的选择，施工操作，土壤回填等等，这些工序都可省去，施工难度也大大降低。

5)节省了施工工期，有利于施工进度的控制：传统做法由于工序复杂，对施工工艺要求较高，特别在地质情况较为复杂的地区施工的难度较大，该地铁综合接地网系统由于对施工工序有所简化、施工难度有所降低，因而大大缩短了本身做综合接地的施工工期；而且对于用水平接地体与围护结构内主钢筋焊接的过程不影响土建做车站主体结构底板，所以对整体施工进度的把握更加有利；根据实验可知，采用本实用新型中所公开的地铁综合接地网系统，平均每个车站能够节省近1个半月的时间。

6)效果更优于传统的做法：理论上由于利用围护墙内钢筋，其钢筋密度远大于人工敷设接地极的密度，其最终效果也将优于传统做法。实际中，经过一系列实验可知，该方案所测得的接地数据要优于传统的接地方案车站的所测数据。同时该方案实现了换乘节点两车站的接地网互连，即便两车站土壤电阻过高通过互连也可以降低整体综合接地网的电阻使其达标。尤其是不同期施工的车站，通过该方案的接口预留，也可实现不同期施工车站的接地网互连。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统的示意图；

图2是本实用新型实施例中图1中的1A节点处的结构放大图；

图3是本实用新型实施例中图1中的2B节点处的结构放大图；

图4是本实用新型实施例中围护结构100为围护桩时图1中的3C节点处的结构放大图；

图5是本实用新型实施例中围护结构100为连续墙时图1中的3C节点处的结构放大图；

图6是采用传统接地网换乘时的实施示意图；

图7是本实用新型实施例中同期施工时该地铁综合接地网系统实施示意图；

图8是本实用新型实施例中不同期施工时该地铁综合接地网系统实施示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统。

请参考图1-5，图1是本实用新型实施例中一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统的示意图，图2是本实用新型实施例中图1中的1A节点处的结构放大图，图3是本实用新型实施例中图1中的2B节点处的结构放大图，图 4是本实用新型实施例中围护结构100为围护桩时图1中的3C节点处的结构放大图，图5是本实用新型实施例中围护结构100为连续墙时图1中的3C节点处的结构放大图，该地铁综合接地网系统具体包括：围护结构100、扁铜101、水平接地体102、结构预埋钢板103、接地母排104、电缆105、接地扁铜106及

圆钢111和螺栓112；

所述围护结构100和水平接地体102均为长方体状，且长方体状四周封闭，上下不封闭，水平接地体102位于所述围护结构100内，且与所述围护结构100 间隔一定距离。所述围护结构100具体为围护桩或连续墙，在该围护结构100 内安装有若干竖向主钢筋110，竖向主钢筋110垂直于地面，该竖向主钢筋110 的直径为25mm；沿该围护结构100内侧预埋一圈水平接地体102，该水平接地体102每隔10-20m，便通过扁铜101与竖向主钢筋110焊接在一起，作为该地铁综合接地网系统的自然接地体；本实施方式中，水平接地体102每隔15m与竖向主钢筋110焊接一次。

围护结构100内侧连接有若干扁铜101，扁铜101一端焊接所述竖向主钢筋 110，扁铜101另一端焊接水平接地体102，在该水平接地体102内侧焊接引出接地扁铜106的一端，接地扁铜106的另一端焊接于结构预埋钢板103，结构预埋钢板103与接地母排104通过电缆105连接，本实施例中，采用了4个结构预埋钢板103。接地母排104包括第一接地母排和第二接地母排，所述第一接地母排与其中2个结构预埋钢板103通过电缆105连接，用于连接强电；所述第二接地母排与剩下的2个结构预埋钢板通过电缆105连接，用于连接弱电，所述结构预埋钢板103采用150mm×150mm×10mm钢板。

在水平接地体102内布置的有钢筋混凝土柱或墙120，该钢筋混凝土柱或墙120垂直于地面，钢筋混凝土柱或墙120内的主钢筋121焊接于

圆钢111底端，围护结构100为连续墙时，

圆钢111在焊缝一114处至少与两根主钢筋 121双向焊接，焊缝一114的高度不小于6mm，焊接完毕后，打磨焊瘤，保证焊缝平整光滑，刷三道防锈漆，焊缝不得外露；结构预埋钢板103下表面焊接于

圆钢111顶端，结构预埋钢板103上表面焊接有接地扁铜106，该接地扁铜106 穿过地铁站室内地面埋入地下，并在地面穿过处安装止水环123。焊缝二113的高度不小于6mm，焊接完毕后，打磨焊瘤，保证焊缝平整光滑，刷三道防锈漆，焊缝不得外露；结构预埋钢板103与电缆105通过结构预埋钢板103中间位置上安装的螺栓112连接，从而实现结构预埋钢板103与接地母排104互连。

