塔式起重機等高聳建筑機械設備防雷擊研究

姚玲云

（德州職業技術學院，山東德州 253034）

0 引言

雷電電流對于高聳建筑機械設備的破壞性較大，電流經過地表時，產生的帶電壓能達到上百甚至上千萬伏，既威脅施工作業人員的生命安全，又對各類金屬材料的施工機械設備造成嚴重影響，增大安全事故發生的風險。對此，需重視對大型設備防雷擊作業的設計，采用科學且實用的防雷技術，以保證施工安全進行。

1 機械設備防雷技術要求

建筑施工現場中，若所使用的井字架、外用電梯、起重機等金屬結構的機械設備不在相鄰建筑或設備已設防雷裝置接閃器的保護范圍內，則需按照相關規定并結合施工現場實際情況對機械設備的架設高度進行設計（表1）。

表1 高聳建筑機械設備防雷裝置安裝要求

施工現場的接地設備上若安裝電氣設施，需將EP 線重復接地，而相同電氣設備需重復接地時，可以和該設備的防雷接地一起共享接地體，但應對電阻值進行控制，即≤4 Ω。

設置防雷引下線時，應結合實際情況，合理選擇引下線材料。引下線為一種金屬導體，能夠將接閃器與接地裝置相互連接，在選擇材料時，應保證其具備熱穩定、機械強度高和耐腐蝕等特征。一般情況下，使用有扁鋼保護的圓鋼作為優先選擇材料，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塑料管加以保護，避免過電壓造成的風險[1]。

針對施工現場臨時設置的防雷裝置，應在與之相配套的引下線上設置斷接卡，其位置通常在距離地面0.4～1.9 m 處，并做好與接地設備的連接工作，處理鋼筋腳手架時，可使用建筑鋼筋混凝土結構中的主筋替代防雷引下線。設置其他高聳建筑機械設備防雷引下線時，可應用設備本身的金屬結構加以替代，但需機械設備各結構體之間可實現電氣連接。

2 塔機等高聳建筑機械設備防雷擊探討

2.1 塔式起重機防雷擊技術

塔式起重機垂直運輸建筑工程高空施工作業過程中所需的施工材料，為保證塔機安全運行，規避雷擊引發的安全風險，就需為此設備設置防雷引下線，由于塔機整體結構為金屬材料，因此可將設備本身視為引下線。為保證起重機能夠達到預期防雷接地效果，便需將塔機的防雷接地裝置與導軌焊接在一起，并對接地電阻值進行合理控制，最高不得超過10 Ω。在確定塔機防雷保護范圍時，應采用滾球法完成，并在知曉防雷保護范圍后，嚴格按照相關規定對防雷接地與重復接地進行設置，在此期間，嚴禁在塔機上同時安裝多個避雷針。鋪設工程基礎地板鋼筋，完成鋪設作業后，便可將基礎地板的上、下兩根主筋和塔吊柱腿位置處的鋼筋看做成防雷引下線，達到防雷接地的目的。

設置軌道式塔機接地裝置時，需同時滿足3 點要求：①軌道兩端應分別設置一組接地裝置；②采取電氣連接方式，對軌道接頭進行連接，使用環形電氣連接形式處理兩條軌道端部；③一般情況下，軌道式塔機需較長的軌道作為支撐，為保證設備的有效且安全運行，并達到抵御雷害的目的，則需在軌道上每間隔30 m的部位設置一組接地裝置[2]。

塔機防雷啟示：①當前建筑施工現場使用的塔機與其他高聳建筑機械設備需嚴格按照相關規范中的實際要求對防雷問題進行處理，同時將規范內容作為依據，展開機械設備防雷裝置的設計與安裝工作，對于設備本身金屬結構之間連接不滿足電氣連接要求的機械，需使用專用導體實現接閃器與接地體之間的連接；②為避免感應雷引發的二次雷擊問題，需在塔機開關箱和駕駛室內分別設置電源避雷浪涌保護器，以此從根本上處理電源線、控制線等屏蔽問題；③將防雷設計規劃到塔機總設計工作中，制定相應的規范，將塔機的設計與運維工作委托給生產商，降低用戶生產期間的整體難度，其他高聳建筑機械設備的設計也可按照上述方式進行，既能夠提高設備質量，保證建設項目的有序、穩定進行，又可以降低甚至是規避由雷害引發的安全問題，實現項目安全推進的目的；④預防球形雷時，可在塔機駕駛室的窗戶上安裝金屬網，以屏蔽雷電，同時還能實現設備的可靠接地；⑤要求機械設備操作人員明確設備安全操作規范要求，避免人為因素引發設備故障，雷雨天氣盡可能不展開施工作業，且設備操作人員不得在駕駛室內避雨，以此規避防雷措施不到位而發生安全事故的風險。

