通信鐵塔基礎選型與設計研究

【摘要】針對通信鐵塔基礎，結合實例，對四邊形角鋼鐵塔基礎和三角形鋼管鐵塔基礎的選型及設計進行深入分析，提出不同基礎形式的適用條件和特點，為正確選擇基礎形式提供可靠的參考借鑒。

【關鍵詞】通信鐵塔;鐵塔基礎選型;鐵塔基礎設計

通信鐵塔基礎具有支撐鐵塔結構的重要作用，所用基礎形式是否合理，直接決定基礎作用效果能否得以充分發揮，也決定了經濟成本。因此，有必要對基礎選型及設計予以充分考慮，保證所選基礎形式的合理性。

1、四邊形角鋼鐵塔基礎選型和設計

1.1獨立基礎

這種基礎多用于持力層具有良好承載力的情況，特征值應能達到80kPa以上，而且土質還應相對均勻，具有施工方案、成本低、效率高的優勢特點。柱腳和墩柱相鉸接，與柱腳相連的構件為斜桿，墩柱和斜桿中的軸向力均由柱腳構造進入柱墩。柱墩在向基底傳遞上部所有豎向力的同時，與基礎共同承受從上部結構產生的水平力。在獨立基礎間大多采用連梁，連梁可以對通過斜桿及柱傳遞的水平力及其分量進行平衡，只由風荷載累加形成的水平力不能靠連梁來平衡，應由柱墩來承擔。完成連梁的設計與設置后，墩柱可以承受的極限水平力為沒有設置連梁墩柱的1/3左右，可見連梁設置極為重要和必要[1]。

以某基站為例進行分析，該基站采用角鋼塔，其地質條件從上到下依次為：雜填土，厚度在1.5m左右;粉質粘土，底部埋深在5.0m左右;粉土，在7m深處揭露。基站區域較為開闊，開挖不會受到太大限制，建議選擇獨立基礎，將粉質粘土作為持力層，根據抗壓驗算與抗拔驗算結果，將基礎尺寸確定為3m×3m，將埋深確定為3m，這樣可以達到設計要求，充分發揮持力層具有的承載能力。此外，若持力層的承載能力減小，則可通過擴大面積來調整，無需增加埋深，減小基礎的重量，達到預期抗壓要求。

1.2灌注樁基礎

如果場地中分布有較厚的軟弱土，或區域地下水位很高，而施工降水難度較大，采用淺基礎無法滿足實際要求，需要選擇樁基礎形式，使荷載通過樁基的傳遞進入持力層。相比之下，樁基礎具有更高的承載能力，且穩定性良好，不會產生較大的沉降，并且還能抵抗上拔力與水平方向的荷載。根據荷載的類型與地質條件，可選擇多種不同的樁型，如鉆孔樁、挖孔樁和鋼管樁。

以某基站為例進行分析，該基站所在區域的地下水位較高，粉質粘土不具備滿足工程要求的承載能力，故需要選擇樁基礎形式，直徑為0.9m，凈長為14.4m，樁尖應進入到細砂層中1m左右，每柱一樁，樁間采用拉梁，設置1m×1m的承臺，以減少混凝土的使用量。在制定樁基方案的過程中，應充分考慮區域的巖土工程勘察成果，確定適宜的樁基數量與樁徑，在避免浪費的基礎上，保證安全性與可靠性，使設計效果達到最優[2]。

2、三角形鋼管鐵塔基礎選型和設計

此類鐵塔的塔柱主材為鋼管，各方向上的回轉半徑完全一致，能滿足鐵塔整體受力要求，采用等邊三角形的平面結構形式，故可將其稱作三管塔。因四角塔有很大的占地面積，針對城市這種特殊情況往往難以達到要求，這使得三管塔的實際應用變得越來越廣泛。對三管塔而言，其跟開與塔柱效率都相對較小，使各塔柱下部拉應力很大，在基礎選型時，必須對巖土工程勘察成果進行深入分析，以保證所選基礎形式的合理性。

2.1筏板整體基礎

如前所述，因三管塔跟開往往不大，塔身自重小，而鐵塔高度相對較大，所以水平力與彎矩都會很大。在這種情況下，建議選擇筏板整體基礎形式，該基礎是典型的柔性基礎，因底板配有鋼筋，用于承受因地基反力造成的剪力及彎矩，在底板懸挑部分，所有截面都具有很高強度，不會受到剛性角影響與限制，底板因此可做的很薄，但懸挑的尺寸必須滿足要求，從而有效抵抗彎矩。這種基礎形式在場地較為開闊的情況下適用，開挖施工不會受到影響，同時地下水位不可過高，且持力層的承載能力要達到110kPa以上。該基礎形式具有施工速度較快、成本合理等優勢，能利用商品混凝土實現一次性澆筑，能有效防止質量問題，具有很強的整體性。

以某基站為例進行分析，該基站采用角鋼塔，其地質條件從上到下依次為：粉質粘土，底部埋深在5m左右;粉土，在7m的深度上揭露。由于該基站區域較為開闊，開挖不會受到影響和限制，故選擇筏板整體基礎，將粉質粘土作為持力層，圓形截面，基礎直徑為7.2m，底部的最大和最小壓應力分別為107kPa、5kPa。經驗算可知，基礎抗壓承載力能夠滿足設計與規范的要求[3]。

2.2灌注樁基礎

如果場地表層分布有很厚的軟弱土，或地下水位很高，建議選擇樁基礎，以此有效抵抗上拔力與垂直方向上的荷載。以工程的地質條件為依據，大多采用鉆孔樁，灌樁材料為鋼筋混凝土，一個塔柱對應一個樁，或一個塔柱對應一對樁，具體要通過驗算來確定[4]。

以某基站為例進行分析，該基站采用三管塔，其所在區域地質條件如表1所示。由于該基站的地下水位較高，為滿足實際要求，決定采用灌注樁基礎形式，樁徑0.9m，長11m，樁尖進入粉土層1m左右，一個塔柱對應一個樁，樁間設置拉梁，形成1m×1m的承臺，施工十分方便。經驗算，單樁的抗壓、抗拔極限承載力標準值分別為1637kN和734kN，符合設計要求。

結語：

通過上述對基礎形式選擇和設計的介紹及實例分析，不論采用的是哪一種類型的通信鐵塔，都要以地區的巖土工程勘察成果以依據，結合場地的實際情況開展分析研究，根據研究結果確定適宜的基礎形式。如果場地所在地區的地質條件相對較好，宜選擇獨立淺基礎，這種基礎完全可以滿足要求，而且經濟合理;而如果場地內的持力層不滿足要求，承載能力相對較低，或區域地下水位較高，則要采用深基礎，但這種基礎形式的成本較高。因此，在基礎選型時，必須對巖土工程勘察成果進行深入分析，以保證所選基礎形式的合理性。

參考文獻：

[1]王明媛.通信鐵塔的基礎選型與設計技術研究[J].建筑工程技術與設計，2016（7）：22-23.

[2]田英俠，郭曉冬.基于層次分析法（AHP）的通信鐵塔基礎選型研究[J].四川建材，2017，43（3）：66-67.

[3]廖永昌.淺談500kV輸電線路鐵塔基礎選型與設計[J].廣東科技，2013（24）：118-120.

[4]王楠.通信鐵塔的設計與維護策略初探[J].城市建設理論研究：電子版，2016（11）：21-22.

作者簡介：

劉俊（1988-05），男，本科，工程師，主要從事通信基站鐵塔設計工作。