所述水平接地体102预埋在结构预埋钢板103下面500mm处位置。

所述水平接地体102、接地扁铜106和扁铜101均采用50mm×5mm扁铜，水平接地体102与扁铜101T型焊接，以实现水平接地体102与竖向主钢筋110 的连接。

围护结构100为围护桩时，扁铜101与竖向主钢筋110的连接方式如图4所示，位于迎土侧和基坑侧接触处的竖向主钢筋110外侧布置一圈横向箍筋130，横向箍筋130外围设置有钻孔灌注桩131，横向箍筋130外侧焊接扁铜101，从而实现竖向主钢筋110与扁铜101的连接。

围护结构100为连续墙时，扁铜101与竖向主钢筋110的连接方式如图5所示，在迎土面的开挖面处通过H型钢140连接连续墙，扁铜101与竖向主钢筋 110存在焊缝141，扁铜101与连续墙内的竖向主钢筋110焊接连接。

水平接地体体施工完成后需要测量自然接地体的接地电阻值是否符合设计要求；若是，则施工完成；若否，则需要进行调整，直到接地电阻值符合设计要求。

图6是采用传统接地网换乘时的实施示意图，接地电缆107穿二层车站的站台板下,互通两端独立接地网。在传统接地网方案中，当换乘车站换乘形式为通道换乘或者平行换乘时，通常换乘车站各独立设置接地网；当车站为L型换乘时，不同线路的车站接地方案与单个车站接地方案差别不大，只是在设置接地网时车站换乘端的端头不再敷设接地网；针对T型换乘和十字换乘地铁的接地方案两条线的接地网也多为独立设置，中间若有换乘线路隔断，此时多通过电缆引入板下从而贯通两端设置的接地网。

而本实用新型公开的地铁综合接地网系统的具体实施方式如图7-8所示，图 7是本实用新型实施例中同期施工时该地铁综合接地网系统实施示意图，水平接地体通过50mm×5mm的扁通101间隔15m与围护结构100(即围护桩或连续墙)焊接一次，171为敷设于二层车站底板下的水平接地体，170为在换乘站两条线路围护结构的交界处焊接使得不同线路的水平接地体焊接到同一围护桩或地连墙上，172为敷设于三层车站底板下的水平接地体。图8是本实用新型实施例中不同期施工时该地铁综合接地网系统实施示意图，水平接地体通过50mm× 5mm的扁通101间隔15m与围护结构100(即围护桩或连续墙)焊接一次，181 为前期施工时敷设于二层车站底板下的水平接地体，182为前期施工时预留敷设于三层车站底板下的水平接地体，183为后期施工时敷设于三层车站底板下的水平接地体，180为不同期施工时后期需破拆的围护桩范围，A点为后期敷设水平接地体183时与前期预留水平接地体182的交点。

针对围护结构同期施工的接地方案设计，可通过围护结构实现相关换乘节点的接地网互连，此时接地网相当于彼此车站的外引接地网，可有效避免其中一个车站接地网电阻过大超标的情况。对于T型换乘和十字换乘的车站，相较于换乘站的常规接地方案，则无需设置引入线来连接两端接地网。对于L型换乘的车站，可通过本实用新型公开的地铁综合接地网系统以实现两个车站接地网的互连。如图7所示，对于换乘节点车站通过两条线路围护结构交接处170相连，实现不同线路的两个车站的接地网连通，该方案相当于增大整体的接触网面积提高了接地网的可靠性，也大大缩短了施工周期。

如图8所示，针对围护结构不同期施工的接地方案设计，施工二层车站的围护桩时，需要利于围护结构敷设两个独立接地网，然后通过电缆160经二层车站的站台板下相连。三层车站预留如图所示敷设扁铜，接地网通过A点与已有围护桩相连。当后期三层车站需要施工时破除图中所示的围护桩，并通过对原预留扁铜与现敷设接地网于A点焊接，实现二三层车站的不同期施工时的接地网互连。A点延伸灰色线条为后期施工时敷设的扁铜，此时仍通过与围护桩或连续墙焊接实现自然接地的地铁接地方案。

本实用新型的有益效果是：

1)适应性更强：在传统方法所不能够适应的一些特殊情况或者恶劣环境时，该地铁综合接地网系统能够较好地适用；因为地下车站的结构形式是基本固定的，所以无论是明挖或者暗挖，车站围护结构是必不可省的环节；因此，无论在什么恶劣环境和复杂的地质条件下，只要有围护结构，就可以采用该地铁综合接地网系统来解决问题，所以它的适应性更强；