2.2 室外提升電梯的防雷擊技術

在室外提升電梯的頂部設置避雷針，并根據電梯高度確定避雷針的長度，一般控制在1～2 m，若避雷針材料為圓鋼鋼筋，其直徑應大于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。設置電梯防雷引下線時，可充分借助提升電梯本身的金屬結構，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同作用下，構成一個完整的防雷裝置，達到抵御雷擊的效果。設計提升電梯重復接地與防雷接地時，應保證二者共享相同接地體，但在安裝外用電梯電源時，需為每個電源配置一個供電電源箱，同時為電源箱安裝控制電梯提升的漏電保護器裝置，做好配電箱內部的接電線的壓接工作，并對此項工作展開全方位檢查，以保證接地線壓接的可靠性、牢固性。還需對接地電阻值進行控制，最高不得大于4 Ω，為設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

井字架體現出結構靈活、搭設簡單、價格低廉等特點，是建筑工程中最常用到的高聳機械設備之一（圖1）。龍門架用于搬運施工設備或執行倉庫進出貨工作，也是材料運輸和待維修重型設備起吊的關鍵設備。實際施工時，為保證井字架與龍門架的安全且連續運作，避免雷災對設備造成的干擾，需在各設備上方設置避雷針，合理控制避雷針長度，一般不超過2 m。避雷針的材料與直徑設計要求與室外提升電梯設計標準相一致，做好設備與防雷接地裝置的連接工作，對接地裝置的接地電阻值進行設計，要求其始終控制在10 Ω以下。

圖1 建筑工程井字架設施

2.4 建筑設備基礎防雷設施的安裝

建筑設備的防雷設施主要包括設備外部防雷設計、接閃器、引下線、接地裝置四類。

（1）外部防雷設計。其主要預防側擊雷與直擊雷對高聳機械設備造成的傷害，是建筑工程施工期間防雷工程系統的基礎，也是開展設備防雷工作最為重要的任務。實際設計時，需依托于設備本身所呈現出的金屬鋼筋結構形式進行設計，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、避雷帶和避雷網格，通常情況下，接閃器會被安裝在建筑頂部，以起到引雷、截獲閃電的作用，并在建筑本身鋼筋結構的依托下，將產生的雷電電流引入地下。

（3）引下線。此防雷設施的防雷原理是借助避雷針接收雷電電流，通過引流線路，將電流傳輸至接地裝置中，從而達到防雷目的。一般來說，可以將鋼筋或建筑結構內部的混凝土主筋視為引下線，而建筑機械設備的引下線則為設備本身。但這種防雷措施的實現較為困難，若塔機或其他設備表層出現大面積磨損現象，使其自身金屬結構被破壞，不僅達不到防雷效果，還極易引發安全事故，因此不常使用[3]。

（4）接地裝置。充分利用建設項目中所使用的機械設備自身自然垂直接地體，而水平接地體由設備結構底梁主筋代替，主筋數量應多于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揮。采取上述方式構成的接地裝置，其接地網的接受沖擊接地電阻值應控制在1 Ω 以下，若達不到此要求，則需采取人工的方式，在外引接地線處設置接地體。

針對建筑高聳機械設施需制定有效的防雷感應措施，由于建設項目施工現場使用的機械設備大多為金屬材料，如塔機、龍門架等，且各設備的構架、機件和現場建設的管道工程也屬于金屬物，因此，需在設備的防直擊雷接地裝置和各金屬機械設備的保護裝置上設置與之相匹配的接地裝置，以達到雷電感應目的，從根本上起到防雷的作用。

3 結束語

高聳建筑施工期間，為避免機械設施遭受雷害，就需做好防雷設計，重視防雷技術的應用，提高機械設備和建筑本身綜合性雷災抵御能力，保證大規模建筑施工過程中，各類機械設備的良好運作，為施工有序且安全進行提供保障，實現建設行業的穩定發展。