格構(gòu)鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)的研究分析

李建宇

摘 要：當(dāng)前鐵塔工程施工過程中，鐵塔基礎(chǔ)施工是影響施工進(jìn)度和施工成本的重要因素。為了有效實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的機(jī)械化施工，降低基礎(chǔ)成本，筆者研究發(fā)現(xiàn)裝配式板索基礎(chǔ)均能滿足這些要求。在此基礎(chǔ)上，筆者下文中對格構(gòu)式鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)組成與特點(diǎn)、鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析、鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)在施工中的優(yōu)勢，并對鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，以提高鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鐵塔；裝配式板索基礎(chǔ)；受力分析；經(jīng)濟(jì)

中圖分類號(hào)：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

基礎(chǔ)施工是鐵塔建設(shè)工程中的重要施工環(huán)節(jié)，是影響工程進(jìn)度和工程成本的重要因素。在一些工程當(dāng)中，鐵塔基礎(chǔ)的成本甚至占到工程總成本的一半以上。因此如何有效進(jìn)行基礎(chǔ)的機(jī)械化施工，降低基礎(chǔ)成本是當(dāng)前鐵塔架設(shè)中主要考慮的內(nèi)容。通過對基礎(chǔ)不斷地研究，筆者發(fā)現(xiàn)裝配式板索基礎(chǔ)不僅能夠滿足格構(gòu)式鐵塔的承載力要求，而且其便于機(jī)械化施工，并且與普通掏挖式基礎(chǔ)相比具有更低的成本，將其作為格構(gòu)式鐵塔裝基礎(chǔ)具有很大的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上筆者對格構(gòu)式鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)分析，具體研究內(nèi)容如下所示。

1 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)組成與特點(diǎn)

裝配式板索基礎(chǔ)主要由錨索、基礎(chǔ)上板和基礎(chǔ)下板3個(gè)主要部分構(gòu)成，如圖1所示。

其中錨索的主要作用是連接基礎(chǔ)上承載鋼墊板和下承載鋼墊板，并進(jìn)行受力的傳導(dǎo)。基礎(chǔ)上板頂部通過錨栓與上承載鋼墊板相連接，基礎(chǔ)下板底部通過錨栓與下承載鋼墊板相連接，在上下承載鋼墊板均布置一定數(shù)量的銷頭，上下板與它們之間的土體通過后張法連接在一起。其中來自鐵塔的下壓力的承受部位主要是基礎(chǔ)上板，基礎(chǔ)下板承受較少或不承受下壓力。而上拔力的主要承受位置是基礎(chǔ)下板，當(dāng)上拔力作用于裝配基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)上板和錨索會(huì)將力傳遞至基礎(chǔ)下板，從而基礎(chǔ)下板成為主要受力部位。而對于鐵塔受到的水平力，其難以通過錨索或基礎(chǔ)上板向下傳遞，因此鐵塔受到的水平力幾乎均由基礎(chǔ)上板承受。綜合上述論述，鐵塔裝配式基礎(chǔ)的受力部位比較明確，其中基礎(chǔ)上板是水平力和下壓力的主要承受部位，而基礎(chǔ)下板是上拔力的主要承受部位。由于受力分析簡單，也就簡化了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。為滿足機(jī)械化施工的要求，在鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)制作和施工時(shí)，首先將基礎(chǔ)上下板提前進(jìn)行制作并通過錨索連接，然后利用旋挖鉆機(jī)成孔，簡化施工過程，提高施工效率。

2 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

2.1 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)承載力分析

由于下壓力和水平力幾乎全部由上混凝土板承受，因此在計(jì)算基礎(chǔ)對下壓力和水平力的承載力時(shí)可以將上混凝土板看作普通板式基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。由于上拔力幾乎全部由下混凝土板承受，因此在計(jì)算基礎(chǔ)對上拔力的承載力時(shí)可以將下混凝土板看作普通錨板基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。另外板索基礎(chǔ)下板在受力分析、施工方法、破壞形式和工作原理等均和普通的掏挖基礎(chǔ)相一致，因此可以將裝配式板索基礎(chǔ)下板當(dāng)作掏挖樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，掏挖樁的上拔穩(wěn)定性計(jì)算通常采用剪切法進(jìn)行，因此裝配式板索基礎(chǔ)下板上拔穩(wěn)定性計(jì)算也能夠采用剪切法進(jìn)行。經(jīng)受力計(jì)算JC1型鐵塔裝配式基礎(chǔ)作用力，見表1，計(jì)算得到的基礎(chǔ)尺寸，見表2。

2.2 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)的形狀和防腐設(shè)計(jì)