2)节省了材料：传统做法不但需要大量的紫铜排作为水平接地体，而且需要大量的紫铜管来作为垂直接地体；相较于此，本实用新型中利用围护结构作为车站综合接地载体的方式就节省了所有用来做垂直接地体的紫铜管，同时可以减少部分作水平接地紫铜排的数量；

3)简化了施工工序：传统做法中包括了沟槽开挖、垂直接地极安装孔钻孔、安装接地装置、沟槽及孔洞回填、接地引入线的防水、绝缘处理在内的五个步骤；该地铁综合接地网系统中取消了垂直接地极安装孔钻孔和此部分土壤回填的步骤；

4)大大降低了施工难度：传统做法中为敷设水平接地极需要大量沟槽开挖的工作，要根据设计安装位置测量、画线定位，用人工或机械开挖，这个过程相当的繁琐费力，该地铁综合接地网系统因为主要利用围护墙结构钢筋，所以大量的工作改为了接地扁铜、扁铜与围护墙钢筋之间的相互焊接，施工难度大大降低；尤其对于安装垂直接地体需要钻孔，其中还包括了对土壤情况好坏的判断，进而对钻孔机械的选择，施工操作，土壤回填等等，这些工序都可省去，施工难度也大大降低；

5)节省了施工工期，有利于施工进度的控制：传统做法由于工序复杂，对施工工艺要求较高，特别在地质情况较为复杂的地区施工的难度较大，该地铁综合接地网系统由于对施工工序有所简化、施工难度有所降低，因而大大缩短了本身做综合接地的施工工期；而且对于用水平接地体与围护结构内主钢筋焊接的过程不影响土建做车站主体结构底板，所以对整体施工进度的把握更加有利；根据实验可知，采用本实用新型中所公开的地铁综合接地网系统，平均每个车站能够节省近1个半月的时间。

6)效果更优于传统的做法：理论上由于利用围护墙内钢筋，其钢筋密度远大于人工敷设接地极的密度，其最终效果也将优于传统做法。实际中，经过一系列实验可知，该方案所测得的接地数据要优于传统的接地方案车站的所测数据。同时该方案实现了换乘节点两车站的接地网互连，即便两车站土壤电阻过高通过互连也可以降低整体综合接地网的电阻使其达标。尤其是不同期施工的车站，通过该方案的接口预留，也可实现不同期施工车站的接地网互连。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：包括：围护结构(100)、扁铜(101)、水平接地体(102)、结构预埋钢板(103)、接地母排(104)、电缆(105)和接地扁铜(106)；

所述围护结构(100)为四周封闭的长方体状，在该围护结构(100)内安装有若干竖向主钢筋(110)，沿该围护结构(100)内侧一圈预埋水平接地体(102)，围护结构(100)内侧连接有若干扁铜(101)，扁铜(101)一端焊接所述竖向主钢筋(110)，扁铜(101)另一端焊接水平接地体(102)，在该水平接地体(102)内侧通过接地扁铜(106)焊接结构预埋钢板(103)，结构预埋钢板(103)与接地母排(104)通过电缆(105)连接。

2.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述围护结构(100)为围护桩。

3.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述围护结构(100)为连续墙。

4.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述水平接地体(102)为长方体状，该长方体状四周封闭。

5.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：还包括

圆钢(111)和螺栓(112)；所述结构预埋钢板(103)采用150×150×10钢板，主钢筋(121)焊接于

圆钢(111)底端，主钢筋(121)与

圆钢(111)底端存在焊缝一(114)，

圆钢(111)在焊缝一(114)处至少与两根主钢筋(121)双向焊接，焊缝一(114)的高度不小于6mm；结构预埋钢板(103)下表面焊接于

圆钢(111)顶端，结构预埋钢板(103)上表面焊接有接地扁铜(106)，结构预埋钢板(103)下表面与

圆钢(111)顶端、结构预埋钢板(103)上表面与接地扁铜(106)间存在焊缝二(113)，焊缝二(113)的高度不小于6mm；结构预埋钢板(103)与电缆(105)通过结构预埋钢板(103)中间位置上安装的螺栓(112)连接，从而实现结构预埋钢板(103)与接地母排(104)互连。

6.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述竖向主钢筋(110)的直径为25mm。

7.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述水平接地体(102)每隔10-20m，通过扁铜(101)与竖向主钢筋(110)焊接在一起，作为该地铁综合接地网系统的自然接地体。

8.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述水平接地体(102)预埋在结构预埋钢板(103)下面500mm处位置。

9.如权利要求1所述的一种利用围护结构自然接地的地铁综合接地网系统，其特征在于：所述水平接地体(102)、接地扁铜(106)和扁铜(101)均采用50×5mm扁铜，水平接地体(102)与扁铜(101)T型焊接，以实现水平接地体(102)与竖向主钢筋(110)的连接。

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