标准组合式外电防护架施工技术研究

章旭波

宁波市建设集团股份有限公司 浙江 宁波 315000

近年来，伴随着我国城市化建设面积和城市常住人口的不断增加，新建住宅工程不断涌现，特别是老城区改造项目，新建住宅工程位于拥挤的老城区，施工场地狭小，作业面距离原有城市电网安全距离满足不了JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》要求的问题尤为突出，不仅给临近变电设施、城市电网带来了安全隐患，还给现场施工带来了一定的危险性。高压输电线和高压配电装置周围存在着强大的电场，处在此电场内的导体会因静电感应作用而出现感应电压，当人们触及这些带有感应电压的物体时，就会有感应电流通过人体流向大地而使人受到电伤害。研究表明，人体对高压电场下的静电感应电流的反应更加灵敏，0.1～0.2 mA的感应电流通过人体时，即使未触及被感应物体，人也会有明显的针刺感。根据JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》4.1.6条规定，当达不到该规范4.1.2和4.1.4条中的规定时，必须采取绝缘隔离防护措施，并应悬挂醒目的警告标志。施工现场一般采取钢管毛竹架作为防护架，但这种防护架操作复杂、连接节点薄弱、稳定性较差，且周转率低、成本高。在原建设部编写的《建设施工安全检查标准实施指南》中有以下阐述：“在施工现场一般采取搭设防护架，其材料应使用木质等绝缘材料，当使用钢管等金属材料时，应做良好的接地。”该条文为采用“金属架体＋绝缘材料＋接地”的防护架体提供了可能，我公司发明标准组合式外电防护架，在保证安全施工的前提下取得了良好的经济效益。本文以浙江省余姚市某项目为例，阐述该标准组合式外电防护架的设计和构造特点，并简单描述了施工方法[1-11]。

1 工程概况

背景项目位于余姚市凤山街道，阳明东路北侧、中山北路西侧、宪卿第路南侧、三官堂河东侧。项目包括地块一、地块二和地块三，总用地面积86 035 m2，总建筑面积220 976.42 m2，地下建筑面积总计74 222.89 m2，地上总计容建筑面积146 753.53 m2。

场地南侧的围墙外，阳明东路北侧存在沿路边从东向西布置的高压输电线，相关部门提供的资料显示，该线路为10 kV的高压线。依据JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》表4.1.2中建筑物工程（含脚手架）的周边与架空线路的边线之间的最小安全操作距离为6 m，表4.1.4中起重机与架空线路边线的最小安全距离沿垂方向为3 m、水平方向为2 m的规定，建筑物南侧的高压线在施工的塔吊工作半径范围内，安装塔吊时必须将塔吊高出高压线6 m以上，对塔吊行走小车安装限位装置进行限位控制，使塔臂和吊装物品与高压线外皮的水平距离不小于2 m，垂直距离不小于3 m；此外，还需对该高压线进行安全防护。高压线距离地面约12 m，距离建筑物南侧最近18 m，在塔吊工作半径范围内，影响施工区域的高压线长度约700 m。

2 方案比选

常规外电线路防护措施做法为：在高压线下方搭设普通钢管扣件式满堂脚手架，邻近高压线时，在高压线两侧变为双排脚手架，架体采用毛竹搭设，并用绝缘板封闭。操作人员在安全距离之内操作时，一般需要与供电部门协商，要求暂停高压线供电。

根据常规外电防护架的不足，同时考虑现场实际情况，通过调查研究，并多方论证，最后采用“施工升降机导轨架标准节＋缆风绳＋绝缘绳＋接地”的方式进行外电防护。该方案具有以下优点：

1）施工升降机导轨架标准节自身刚度大，节点连接可靠，并且通过设置缆风绳满足稳定性要求。

2）施工升降机导轨架无需像普通钢管架一样进行满堂搭设，只需间隔一定距离设置1个即可，安拆简便，施工效率高且省材料。

3）本方案采用的施工升降机导轨架标准节为更新换代施工机械而废弃的材料，但其规格标准化，可根据搭设高度随意组合，又可重复使用，即可减轻材料仓储压力，又可节约其他材料，具有良好的社会效益及经济效益。

4）绝缘绳＋接地的双重防护措施有效保证了该防护架体的安全性。

为了验证该防护架体的强度和稳定性，根据搭设参数建立三维模型，并使用Ansys软件对其进行有限元分析。经计算，该防护架体的强度以及稳定性均能满足规范要求（图1）。

图1 架体有限元分析

3 工艺原理

在距离高压线电线杆3 m以外位置挖设施工升降机导轨架标准节基坑，埋设800 mm×800 mm的施工升降机导轨架标准节，浇筑C25基础混凝土，标准节直接埋入基础内的深度至少为500 mm，待基础混凝土达到标准强度75%后可进行上部标准节螺栓连接，标准节数量以高出电线杆高度3 m为准。标准节立柱沿高压线方向每20 m设置1道，在标准节沿高压线垂直方向两侧各设置2道14#钢丝绳作为缆风绳，架体从上往下设置4道绝缘绳，每1 m设置1道，并在每个标准节架体底部设置接地。

