复杂地质条件下高层建筑接地系统降阻技术研究

引言

高层建筑接地系统是保障建筑电气安全的重要组成部分，而复杂地质条件给接地系统的设计与施工带来诸多挑战，易导致接地电阻超标、系统稳定性不足等问题。明确复杂地质对高层建筑接地系统的影响，掌握适配的核心降阻技术，并制定科学的方案设计与实施流程，是解决上述问题的关键。明确复杂地质对高层建筑接地系统的影响，掌握适配的核心降阻技术，并制定科学的方案设计与实施流程，是解决上述问题的关键。基于此，本文围绕相关内容展开探讨，以期为提升复杂地质条件下高层建筑接地系统性能提供有力支持。

一、复杂地质条件对高层建筑接地系统的影响

1.1 典型复杂地质类型及特性

复杂地质类型多样，对 grounding 系统影响各有不同。岩石层整体性强但导电性差，岩层内部裂隙少，电流难以扩散，且硬度高，接地体敷设需特殊处理。砂卵石层由大小不一的卵石和砂粒组成，孔隙率大，水分易流失，导电通路不稳定，干燥时电阻显著上升。高电阻率土层含较多砂石或黏土，颗粒间导电介质少，电流扩散受阻，且随季节变化明显，雨季因含水率增加电阻降低，旱季则急剧升高。

1.2 接地系统面临的核心问题

接地电阻过高。复杂的地质导电性能较差，普通的接地网不能保证电阻值，致使接地泄流电流不足，较易导致设备遭到破坏和人员的安全性问题。接地网稳定性差。地质环境的变化导致接地电阻波动，使得保护装置动作发生偏差。接地体稳定性。腐蚀性的地质环境使得接地体材料遭受腐蚀，截面面积减小，导电性能下降，当截面积小到一定程度后，接地体会发生断裂，造成接地失效。施工难度高。

1.3 高层建筑接地系统特殊要求

高层建筑物接地系统功能性强，既要适应于防雷、保护、工作接地等功能，又要综合协调各个功能的电阻指标，保证可靠接地。高层建筑物地高体大，接地系统还要具有更强大的电流泄放能力和分流雷电流、故障电流的能力。接地系统要与建筑结合在一起，充分利用建筑物桩基、地梁等结构件，尽可能不破坏建筑基础，又不妨碍接地体埋设布置。

二、复杂地质条件下核心降阻技术

2.1 材料型降阻技术

利用材料的降阻方法是通过改善接地材料，提高导电能力。降阻剂能改善接地体和土壤的接触情况，填补土粒之间的间隙，形成连续的导电通道，适合不同类型降阻剂的使用地质不同，例如使用膨润土降阻剂对于砂卵石层，能够吸收水分膨胀进入缝隙。使用复合型降阻剂，对于岩石层有着良好的降阻效果，该降阻剂是由含有导电颗粒等物质构成，能够进一步增强接地体的导电体的间断性。接地体的选用通常与地质有很大的联系，铜包钢接地体由于有铜质材料，导电性能好，有钢质材料强度高，适合应用于腐蚀性地质。

2.2 结构型降阻技术

放射式接地采用放射形网线把接地网引入外围辐射，增大接地网电流扩散半径，位于岩石层中时还可以向其钻入的钻孔中进一步扩展深埋，减小接地电流在土壤中扩散的电流密度，采用深埋接地，将接地体设置于更深层的相对电阻比较低的土层；采用网格型接地网，利用网格型接地网缩小网格间距离，增大电流分布面积，减小局部接地电阻较大的问题，尤其对于高电阻率地层；利用建筑物基础的自然接地体和人工接地体组成一个整体进行接地，便于充分利用原有建筑物，提高了接地效果。

