民用建筑防雷接地保护的有效措施及工程实践

张桂清

（福州建工集团有限公司，福建 福州 350004）

0 引言

电气施工是民用建筑工程中的重要环节，而防雷接地保护则是电气系统中必须解决的问题。做好防雷接地保护工作，可在建筑遭遇雷击的第一时间内将雷电产生的庞大电流引入地下，从而保护建筑内各种电气设备以及居民人身安全[1-2]。当前，我国一些民用建筑电气工程防雷接地保护在电气线管处理尚存不足，必须引起重视，可在施工工艺上采取科学方法，以完善防雷接地系统。本文在论述民用建筑电气施工中防雷接地保护常见问题及应对措施的基础上，结合实际案例，介绍了相应保护措施的实施效果。

1 民用建筑电气施工中防雷接地保护常见问题

电气工程中大多数施工人员上岗前未经过专业培训，缺乏完善的监管体系，导致民用建筑电气施工环节常出现以下问题：

（1）工程预制板的光线保护层厚度不达标，且分布过于密集；

（2）防雷接地工程使用的直通未达到国际标准，常在浇筑阶段发生脱落；

（3）当线管弯曲部分产生凹陷时仍未停止施工，致使管径缩小，穿线无法进行；

（4）在施工全过程中，施工人员为追求施工进度忽视工程质量，利用切割机将线路分段切割，直接影响敷线质量，且切割后的线路在后期施工中极易遭受磨损[3]。

2 民用建筑电气施工中防雷接地保护措施

2.1 科学选择接地材料

在选择防雷接地材料时，应考虑多种因素，如机械性能、运行稳定性及采购成本等，最后选择性能良好且性价比高的材料。

（1）针对移动式电气设备，可选择金属材料作接地线，避免出现线路接触不良、断线、漏电等问题；

（2）通过电流强度科学控制接地线的电阻大小，保证电压处在安全范围内，降低触电风险；

（3）根据电线横截面积选择接电材料，通常，横截面积较大的材料热稳定性较高，不易产生电路故障。最后，可采用以下途径降低土壤电阻率，以便于接地材料充分发挥作用：将接电体附近15cm范围内的土壤换为黑土或黏土；向土壤中加入MgSO4等化学物质或化学降阻剂，通过化学反应达到降低电阻的目的[4]。

2.2 安装防雷引下线

防雷引下线是接闪器和防雷接地装置间的连接导体，由金属材料组成，具有优良的导电性。当遭遇电击时，该导体将瞬间通过巨大的电流，由电流产生的电磁感应引发“旁侧闪击效应”，对周围配电设备及其他电气装置造成不同程度的损耗，因此，应合理设计引下线安装位置。当前，绝大多数民用建筑在防雷接地施工中将引下线配套设备构建为“法拉第笼”，该装置处于等电位状态，可迅速消散雷电产生的能量，避免临近电气设备发生“旁侧闪击效应”。常用的构建方法是将建筑柱筋作为引下线，与楼板、混凝土等绝缘物体连接，形成较为完善的接地网络，从而避免雷击损害[5]。

2.3 安装避雷针

避雷针是民用建筑中较为常见的防雷装置，其作用原理为：通过针尖体将雷电产生的巨大电流引入接地线，进而消散电流，达到保护建筑物的目的。近年来，多处民用建筑使用年限较久，由于避雷针的不规范安装或接地线路故障致使建筑物安全性大大降低，产生安全隐患。因此，在安装避雷针装置时应严格按照施工标准规范操作，保证该装置正常发挥效用。另外，为确保接地线路正常运行，应加强日常养护，如定期检查线路状态等。

2.4 安装避雷支架

在防雷接地装置中，多采取侧位打点的方式安装避雷支架。首先，施工人员根据工程情况和图纸设计要求确定打眼位置，使用涌电锤于建筑外墙表面10cm处垂直打眼，将避雷支架沿孔位安装，注入砂浆，施工过程结束后，将安装期间产生的粉末、建筑垃圾等清理干净，保证避雷支架高质量安装。

2.5 安装避雷网

一般而言，施工人员在避雷支架安装结束后，需继续安装避雷网配套装置，常规操作流程如下：

（1）调节镀锌圆钢，在此基础上敷设牢固的避雷支架；

（2）将民用建筑表面突出的金属物体与避雷装置紧密焊接，焊接过程需保证避雷装置可顺畅连接建筑顶层所有突出的金属物体；

（3）根据施工图纸设计要求，上述焊接部位的宽度需高于金属突出物宽度2.5倍以上；

（4）清理焊接产生的碎渣等垃圾，并遵循相关规定涂抹防锈油漆。

2.6 安装电涌保护装置

雷击发生时常伴有电涌现象，含有微处理器的电器可迅速感知电涌，极易遭受损害。民用建筑中大多数电气设备均含有微处理器，包括建筑总控体系中的中继器、计算机网络以及家用电器中的微波炉、电视等。研究证实，在电涌的影响下，此类电气设备的使用寿命不断缩短。近几年，建筑行业中常用的电涌保护设备为SPD（电涌保护器）。发展至今，SPD已成为民用建筑中有效的防电涌设备。电涌现象发生时，SPD可发挥钳压和泄流功能，维持电压处于相对稳定的状态，进而避免电涌导致的电压浮动，保护民用建筑中的一系列电气设备平稳运行。