4 施工工艺技术

4.1 主要技术参数

1）标准组合式外电防护架搭设高度约15 m。

2）防护架主体采用报废的施工升降机导轨架标准节，规格为800 mm×800 mm×1 508 mm，基础预埋螺杆采用M24螺杆。

3）缆风绳采用14#钢丝绳，缆风绳拉钩采用φ20 mm圆钢制作而成。

4）绝缘措施采用φ12 mm的绝缘绳。

5）接地采用40 mm×3 mm角铁作为接地桩与防护架体进行连接，连接材料为40 mm×4 mm镀锌扁铁。

4.2 施工工艺流程

确定防护架立柱位置→挖防护架立柱基础及缆风绳拉钩基础→预埋螺杆及基础浇混凝土→安装标准节→设置缆风绳→安装接地→挂绝缘绳→安装警示标志

4.3 施工工艺操作要点

4.3.1 施工准备

1）现场及技术准备。施工前应清除施工现场的障碍物，夯实搭设防护架范围内的回填土。根据土质情况决定施工升降机导轨架标准节基础埋置深度。根据高压线位置和高度，确定防护架标准节立柱的位置和高度，防护架搭设前对作业人员做好岗前培训和技术交底，详细交代各个部位构造做法、细部构造、技术要求、安全措施、质量要求和检验方法等。

2）材料和施工机具准备。选用有出厂合格证和有性能检测报告并符合国家产品标准和设计要求的材料。材料进场后，必须按规定进行抽样复检批量取样，材料复检合格后方可使用。现场应准备足量的螺栓和螺帽。

3）人工准备。外电防护架工程应由经验丰富的机修工班组进行施工，并且持证上岗，同时配备相应的电焊工。

4.3.2 基础预埋施工

根据高压线走向确定防护架标准节立柱基础位置，选用PC60小型反铲挖机挖设1 200 mm×1 200 mm×800 mm的基坑，每20 m设置1个，然后在基坑内设置构造钢筋用于固定预埋螺栓，同时配合定位架（图2），准确定位预埋螺栓的位置以及标高，为后续精准安装标准节立柱提供技术保证。在标准节立柱基础中心，设置1根长3 m的40 mm×3 mm角铁，高出基础面约30 cm，作为标准节立柱的接地桩。

图2 架体立柱基础示意

在立柱基础四周，根据缆风绳设置位置挖设缆风绳拉钩基础，基础开挖尺寸为800 mm×800 mm×500 mm，坑内埋设拉钩，如图3所示。

图3 拉钩基础示意

4.3.3 标准节立柱安装施工

待立柱基础混凝土强度达到75%后，开始吊装标准节。每根标准节长800 mm、宽800 mm、高1 508 mm，质量为208 kg，如图4所示。每根立柱共需安装10节标准节（约15 m高），根据基础位置每20 m设置1道标准节立柱。

图4 标准节大样

立柱吊装现场采用25 t汽车吊进行施工（图5），标准节之间采用M24螺栓连接，每个连接螺栓必须配用锁紧螺母，并按预紧力矩350 N·m拧紧。加装标准节立柱时，必须确保各标准节立柱管对接处的错位阶差≤0.5 mm。安装完成后，需用经纬仪在2个方向上检查一次整个立柱整体与水平面的垂直度，垂直度偏差≤10 mm。

图5 导轨架立柱设置剖面

4.3.4 缆风绳设置

标准节立柱完成安装后进行缆风绳设置，在立柱4个立管处各设置1道缆风绳，缆风绳绕过立柱立管并与地面预埋拉钩进行连接，连接处设在地面拉钩附近，采用4个索扣进行固定。缆风绳采用14#钢丝绳，设置在立柱8 m高度处，与立柱平面呈45°角设置，同时保证与地面的夹角小于60°，如图6所示。缆风绳固定完成后，再一次使用经纬仪对导轨架立柱进行垂直度测量，确保垂直度偏差≤10 mm。

图6 导轨架立柱设置立面

4.3.5 接地安装

为防止雷击或潮湿天气高压感应使防护架体带电，对防护架体采取有效的防雷接地措施，本方案采用长0.2 m的40 mm×4 mm镀锌扁铁与角铁立柱桩进行焊接，另一端与标准节立柱进行焊接（图7），经测试，接地电阻为3 Ω，接地良好。

图7 接地示意

4.3.6 绝缘绳设置

立柱加固完成后进行绝缘绳设置，架体从上往下设置4道绝缘绳（图8），每1 m设置1道。绝缘绳采用φ12 mm的蚕丝绝缘绳，该绝缘绳除了具有良好的绝缘性外，还具有强度大、耐磨、耐酸碱特点，在设置绝缘绳前，必须做一次外观检查，确保绝缘绳无破损变质现象。

图8 绝缘绳示意

4.3.7 警示标志设置

绝缘绳设置完成后在架体上设置小红旗作为警示标志，同时设置夜间警示灯，警示灯电压不超过安全电压。

5 结语

外电防护架实际上是一种对外部电力线路的隔离及警示的措施，其对架体的稳定性以及隔离材料本身的安全性有一定的要求。

“施工升降机导轨架标准节＋缆风绳＋绝缘绳＋接地”的防护方式很好地解决了这些问题，其导轨架标准节自身刚度大，配合缆风绳加固，每根立柱稳定性较好。架体顶部设置绝缘绳，底部设置接地措施，保证了该架体的安全性。

同时，该架体安拆方便，导轨架标准节又可重复利用，具有良好的社会效益和经济效益。