古樹(shù)防雷技術(shù)方案
一、現(xiàn)場(chǎng)勘查情況:
被保護(hù)物為銀杏樹(shù),樹(shù)齡300年。樹(shù)高30M,樹(shù)冠為20M。
古樹(shù)生長(zhǎng)的一般比較高壯,根據(jù)雷電活動(dòng)的特征,位居高點(diǎn)的物體遭受雷擊的可能性很大。雷電放電時(shí),能產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏甚至數(shù)十萬(wàn)伏的沖擊電壓,由于雷電的熱效應(yīng),還會(huì)將使雷電通道中木材纖維縫隙和其它結(jié)構(gòu)中間的縫隙里的空氣劇烈膨脹,同時(shí)使水分及其它物質(zhì)分解為氣體,在被雷擊物體內(nèi)部出現(xiàn)強(qiáng)大的機(jī)械壓力,使被擊物遭受嚴(yán)重破壞或造成爆炸,雷像一把利斧,會(huì)整齊地從古樹(shù)的中間劈下,古樹(shù)被劈成了兩半。古樹(shù)見(jiàn)證著白然環(huán)境的變遷,被成為綠色文物和活化石,根據(jù)以上情況所述,所涉及的古樹(shù)完善并安裝有效的防雷系統(tǒng)已顯的尤為重要。
二、依據(jù)的規(guī)范:
1.《古樹(shù)名木防雷技術(shù)規(guī)范》
2.《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法》;
3.《文物建筑防雷技術(shù)規(guī)范》QX189-2013
4.《文物建筑雷電防護(hù)技術(shù)規(guī)范》DB11/741-2010;
5.《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010;
6.《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92;
7.《建筑物防雷》IEC 61024
8.《古建筑物木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》lGB50165-92(摘要)
9.其它現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn);
10.現(xiàn)行文物保護(hù)、管理規(guī)范、規(guī)定和條例;
三、方案設(shè)計(jì):
1.方案組成
本方案包括二大部分
第一部分:直擊雷防護(hù),其目的是保護(hù)古樹(shù)不被直擊雷擊壞。
第二部分:防雷地網(wǎng)的制作,地網(wǎng)是避雷針、避雷帶、避雷器等設(shè)施有效發(fā)揮作用的保障。
2.方案達(dá)到的目的
保障古樹(shù)在雷雨季節(jié)免被雷擊,確保古樹(shù)的安全。
3.方案的具體內(nèi)容
3.1.古樹(shù)名木的防雷分類
1.古樹(shù)名木應(yīng)根據(jù)古樹(shù)名木的珍稀程度、地區(qū)雷暴日等級(jí)劃分,按防雷要求分為以下三類:
a)凡樹(shù)齡在300年以上,特別珍貴稀有、具有重要?dú)v史文化價(jià)值和紀(jì)念意義、重要科研價(jià)值且處于強(qiáng)雷區(qū)的古樹(shù)名木為一類防雷古樹(shù)名木;
b)凡樹(shù)齡在100年以上,不足300年的為二類防雷古樹(shù)名木,樹(shù)齡雖不足300年,但處于重要風(fēng)景旅游區(qū)且處于高雷區(qū)的古樹(shù)名木為二類防雷古樹(shù)名木;
c)其他古樹(shù)名木及古樹(shù)后續(xù)資源且處于多雷區(qū)(樹(shù)齡在80a以上)為三類防雷古樹(shù)名木;
d)處于強(qiáng)雷暴區(qū)的二類防雷古樹(shù)名木應(yīng)按一類防雷古樹(shù)名木的技術(shù)要求進(jìn)行防雷保護(hù)。
根據(jù)以上要求及結(jié)合古樹(shù)的實(shí)際情況,并考慮到更安全有效的防護(hù)方式,本方案按所涉及古樹(shù)按最高防雷類別進(jìn)行防護(hù),滾球半徑按30米進(jìn)行計(jì)算。
2.避雷針安裝
3.2.1避針的安裝高度
由于古樹(shù)樹(shù)冠比較龐大,如安裝普通避雷針,根據(jù)GB50057-2010規(guī)范規(guī)定和計(jì)算,需架設(shè)很高才能對(duì)樹(shù)木有效防護(hù),如避雷針架設(shè)太高,即影響美觀,則對(duì)針桿的固定問(wèn)題增加很大難度,又存在安全問(wèn)題。因此我們選用提前放電避雷針進(jìn)行防護(hù),單支避雷針的保護(hù)范國(guó)計(jì)算公式如下:
第一類建筑物滾球半徑hr=30米
第二類建筑物滾球半徑hr=45米
第三類建筑物滾球半徑hr=60米
h為避雷針高度;
hx為被保護(hù)物高度;
根據(jù)以上計(jì)算,安裝一支高于古樹(shù)最高樹(shù)干1.5米的提前放電避雷針,可以完全有效的對(duì)單棵樹(shù)進(jìn)行雷擊防護(hù)。
3.2.2避針的安裝