3 防雷接地保护的应用实例

柘荣鸳鸯草场游客服务中心酒店项目建设地点位于福建省宁德市柘荣县东源乡鸳鸯头村，该项目总投资13000万元，总建筑面积为15223.56m2。项目施工内容包括建筑、结构、强电、弱电等工程，防雷接地保护为该工程的重要环节之一，必须符合建筑设计标准。

3.1 桩基接地极的焊接条件

该工程利用钢筋混凝土桩内主筋做垂直接地体，电气施工人员首先需完成土建工程中的砍桩工作，并打出桩基的两根对角抛头钢筋，随后用Ф12镀锌圆钢焊接，并根据桩基与柱子之间的距离，甩出一定长度后再确定合理的焊接位置。

3.2 水平接地体的焊接

该工程水平接地体材料为土建地梁面外侧两根主筋周圈焊通，利用焊通完成水平接地体、防雷引下线和桩基主筋间的接地跨接，将土建地梁面外侧两根主筋捆绑紧实即可开始焊接主筋搭接处。值得注意的是，主筋搭接处双面均需焊接，要求沿主筋焊接构成完整的电气通路，在拐角处用Ф12 圆钢跨接焊通主钢筋。选取两根大于Ф12的对角主筋作为防雷引下线，按照图纸标注位置，利用Ф12圆钢将其与水平接地体跨接焊通。

3.3 防雷引下线的应用

（1）该工程防雷引下线材料为结构柱内两对角柱筋。

（2）将柱内两对角柱筋焊接成电气通路。根据现行技术操作规程，若土建钢筋通过电渣压力焊或螺纹连接时则无需接地跨接。若采用搭接连接，在柱子变截面处则必须用Ф12圆钢跨接焊通。

（3）防雷引下线柱内对角主筋必须通过Ф12圆钢与桩台板外圈环形接地连接线联为一体。将该圆钢一端与柱内作引下线的两根主筋焊接，另一端跨接焊通承台桩基主筋及桩台板外圈环形接地连接线。

（4）选用Ф12圆钢将防雷引下线的柱内二根主筋与水平接地体的基础地梁底两根主筋跨接焊通。

（5）建筑物每隔1层即使用Ф12圆钢对地下室地板及出屋面的引下线柱内两对角柱筋跨接焊通。

（6）该工程防雷引下线材料选用左下、右上两对角柱筋，以黄色油漆标记位置。根据图纸设计要求，使用镀锌螺栓在建筑物一层0.5m高度处焊接接地测试端子，并用胶布包扎。接地电阻测试点做法如图1所示。

图1 接地电阻测试点

（7）用Ф12圆钢跨接焊通从屋面引出至女儿墙的防雷引下线，准备与避雷带连接。

3.4 卫生间局部等电位施工的应用

（1）该工程有淋浴功能的卫生间局部设有等电位联结。

（2)对卫生间底板面筋进行绑扎，焊接规格小于0.6m×0.6m的多个钢筋交叉点，选取12mm圆钢跨接连通卫生间四周圈梁（见图2所示）。

图2 卫生间底板焊接示意图

（3）根据圈梁环路在LEB箱基部焊接12mm圆钢，预留出从引出圆钢至有等电位联结需求的位置。

（4）配合砖墙施工：将上述施工环节中预留的12mm圆钢用25×4扁钢焊接至LEB箱，与端子排联结。另外，用DN20塑料管联结卫生间内插座盒至LEB箱，根据工程具体装修要求决定是否需预留接线盒。

（5）卫生间内的插座盒用BV4铜芯线，利用DN16塑料管将其与等电位联结端子箱联通，其余预留接通点均用BVR线与金属物体相联结。

3.5 避雷带的应用

屋面板施工环节应按照设计图纸用Ф12mm圆钢将板底钢筋网中的网格交叉及拐角处焊接为小于20m×20m的避雷网格。优先选取女儿墙压顶梁内主筋通长焊接连通做避雷带，并在屋面设置相应规格的网格，将突出屋顶的全部金属物体均与避雷网相连。将其暗敷设的避雷带与自屋面引出的引下线焊接牢靠，其中，引下线方向应随雷电流引下方向作适当弯曲，使雷电流可顺应其弯曲方向流向防雷引下线。

如有垂直筋将女儿墙下面圈梁与压顶圈梁相连，可将垂直筋上端与压顶圈梁焊接连通，下端与女儿墙下面圈梁的主筋焊通，引下线和引出线材料均采用10mm圆钢。按照施工设计要求，若女儿墙垂直筋顶端均能与压顶钢筋网绑扎连接，下端均能与圈梁的钢筋网顺畅连接，则不必为女儿墙设置专用的防雷引下线。通常，避雷带应同接地体相焊接，且跨接焊接长度为8cm，另外，在防雷引下线处需标明接地符号（图3）。

图3 接地符号

4 结束语

综上所述，防雷接地系统在民用建筑电气工程中发挥着不可替代的重要作用，应科学做好防雷接地措施。首先，应选取性能优良的接地材料；其次，可根据项目实际需要安装引下线、避雷针、避雷支架、避雷网等防雷装置，必要时亦可安装电涌保护装置。本文以柘荣鸳鸯草场游客服务中心酒店项目为例，对防雷接地系统中各施工环节涉及的安装工艺、技术要点等进进了详尽阐述，以期通过各项防雷接地保护措施的应用，有效减少甚至避免该项目电气设备因雷击而发生的安全事故，从而保证居民的人身安全。