通信单管塔岩石锚杆基础技术应用

袁晓辉 苏成林



通信单管塔岩石锚杆基础技术应用

袁晓辉 苏成林

北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100000

介绍通信单管塔在岩石地区的应用。推广单管塔锚杆基础在岩石地区的开展应用，充分利用岩石的优势，解决疑难站址建设，节省建造成本，且施工过程经济环保。

单管塔；岩石；锚杆基础

1 应用背景

随着我国经济的迅速发展，通信网络建设也越来越广泛。目前4G网络建设在城市已初具规模，但在部分农村还有很大的需求。农村地区地形地貌比较复杂，除了平原、戈壁等常见地貌外，还有很多风化程度不同的山区、丘陵等。这些地方，施工机械、材料等难以直接运送到现场。

铁塔基础是整个工程中最重要的一个环节，因为它制约着整个工程的进度。在这种地区若采取常用的开挖回填类基础形式，显然不现实，不仅开挖难度大，成本增加，而且费时、费力，破坏自然环境，造成水土流失。在这种背景下，岩石锚杆基础的应用就非常必要，可充分利用天然岩石的力学性能，节省混凝土材料，缩短施工周期，保护自然环境等[1]。

2 岩石锚杆基础应用条件

高耸结构建设场地岩层外漏或埋深较浅时，宜按岩石锚杆基础设计。对于承受拉力或较大水平力的高耸结构单独基础，当承受非疲劳动力作用且建设场地为稳定的岩石基础时，宜采用普通岩石锚杆基础。岩石锚杆基础构造要求如下。

（1）锚杆孔直径：一般取3～4倍锚杆直径，但不应小于一倍锚杆直径加50 mm。锚杆钢筋的锚固长度应大于40 d，锚杆中心间距不小于6 d1，锚杆到基础的边距不应小于150 mm，锚杆钢筋离孔底距离宜为50 mm[2]。

（2）锚杆钢筋截面：锚杆宜采用热轧带肋钢筋；锚杆应按作用效应基本组合计算的拔力，并按钢筋强度设计值计算其截面[2]。

③锚杆孔灌注：灌孔的水泥砂浆（或细石混凝土）强度等级不宜低于M30（或C30），灌浆前应将锚杆孔清理干净，并保证灌注密实[2]。

④锚杆长度：锚杆插入上部结构的长度，应符合钢筋的锚固长度要求[3]。

普通锚杆基础中单根锚杆所承受的拔力，应按下列公式验算[4]：

图1 普通锚杆基础图

单根普通锚杆抗拔承载力特征值，应按以下规定：

（1）对于安全等级为一级的高耸结构，单根锚杆的抗拔承载力特征值，应通过现场试验确定，其试验方法应遵守现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定[5]。

（2）对于安全等级为二级的高耸结构，单根锚杆的抗拔承载力特征值可按下式计算[2]：

表1 砂浆与岩石间的黏结强度特征值（kPa）

注：水泥砂浆强度等级为m30，或细石混凝土强度等级C30。

锚杆基础均应计算基础顶部力矩，进行顶部配筋，其公式如下[2]：

基础顶部的配筋量不少于φ8@200。

图2

3 岩石锚杆基础设计实例

3.1 塔型选择情况

后头沟基站新建40 m爬支架式单管塔（DGT（Z）-40-0.45-4ZJ），塔基根部三向力标准值：压力Nk=96.2 kN，剪力Vk=45.8 kN，弯矩Mk=1 263.9 kN·m；塔基根部三向力设计值：N=107 kN，V=64.2 kN，M=1 769.5 kN·m。

3.2 地勘数据情况

本基站拟建场地土层为：（1）耕土0.5 m；（2）微风化花岗岩，该层未揭穿；砂浆与岩石间的黏结强度特征值f=0.50 MPa。

3.3 设计图纸

根据地勘资料，该单管塔采用锚杆基础设计，锚杆选用三级钢HRB400，直径￠25，基础混凝土等级为C30，图纸见图3。基础及短柱钢筋选用HRB400，混凝土等级为C30。

图3

3.4 基础设计尺寸取值

（1）锚杆孔直径宜取锚杆直径的3～4倍，即75～100 mm，且不得小于一倍锚杆直径加50 mm，即不得小于75 mm，本基础取85 mm，满足规范要求。

（2）锚杆中心间距不小于6 d1，即510 mm，本基础锚杆孔中心间距取值600 mm，满足规范要求[6]。

（3）锚杆到基础的边距不应小于150 mm，本基础取值200 mm；锚杆钢筋离孔底距离宜为50 mm；满足规范要求。

（4）锚杆钢筋锚入岩石的深度要大于40倍锚杆直径，即40×25=1 000 mm，本基础取值1 200 mm，满足规范要求。

（5）锚杆插入上部锚固长度应大于0.14×360/1.43×25×1.0×1.0，即882 mm，本基础取值为直立部分900+弯勾部分300=1 200 mm，满足设计要求。

3.5 基础承载力计算

基础底面弯矩标准值为：Mk=1 263.9+45.8×2.5=1 378.4 kN·m。

基础自重标准值：Gk=（2.8×2.8×1+1.8×1.8×1.5）×25=317.5 kN。

锚杆所受最大拔力为：

（1）90度风向

（2）45度风向

单根锚杆抗拔力特征值为：

3.6 基础的强度验算及配筋

3.6.1 单向偏心下基础顶部的弯矩及配筋计算

故基础顶面配筋为16@120。

3.6.2 双向偏心下基础顶部的弯矩及配筋计算

故基础顶面配筋为16@120。

3.7 短柱配筋

（1）单向偏心受压短柱按照大偏心受压构件计算，根据《混凝土规范》6.2.17。

故短柱纵筋为52-φ25（25 532 mm2）。

（2）双向偏心受压双向偏心受压采用《混凝土规范》式6.2.21-3验算：（Nux及Nuy计算时，只考虑弯矩作用方向的对边纵筋，忽略侧边纵筋）经试算，取每侧全部纵筋面积：Asx=6 480 mm²，Asy=6 480 mm²，四根角筋总面积近似按1257 mm²[7]。

满足要求。

故短柱纵筋为52-φ25。

[1]中国建筑设计院有限公司. 结构设计统一技术措施[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2018.

[2]高耸结构设计规范：GB 50135—2006[S]. 北京：中国计划出版社，2007.

[3]通信建筑工程设计规范：YD 5003—2014[S]. 北京：北京邮电大学出版社，2014.

[4]钢结构单管通信塔技术规程：CECS 236：2008[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5]建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[6]王肇民. 高耸结构设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1995.

[7]朱炳寅. 建筑地基基础设计方法及实例分析[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

Application of Basic Technology of Rock Bolt in Communication Single Tube Tower

Yuan Xiaohui Su Chenglin

Beijing Zhongwang Huatong Design Consulting Co., Ltd., Beijing 100000

The paper introduces the application of communication single-tube tower in rocky areas. Promoting the application of the single-tube tower anchor foundation in the rock area can make full use of the advantages of the rock, solve the construction of the difficult site, and save the construction cost. The construction process is economical and environmentally friendly.

single tube tower; rock; anchor foundation

TU473.1

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