為了滿足機(jī)械化施工的要求在裝配式板索基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)建議將下混凝土板設(shè)計(jì)成圓形形狀。而上混凝土板處于地方上層，其不受機(jī)械化施工的限制，可以采用方形形狀。裝配式基礎(chǔ)的使用壽命是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮的主要內(nèi)容之一。其中影響裝配式板索基礎(chǔ)壽命的重要因素是錨索的防腐。為了提高錨索防腐蝕性能，應(yīng)選擇鋼絞繩，并在其外套一層玻璃鋼管，并注入發(fā)泡密封膠進(jìn)行防腐，具體如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)既可以有效提高錨索的強(qiáng)度，又可以避免錨索與土地接觸，避免錨索的腐蝕，增加錨索壽命。

3 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)在施工中的優(yōu)勢

與普通掏挖式基礎(chǔ)相比，裝配式板索基礎(chǔ)更加適合進(jìn)行機(jī)械施工，其進(jìn)行機(jī)械化施工的優(yōu)勢如下所示：

（1）裝配式板索基礎(chǔ)下混凝土板為圓形，該結(jié)構(gòu)通過旋挖鉆機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)孔的開挖非常有利，這樣可以有效節(jié)省基礎(chǔ)開挖的時(shí)間，并且有效保證基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

（2）裝配式板索基礎(chǔ)能夠通過預(yù)制的方式進(jìn)行制作，這樣可以有效地節(jié)省基礎(chǔ)現(xiàn)場加工和養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，加快整體工程的施工進(jìn)度。并且基礎(chǔ)的制作不受現(xiàn)場條件的影響，混凝土板制作的質(zhì)量也更好。

（3）上下混凝土板之間采用錨索連接，錨索采用錨具與上下鋼板錨固，施工時(shí)采用后張法工藝對錨索施加預(yù)應(yīng)力，保證鋼板與混凝土板接觸面的同時(shí)，也給上板預(yù)先施加了一個(gè)壓力荷載。由于工程主要位于山地，地質(zhì)條件較好，一般基礎(chǔ)荷載都是由上拔荷載控制，滿足了實(shí)用要求。

4 鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性分析

為了有效分析裝配式板索基礎(chǔ)在通信工程中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，分別將鐵塔中常用的ZBC2和JC1兩種塔型在使用裝配式板索基礎(chǔ)和普通掏挖式基礎(chǔ)的混凝土和鋼筋用量進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表3。

表3結(jié)果顯示，ZBC2型塔裝配式板索基礎(chǔ)要比掏挖式基礎(chǔ)節(jié)省約29.31 %的混凝土和63.78 %的鋼筋，JC1型塔裝配式板索基礎(chǔ)要比掏挖式基礎(chǔ)節(jié)省約47.77%的混凝土和67.38 %的鋼筋。由此可見裝配式板索基礎(chǔ)較普通開挖式基礎(chǔ)有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

5 結(jié)論

結(jié)合上文的論述，裝配式板索基礎(chǔ)具有的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）鐵塔裝配式板索基礎(chǔ)主要由錨索、基礎(chǔ)上板和基礎(chǔ)下板3個(gè)主要部分構(gòu)成。其中錨索主要作用是連接基礎(chǔ)上承載鋼墊板和下承載鋼墊板，并進(jìn)行受力的傳導(dǎo)。基礎(chǔ)上板頂部通過錨栓與上承載鋼墊板相連接，基礎(chǔ)下板底部通過錨栓與下承載鋼墊板相連接，在上下承載鋼墊板均布置一定數(shù)量的銷頭，上下板與它們之間的土體通過后張法連接在一起。

（2）裝配式板索基礎(chǔ)上板是水平力和下壓力的主要承受部位，而基礎(chǔ)下板是上拔力的主要承受部位，裝配式板索基礎(chǔ)受力分析簡單，也就簡化了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。

（3）在計(jì)算基礎(chǔ)對下壓力和水平力的承載力時(shí)可以將上混凝土板看作普通板式基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算基礎(chǔ)對上拔力的承載力時(shí)可以將下混凝土板看作普通錨板基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。裝配式板索基礎(chǔ)下板上拔穩(wěn)定性計(jì)算能夠采用剪切法進(jìn)行。

（4）裝配式板索基礎(chǔ)下混凝土板為圓形，該結(jié)構(gòu)通過旋挖鉆機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)孔的開挖非常有利，這樣可以有效節(jié)省基礎(chǔ)開挖的時(shí)間，并且有效保證基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

（5）裝配式板索基礎(chǔ)能夠通過預(yù)制的方式進(jìn)行制作，這樣可以有效地節(jié)省現(xiàn)場加工基礎(chǔ)的時(shí)間，加快整體工程的施工進(jìn)度。并且基礎(chǔ)的制作不受現(xiàn)場條件的影響，混凝土板制作的質(zhì)量也更好。

（6）影響裝配式板索基礎(chǔ)壽命的重要因素是錨索的防腐。為提高錨索防腐蝕性能，應(yīng)選擇鋼絞繩，并在其外套一層玻璃鋼管，并注入發(fā)泡密封膠進(jìn)行防腐。這種結(jié)構(gòu)既可以有效提高錨索的強(qiáng)度，又可以避免錨索與土地接觸，避免錨索的腐蝕。

參考文獻(xiàn)

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