避雷針固定于樹(shù)體的主干部位或粗壯枝干上,在樹(shù)干上設(shè)置避雷針考慮樹(shù)體的生長(zhǎng)變化,采用柔性材料底襯的抱擁固定,柔性材料的寬度應(yīng)大于抱箍寬度,且抱箍長(zhǎng)度應(yīng)留有一定余量。抱箍應(yīng)選擇絕緣材料。
3.2.3避雷針引下線的安裝
引下線應(yīng)選用圓鋼、圓銅或多芯金屬絞線,優(yōu)先選用絕緣多芯銅絞線。單根引下線的截面積不應(yīng)小于100mm2。使用兩根以上引下線時(shí),每根引下線的截面積應(yīng)不小于50m2??紤]到安全性、實(shí)用性、導(dǎo)電率及美觀性,我們采用120平方銅絞線單根引線與接地網(wǎng)連接。
引下線應(yīng)沿樹(shù)體的樹(shù)冠稀疏一側(cè)敷設(shè),敷設(shè)應(yīng)平直,并經(jīng)最短路徑接地,不可彎成直角或銳角。引下線與避雷針的連接應(yīng)采用機(jī)械連接或電氣焊接,其連接點(diǎn)過(guò)渡電阻應(yīng)不大于0.03Q,并做好連接點(diǎn)的防腐處理。
引下線沿樹(shù)干敷設(shè)時(shí)應(yīng)套絕緣管,并用抱箍與樹(shù)干固定,固定抱箍的間距不應(yīng)大于3m,抱箍?jī)?nèi)采用柔性材料做底村,柔性材料的寬度應(yīng)大于抱箍寬度,且抱箍長(zhǎng)度應(yīng)留有一定的余量
引下線護(hù)管顏色與樹(shù)干顏色相同或相近。引下線在接閃器端及接地體端的連接點(diǎn)外均應(yīng)預(yù)留定的余量。應(yīng)在引下線距地面1.8m處設(shè)置斷接卡或不同金屬連接時(shí)設(shè)轉(zhuǎn)換器,地面至2.5m高度應(yīng)采用絕緣塑料套管作保護(hù)。應(yīng)在引下線距地面3m高度內(nèi)設(shè)置防雷警示標(biāo)識(shí)。
3.地網(wǎng)的設(shè)計(jì)與制作
標(biāo)準(zhǔn)地網(wǎng)是為防雷提供雷電流的最終去處,地網(wǎng)的好壞直接影響到防雷的效果,本案地網(wǎng)要求制作接地電阻小于10歐姆的地網(wǎng),考慮到地網(wǎng)埋深與地下,普通材質(zhì)極其容易遭受腐蝕,普通材料地網(wǎng)一兩年就需要翻修??紤]到地網(wǎng)使用的長(zhǎng)久性和經(jīng)濟(jì)性,因此我們選用非金屬接地模塊和銅包鋼接地體,焊接點(diǎn)熱熔化焊接方法,進(jìn)行地網(wǎng)制作。
地網(wǎng)接地電阻要求小于10歐。挖溝深1米,寬0.5米,長(zhǎng)6米。
接地極應(yīng)設(shè)置在古樹(shù)名木的樹(shù)冠稀疏的一側(cè),并在樹(shù)冠的垂直投影3m之外。接地體由垂直接地體和水平接地體組成,接地體的埋設(shè)深度不宜小于1m。垂直接地體宜采用角鋼、圓鋼或鋼管,其中:角鋼應(yīng)不小于40mm×4mm,圓鋼直徑應(yīng)不小于20m,鋼管直徑應(yīng)不小于50mm,壁厚應(yīng)不小于3.5mm
垂直接地體長(zhǎng)度不宜小于2.5m,垂直接地極間距應(yīng)大于5m。水平接地體宜采用圓鋼或扁鋼,其中:圓鋼直徑應(yīng)不小于12m扁鋼截面積應(yīng)不小于100m2,其厚度應(yīng)不小于4m。采用深井技術(shù)設(shè)置接地體,不宜由單根垂直接地體組成,垂直接地體宜采用熱鍍鋅鋼管,鋼管直徑不應(yīng)小于80mm,壁厚不應(yīng)小于4mn,長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)計(jì)算確定。
接地裝置的接地電阻值應(yīng)符合下列要求
a)一類古樹(shù)名木防雷接地裝置的接地電阻不大于109:
b)二類古樹(shù)名木防雷接地裝置的接地電阻不大于209
c)其他古樹(shù)名木防雷接地裝置的接地電阻不大于3092。
接地裝置的安裝
接地體的連接應(yīng)采用搭接焊,搭接長(zhǎng)度必須符合下列規(guī)定
a)扁鋼與扁鋼搭接長(zhǎng)度為扁鋼寬度的二倍,且至少三個(gè)棱邊施焊;
b)圓鋼與圓鋼搭接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的六倍,且雙面施焊;
c)圓鋼與扁鋼連接時(shí),其長(zhǎng)度為圓鋼直徑的六倍,且雙面施焊:
d)接地體的焊接必須牢固無(wú)虛焊,并在焊接處進(jìn)行防腐處理。
接地體與人行道或活動(dòng)場(chǎng)所距離應(yīng)不小于3m,為防止雷擊發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的跨步電壓,當(dāng)無(wú)法滿足要求時(shí),應(yīng)采取深埋不低于1m或敷設(shè)絕緣層。
當(dāng)古樹(shù)名木附近有多種金屬構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)考慮在接地體作均壓等電位連接,若共用接地,接地電阻值應(yīng)以最小值為準(zhǔn)。
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