一种配重式简易单管塔的设计及试点应用

王金辉

(江苏省邮电规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210006)

引言

从全国移动通信基站建设的统计资料分析，近年来受土地资源紧张、征地费用高涨、民众对天线的辐射恐慌、租赁成本的持续攀升、百姓风水观念等因素的影响，基站选址难度增加、建设环境恶化、施工矛盾不断已经成为了通信基站建设中最棘手的问题，导致解决网络投诉的基站建设需求和基站建设环境的恶化之间的矛盾、站址征地租赁费用的大幅度增加和基站建设成本的节约化要求之间的矛盾冲突越来越明显。另外，随着城镇拆迁建设的推进，部分区域原有基站被迫拆除。这些被迫拆除的基站所在区域环境较为特殊，周边往往无法在短期内建设合适的站点填补，导致该地区长时间没有网络信号覆盖，客户感知差、投诉多。如何有效解决这种场景中的网络覆盖问题，倍受工程人员关注。

本文针对城镇郊区小范围的网络投诉解决需求和现场不具备现场浇筑混凝土塔基的工程建设需求，探索设计一种高度合适的轻质简易单管塔，一种高度合适的简易单管塔，并采用装配式预制配重混凝土基础，代替传统基站建设模式下现场需浇筑较大体积混凝土的建设方案，达到节省工程造价、缩短工程建设周期、降低工程实施中协调成本的目的，保障基站工程顺利实施，实现投诉区域短时间的网络覆盖。

1 塔体方案的甄选

在基站工程中，简易塔体结构一般较多采用自立式简易单管塔、组合H杆、组合抱杆等结构型式。根据基站选址及工程实施中业主反馈情况调查，上述组合H杆和组合抱杆上部结构冗繁、美观性差、占地面积较大;而自立式简易单管塔因塔体上部结构简洁、外观轻盈，便于根据需要进行杆体的美化改造及景观装饰等特点，工程应用较好;此外，从塔体受力形式及结构设计角度分析，自立单管塔塔身迎风面较小，对基础占地面积要求较小，采取配重式基础方案的可行性较大。

2 基础方案的选定

通信塔架作为高耸结构，风荷载作用下的荷载效应为其自身结构和基础计算的主要控制荷载工况，在上部结构强度满足要求的前提下，基础必须提供足够的抗力保证上部结构不发生整体倾覆。从结构概念角度分析，塔体采用配重式混凝土基础是可行的，通过现场装配预制的混凝土配重单元，可以省去现场浇注大体积混凝土的繁琐施工工序及养护时间，缩短了工程建设周期。

3 计算分析

采用SAP2000建模分析，计算时塔身几何模型简化的原则是在保证计算精度的前提下，对一些与塔身强度，稳定性没有重要作用或者承受荷载情况并不关键的部位适当简化，以提高计算速度。

计算选用15m、18m两种高度塔体，塔身主材选用Q345B，支架、避雷针等构件选用Q235B。考虑塔体上部设置一层支架，安装3根天线，设计基本风压取为0.40kN/m2。塔身简化为底部固定，顶端自由的薄壁锥筒形结构，由于爬钉板，保险绳固定件等主要承受竖向荷载，可将其质量附加到塔身上。整体结构的稳定和抗倾覆只要依靠铁塔本身重量和配重块重量，基础的整体刚度主要由配重基础外钢框提供。配重块设计，除了满足基础的稳定性外，还应考虑弯矩作用和吊装，进行强度和配筋计算，配筋应满足最小配筋率要求，防止裂缝产生。计算结果参见表1。

表1 不同高度配重式简易单管塔主要参数

4 工程试点实施

4.1 现场勘查选定站址

各专业设计人员现场勘查，并结合场地环境、道路交通及场地水文地质勘探资料等，选定合适建设为位置。

4.2 基坑开挖及地基处理

结合场地土质条件采用合适的施工工艺，基坑开挖至设计深度，或按照设计要求进行地基处理后，由建设方组织设计、地质勘探、监理等单位工程人员现场验槽，确认基底土体承载力满足设计要求。基坑验槽合格后，铺设基础垫层，垫层可选用碎石拌浆的简化处理。

4.3 基础型钢外框吊装

垫层平整度验收合格后，将预先在工厂完成整体焊接及镀锌处理的基础型钢外框吊装就位，采取措施，保证钢架顶面的水平度。

4.4 塔脚底法兰的固定

基础型钢外框固定合格后，安装塔段1底部法兰板，并控制好塔段1管体的垂直度及顶部水平偏差，确保塔体竖直并保证后期塔身支撑的顺利安装。

4.5 基础配重块吊装

塔段1固定施工验收合格后，在采取有效措施保证的条件下，遵循逐层对称施工顺序吊装基础配重块，并随时观测调整塔身倾斜度。待配重块全部吊装结束后，用高强螺杆箍紧。

4.6 吊装塔段2，安装斜向支撑

基础配重块安装完成，即可吊装塔段2主钢管，安装到位后，安装4根斜向支撑杆杆，支撑杆下部固定于基础钢框顶面四角固定件。

4.7 吊装塔段3，安装塔身支架

塔身2主钢管安装到位后，观测塔顶垂直度，水平偏差调整合格后继续吊装塔段3，并观测调整塔顶倾斜度至满足要求。塔段3在吊装之前，可先安装固天线支架可在塔段3吊装前完成与管身的安装固定。

4.8 接地系统施工，检测合格后回填基坑

根据设计要求，设置接地网，检测基础接地系统的接地电阻合格后，回填基坑，回填时注意控制回填土夯实质量，并全程观测塔身倾斜度。

5 工程效果

经比较，试点站点采用配重式简易单管塔的总体工程造价，较采用传统建设模式建设相同高度塔体的普通单管塔节约10%左右。通过与传统基站建设模式下同类高度铁塔工程比较，采用配重式简易自立单管塔的基站工程，自施工准备阶段到塔体安装完成总工期不到20天，建设周期缩短了近50%，工期优化效果非常明显。试点基站开通运营后，经现场测试，目标覆盖区域移动网络信号良好。

6 结束语

本文结合工程实际需求，对一种15～18m高度的配重式简易自立单管塔进行了分析研究，并全程跟踪了试点基站的工程实施。较之传统基站铁塔建设工程，本文研究的配重式简易单管塔，其在施工便利性、节约投资成本、缩短工程周期等方面优势明显。

本文研究的配重式简易单管塔可采用标准模式工厂化生产，构件制造质量有保证，为基站工程大规模应用提供可靠依据。

通过工程实践效果的跟踪调查，发现塔身倾斜度控制和调节系统方面还需做进一步改进和完善，塔身下部刚性支撑增加可调节功能，使得塔身倾斜度更方便调节。

［1］高耸结构设计规范 GB50135－2006［S］GB50135－2006 Code for design of high－rising structures［S］.

［2］建筑地基基础设计规范 GB50007－2008［S］GB50007－2002 Code for design of building foundation［S］.

［3］钢结构设计规范 GB50017－2003［S］GB50017－2003 Code for design of steel structures［S］.

［4］中国工程建设标准化协会化工分会.工业建筑防腐蚀设计规范，GB50046－2008.中国计划出版社.

［5］王姝.新型可搬迁一体化移动基站的设计.特种结构.2012年29卷4期.