2.3 地质适配型降阻技术

针对不同地质需采用适配技术。岩石层采用钻孔填充技术，钻孔后放入接地体，填充导电材料，增强与岩层的接触，形成有效导电通道。砂卵石层采用换土置换技术，将接地体周围的砂卵石替换为导电性好的材料，改善局部导电环境。盐碱地采用隔离防腐技术，用防腐材料包裹接地体，隔离盐碱土壤侵蚀，同时填充中性导电材料保证导电性能。高水位地层采用防冲刷技术，接地体外部设置防护结构，减少水流对周围填充材料的冲刷，维持接触稳定性。

三、高层建筑接地系统降阻方案设计与实施

3.1 前期地质勘查与参数确定

首先，对地质进行详细勘察，比如运用电阻法测量各不同深度的土壤电阻率，掌握低阻土壤所处的区域位置；掌握地下水层及土壤腐蚀性等数据指标，以此来选择相关材料，指导具体结构设计。对勘测结果得出决定性的影响数据，比如目标接地电阻数值、具体接地体选用的材料、接地网具体施工范围面积等。最后，结合建筑物功能和地勘特点，提出相应的建筑耐久度要求及施工技术关键问题，为进一步的设计制定留有余地。勘探中还应当同时搜集、记录地下管线和建筑物的布局，并防止施工阶段接地体在地下管线及构筑物部位发生碰撞的现象产生；同时可以对勘探数据加以对比分析，比如测量结果可以借助多种方法相互对照来获取电阻率、腐蚀性等关键数据指标。

3.2 适配性降阻方案设计

设计过程应根据地层情况进行岩石层以深井法埋设接地体和钻孔填充为主配以混合型降阻剂，砂卵石层以放射接地网和膨润土降阻剂为主，对于盐碱地应主要考虑防腐蚀设计，采用防腐接地体并配以隔离措施。发挥建筑物基础结构的作用，将建筑物桩基接地体和地梁钢筋纳入接地系统，减轻人工接地体的使用量，以及减少施工过程对建筑物结构的影响。在接地网设计中，要考虑均压措施，以防形成大跨步电压引起安全问题，还要兼顾方便今后的扩容和调整，在设计中预留接口。要制作出具体的平面图和剖面图，标注接地体之间的距离、地下埋设深度及接地体与建筑物主体的相对位置，配套撰写出具体详细的施工说明，叙述好用料铺设的先后顺序、连通工艺。

3.3 施工关键技术与质量控制

设计合理为现场选择适宜的施工工艺，钻孔通过钻机进行；对岩石层，施工过程中保证钻孔深度及垂直度；对于砂卵石接地体，施工完成之后夯实周围土壤，接地体与接地体之间接触良好；对盐碱土，在施工过程中保证防腐工作的全面性，接地体包裹严实。在施工过程中需要做好质量控制；对接地体焊接处理，禁止使用虚焊方式施工，做好接地体施工连接处理；做好施工结束后的施工场所清理工作，在接地体附近做好相关标识；接地体施工结束后，进行接地点检测工作，进而分析接地体综合检测值是否符合设计要求；定期检查相关接地数据，记录接地电阻数据及分析接地电阻变化数据，并进一步解决接地体在检测中的不稳定问题，保证接地电阻数值与接地电阻能够始终保持在施工状态与正常工作中，提高接地体维护长度。现场施工做好相关照片、影像记录，从而方便后续出现问题进行及时处理，记录相关施工工序问题；进一步对施工现场与维护施工数值检测发现问题做出相应处理，从而提高维护时针式电压质量与检测质量。

结语

复杂地质条件下高层建筑接地系统降阻需充分考虑地质特性，针对性选择材料型、结构型和地质适配型技术。科学的方案设计和规范的施工是保障接地效果的关键，需结合建筑结构和地质条件优化方案，同时加强质量控制。通过合理应用降阻技术，可有效解决复杂地质下接地电阻超标、稳定性不足等问题，提升高层建筑电气安全水平。未来需进一步研发适配性更强的材料和技术，提高接地系统的耐久性和经济性，为类似工程提供更好的解决方案。

参考文献：

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