既有公共路燈桿基礎(chǔ)加固方案設(shè)計(jì)

趙婷

北京中網(wǎng)華通設(shè)計(jì)咨詢有限公司 遼寧沈陽 110168

2018年為加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，整合社會(huì)資源，中國鐵塔股份有限公司與市政府達(dá)成戰(zhàn)略合作目標(biāo)，充分利用社會(huì)既有路燈桿資源，將其改造成可供使用的通信基礎(chǔ)設(shè)施。

1 加固方案

基礎(chǔ)加固的常用方法有三種：增大基礎(chǔ)底面積法、加設(shè)拉線法、增加斜支撐法，其中加設(shè)拉線法與增加斜支撐法是通過對(duì)其上部結(jié)構(gòu)桿身加設(shè)拉線或者斜支撐的方法來分擔(dān)一部分荷載，該方法在使得基礎(chǔ)滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也增加了桿身的抗彎能力，但結(jié)合施工現(xiàn)場周圍環(huán)境，路燈桿周圍多為非機(jī)動(dòng)車道或人行道，增設(shè)的拉線及斜支撐將對(duì)行人存在極大安全隱患且影響城市整體面貌；增大基礎(chǔ)底面積法是通過增大基礎(chǔ)底面的方法使其滿足地基承載力要求以及提高其抗彎能力，該方法占地面積較小且地面以上可恢復(fù)，施工工藝簡單。綜合因素考慮，采用增大基礎(chǔ)底面積法對(duì)既有基礎(chǔ)加固。

2 加固方案設(shè)計(jì)

2.1 幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)荷載

改造前：原12米路燈桿基礎(chǔ)尺寸為600mm×600mm，埋深1.5米，地下穩(wěn)定水位在2.0m以下，承載力特征值fak=110kPa，混凝土等級(jí)為C30，鋼筋等級(jí)為二級(jí)鋼HRB335。

改造后：上部結(jié)構(gòu)加設(shè)備總重小于1.2噸，天線及RRU總迎風(fēng)面積小于2.1m2，作用在基礎(chǔ)頂面荷載標(biāo)準(zhǔn)值取Nk=15kN，Mk=125kN·m，Vk=11kN。假定加固后混凝土與原基礎(chǔ)混凝土結(jié)合良好，加固混凝土等級(jí)為C30，鋼筋等級(jí)為二級(jí)鋼HRB335，加固后基礎(chǔ)地面尺寸為3200mm×3200mm，厚600mm，埋深0.8米。

幾 何 參 數(shù)：fc=1.43E+07（N/m2）；ft=1.43E+06（N/m2）；EC=3.00E+10（N/m2）；fy=3.00E+08（N/m2）；ES=2.00E+11（N/m2）；c=50（mm）；γc=25（kN/m3）；γm=13.50（kN/m3）

2.2 基礎(chǔ)加固前驗(yàn)算

基礎(chǔ)的底面積 A=1.00（m2）；基礎(chǔ)的抗矩 Wx=bl2/6=0.17（m3），Wy=lb2/6=0.17（m3）

基 礎(chǔ) 體 積 Vf=1.10（m3）；基 礎(chǔ) 上 土 的 體 積 Vs=a12d-Vf=0.90（m3）

基礎(chǔ)底面以上土的計(jì)算重度（不計(jì)浮力）γs=13.50（kN/m3）

修正后的地基承載力特征值 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）=123.50（kPa）

塔柱頂面豎向力標(biāo)準(zhǔn)值Fk=15.00（kN）

基礎(chǔ)自重（包括土重，考慮浮力）標(biāo)準(zhǔn)值Gk=Vfγc+Vsγs-F浮 =13.50（kN）

標(biāo)準(zhǔn)組合下基礎(chǔ)底面力矩Mk=Mk0+Vk0d=141.50（kN·m）

在軸心荷載作用下下基礎(chǔ)底面壓力值Pk=（Fk+Gk）/A=79.17（kPa）＜fa=123.50（kPa）滿足要求。

在偏心荷載作用下偏心距：

e=Mk/（Fk+Gk）=4.96（m）＞l/6=0.10（m）

a=0.5b-Mk/（Fk+Gk）=-4.66（m）

基礎(chǔ)底面局部脫開時(shí)基底壓力 Pk，max ＝ 2（Fk+Gk）/（3la）=-6.79（kPa）

3a＜0.75b=0.75（m）不滿足要求，即基底脫開面積大于全部面積的1/4

計(jì)算結(jié)果顯示，基礎(chǔ)在偏心荷載作用下，基底脫開面積大于全部面積的1/4，不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，經(jīng)分析主要原因?yàn)樗斫?jīng)改造后傳遞至基礎(chǔ)地面彎矩過大，故擬通過增大基礎(chǔ)底面積的方法增大基底彎矩抵抗矩從而提高基礎(chǔ)抗彎能力。

2.3 基礎(chǔ)加固后驗(yàn)算

基礎(chǔ)的底面積：

A=10.24（m2）； 基 礎(chǔ) 的 抗 矩 Wx=bl2/6=5.46（m3），Wy=lb2/6=5.46（m3）

基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度h0=h1-c=550（mm）

基 礎(chǔ) 體 積 Vf=6.22（m3）；基 礎(chǔ) 上 土 的 體 積 Vs=a12d-Vf=1.98（m3）基礎(chǔ)底面以上土的計(jì)算重度（不計(jì)浮力）γs=13.50（kN/m3）修正后的地基承載力特征值 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）=114.05（kPa）

塔柱頂面豎向力標(biāo)準(zhǔn)值Fk=15.00（kN）

基礎(chǔ)自重（包括土重，考慮浮力）標(biāo)準(zhǔn)值Gk=Vfγc+Vsγs-F浮 =182.08（kN）

標(biāo)準(zhǔn)組合下基礎(chǔ)底面力矩Mk=Mk0+Vk0d=133.80（kN·m）

在軸心荷載作用下下基礎(chǔ)底面壓力值Pk=（Fk+Gk）/A=19.25（kPa）＜fa=114.05（kPa）滿足要求。

在偏心荷載作用下偏心距：

e=Mk/（Fk+Gk）=0.68（m）＞l/6=0.17（m）；a=0.5b-Mk/（Fk+Gk）=0.92（m）

基礎(chǔ)底面局部脫開時(shí)基底壓力 Pk，max ＝ 2（Fk+Gk）/（3la）=4 4.58（kPa）＜1.2fa=136.86（kPa）滿足要求 3a＞0.75b=2.4（m）滿足要求，即基底脫開面積不大于全部面積的1/4

經(jīng)驗(yàn)算，加固后地基承載力及抗沖切滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。加固方案剖面圖如圖所示。

3 構(gòu)造措施與施工工藝

加固材料：混凝土均為C30，鋼筋等級(jí)均為二級(jí)鋼HRB335。

地基處理：當(dāng)?shù)鼗休d力或變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，地基處理可選用機(jī)械壓實(shí)、換填墊層等方法，機(jī)械壓實(shí)包括重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯、振動(dòng)壓實(shí)等方法，換填墊層材料可采用中砂、粗砂、礫砂、角（圓）礫、碎（卵）石、礦渣、灰土、粘性土以及其它性能穩(wěn)定、無腐蝕性的材料。

開挖時(shí)注意原市政路燈桿電力管線的保護(hù)。

加固基坑開挖前采用臨時(shí)拉線或臨時(shí)支撐的方法固定好塔身，保證塔身垂直度。

經(jīng)理論計(jì)算及復(fù)核，加固后基礎(chǔ)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，加固效果良好。