通信鐵塔的基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)技術(shù)研究

湯愛強(qiáng)

摘 要：通信鐵塔是我國移動(dòng)通信事業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在其建設(shè)過程中，不但要考慮到其通信性能，同時(shí)還必須符合國家相關(guān)建筑的設(shè)計(jì)和建設(shè)規(guī)范。鑒于其作用的特殊性，在其建造之前，必須要對(duì)其基礎(chǔ)選型以及設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行探討和分析，以便于確保通信鐵塔的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：通信鐵塔；基礎(chǔ)選型；設(shè)計(jì)技術(shù)

1 通信塔的特點(diǎn)

通信塔又叫信號(hào)發(fā)射塔，顧名思義，主要的工作職能就是發(fā)射信號(hào)。將各個(gè)信號(hào)塔連在一起就構(gòu)成了通信系統(tǒng)。通信塔不僅僅在移動(dòng)通信方面有著很大作用，在電力，航空等發(fā)面也承擔(dān)著相當(dāng)重要的角色。通信塔的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

通信塔主要為移動(dòng)通信設(shè)備提供基礎(chǔ)支撐。通信塔一旦在某地建設(shè)，就設(shè)立了一個(gè)長期的信號(hào)基站，比較安全穩(wěn)定，受到人為的影響因素較小。同時(shí)因?yàn)殍F塔整體構(gòu)件大部分由采取了防腐措施的鋼材組成，也能夠很好的應(yīng)對(duì)大風(fēng)、暴雨等惡劣天氣，所以自然環(huán)境對(duì)鐵塔正常使用功能的影響也較小。

2 基礎(chǔ)選型

當(dāng)通信鐵塔選址結(jié)束以后，接下來的工作便是對(duì)鐵塔進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要從擬建場地地質(zhì)條件及周邊環(huán)境、通信鐵塔高度、鐵塔種類等方面進(jìn)行綜合考慮。其中在不同場景條件下針對(duì)鐵塔選用不同基礎(chǔ)類型是需要特別考慮的地方。

2.1 四邊形角鋼塔

四邊形角鋼塔簡稱四角塔，是近些年通信工程中非常常見的一種塔型。這種塔型鐵塔跟開通常都占據(jù)鐵塔高度的七分之一，在基礎(chǔ)形式上一般都會(huì)使用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)或灌注樁基礎(chǔ)。對(duì)這種塔型基礎(chǔ)載荷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，通常都取上部結(jié)構(gòu)傳至塔腳下最不利的第二方向（即45°角方向）。

當(dāng)土質(zhì)比較均勻且地基持力層承載力特征值大于80kPa時(shí)，一般選用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)形式。它的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是合理利用天然地基土層，施工簡單方便，承載力大，整體性好，建造費(fèi)用經(jīng)濟(jì)；其缺點(diǎn)是開挖土方量較大，占地面積大。樁基礎(chǔ)適用于上部土層較薄、地基土承載力較低的情況。它的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是開挖土方量少，占地面積小，樁身需要伸入天然地基層形成復(fù)合地基，提高了基礎(chǔ)承載力；缺點(diǎn)是當(dāng)選用人工成孔施工方式時(shí)，需做好安全保護(hù)措施。對(duì)于適合機(jī)械施工的場地，優(yōu)先選用機(jī)械鉆孔灌注樁的施工工藝，能夠保證施工安全及質(zhì)量。設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，場地地質(zhì)條件等進(jìn)行具體分析，合理設(shè)計(jì)樁徑及樁長，以達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的效果。

比如，以某鄉(xiāng)村通信基站鐵塔為例：58米角鋼型塔，跟開7.8米×7.8米，施工區(qū)地質(zhì)情況如下表1所示：

由上述地質(zhì)特征分析，采用一樁一柱，樁和樁之間采用拉梁進(jìn)行連接，承臺(tái)最小面積為1.4米×4.0米，會(huì)給實(shí)際施工造成很大的影響，不但增加了投入，而且工期會(huì)很長；而選用一柱一樁，承臺(tái)最小為1米×1米，能夠有效節(jié)約成本。所以，在實(shí)際施工中，應(yīng)該緊密結(jié)合現(xiàn)場工程勘察報(bào)告，合理確定施工樁徑與數(shù)量。

2.2 三角形鋼管塔

現(xiàn)在城市用地非常緊張，而城市又是通信鐵塔較為密集的區(qū)域，三角形鋼管塔相比于四角型塔來講占地較少，因此，在城市通信鐵塔建造時(shí)多選擇使用這種形式。三管塔跟開較小，塔柱斜率小，分配到每一個(gè)塔柱拉應(yīng)力非常大，所以在建設(shè)時(shí)，必須要有效結(jié)合巖土工程勘察報(bào)告來選用合適的基礎(chǔ)工程。

當(dāng)施工場地較為開闊，基坑開挖不受限制，且地下水埋藏比較深時(shí)，通常都選用鋼筋混凝土筏板整體基礎(chǔ)。當(dāng)施工場地地基表層的軟弱土層較厚時(shí)，且地下水位較淺時(shí)，選擇使用樁基礎(chǔ)，這樣可以使鐵塔更好的抵抗垂直荷載以及上拔力，顯著增強(qiáng)鐵塔的穩(wěn)定性。

比如，以某通信鐵塔為例，工程地質(zhì)條件狀況如下，

本基站地下水埋藏較淺，以每個(gè)塔腳設(shè)置一根直徑0.9 m的樁為例，樁凈長1l m，進(jìn)入層粉土約1m，采用一柱一樁，樁與樁之間設(shè)置拉梁，承臺(tái)采用l m×1 m，單樁抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值1637 kN，抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值734 kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 單管塔

與一般高聳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)相類似，單管塔基礎(chǔ)可采用獨(dú)立基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)或承臺(tái)+多樁基礎(chǔ)，其計(jì)算方法獨(dú)立基礎(chǔ)主要采用土重法進(jìn)行計(jì)算，單樁基礎(chǔ)主要考慮水平樁頂部位移m值進(jìn)行計(jì)算，承臺(tái)+多樁基主要按抗拔樁計(jì)算（此類型適用相對(duì)較少）。由于其上部結(jié)構(gòu)為典型的懸臂結(jié)構(gòu)，高度大且采用高強(qiáng)材料，故作用于基礎(chǔ)的內(nèi)力具有彎矩很大，剪力較小，壓力很小的特點(diǎn)，不同于一般建筑，單管塔基礎(chǔ)對(duì)于地基承載力要求較低，正常情況下都能滿足。

單管塔基礎(chǔ)所受的彎矩很大，軸力很小，采用獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)大小及埋深通常是由抗傾覆承載力控制，基礎(chǔ)底面脫離面積不小于1/4 底面積，底板厚度挑高比不宜大于2.5，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度不能很好利用，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)。淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中在地下水位較低的情況下宜合理的增加基礎(chǔ)埋深（利用覆土對(duì)基礎(chǔ)抗拔的有利作用）來減少基礎(chǔ)寬度。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)鐵塔設(shè)計(jì)及建造的全過程分析，從塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮到的設(shè)計(jì)要點(diǎn)至設(shè)計(jì)選用合適的基礎(chǔ)形式及尺寸，現(xiàn)場施工質(zhì)量管控，交付使用后定期檢查及維護(hù)等方面著手，嚴(yán)格把關(guān)設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量，做好后期維護(hù)工作，確保通信鐵塔在正常使用年限內(nèi)充分發(fā)揮其功能，為通信事業(yè)的高速發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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