分析铁塔基础设计和施工中几种特殊处理方法

文/阳耀林 湖南省邮电规划设计院有限公司 湖南长沙 410126

铁塔的承载力一般很大，并且和城市景观能够良好协调。基础在整个工程中约占1/4 的投资，而工期可以达到70%，基础选型对其施工质量有直接影响，必须引起相关人员的高度重视，尤其是对于特殊问题，采取行之有效的处理方法。

1、基于软亚粘土的铁塔下压基础

对于软土层，其地基承载力相对较低，当按照1：1 的台阶比采用素混凝土作为铁塔基础时，铁塔基础自身重力会对地基承载力造成影响，若采用板式铁塔基础，由于地下水位相对较高，所以素混凝土质量一般不理想，且需要用到大量的钢材。对此，需要设计出一种新型的下压基础，将其台阶比确定为1：1.2 或1：1.4，选用条件如表1所示。C10 早就在规范里不使用了，最低标号的混凝土是C15。

2、长短颈铁塔基础

在山地布置的铁塔基础，一般是先平整场地，然后进行基础开挖，除了工期相对较长，还会对山地的自然生态造成很大破坏。由于山地上的坡面高差无规律可循，若利用筏板或独立基础，基础施工开挖土方量大，且易造成边坡，需新建挡土墙护坡，增加工程造价。而将基础做成类似于长短颈的形式，对腿脚地面高差予以弥补，则高差将不再受到限制，同时对长短颈进行适量搭配，能减少基础的开挖方量。将基础做好之后，将余土在坡面上推平，以保证山地面貌的合理性与协调性[1]。

3、河坎与道路两侧铁塔基础

在城市的总体规划设计中，其提到的铁塔具体位置可能并不合理，比如将铁塔放置在河道与道路的中间，当设计采用普通的正方形独立基础时难以布置，而若改用灌注桩基础，则会使造价大量增加。针对这一实际情况，可将基础的底板制作成矩形，并采用正方形的立柱，其边部和底板的边部不平行，按塔身及路边进行布置[2]。

4、基础抗拔力的有效提高

中国铁塔股份有限公司成立后，为了节省建设资源和成本，要求通信铁塔提高共建共享率，很多铁塔需要新增天线。部分铁塔塔身的承载力满足正常使用要求，铁塔基础往往无法满足要求，其中包括地脚螺栓处的连接。针对这一实际情况，要对铁塔基础进行有效补强，比如在底脚板设置槽钢或者是复压角钢，并在角钢的两端增设地脚螺栓，再对基础进行适当扩大，同时予以适当配筋处理，如图1所示。然而，需要注意，这对施工有很高的要求，需要对原构件的表面进行凿毛处理，并设置麻坑沟槽，将台阶棱角等障碍敲掉，并及时用水清洗干净。

图1 基础上拔力不足补强

5、基础根开与扭转纠正

若通过检查发现完成浇制的基础和使用要求有出入，如根开差别与塔身扭转等，需要对其进行纠正以后才可以继续使用。铁塔根开是指塔腿之间的距离。其中，对于根开纠正，第一种方法为对基础进行移动，操作方法为：保证一支基础所在位置保持不变，将其作为千斤顶设备的作用支点，然后用多个千斤顶同时进行操作，促使顺线只基础开始向顺线发生移动；采用相同的方法，促使横线只基础开始向横线发生移动；再将准位以后的基础作为各自千斤顶作用支点，对对角只基础进行移动。该方法最大的特点在于较为直观，但铁塔的中心位置会产生偏移，所以这种方法并不可取。第二种方法为借助CAD 软件，对铁塔结构图进行修改，以原结构为基础，对节点座标予以修改，生成根开及垂高都满足要求的铁塔结构图。实践表明，最好对铁塔9m 以下的部分进行修改，因为这样的修改效果往往最好[3]。

对于转角塔基础，其横轴线和横担轴线之间成一定夹角，若和设计要求不相符，不仅会使基础实际受力发生明显变化。以某个双回路分支铁塔为例进行分析，其整基基础向逆向发生20°的转动，因铁塔基础的混凝土工程量极大，进行移动和纠正的难度很大，按照“丢卒保车”这一原则，保留工程量最大的铁塔基础，同时将其作为中心，而其它基础则沿顺时针方向旋转14°，到达纠正完成后的具体位置。此外，塔脚板所设地脚螺栓孔均沿着逆时针的方向旋转14°重新进行制作，将其它基础的原有立柱拆除掉，将台阶部分和新浇筑而成的基础视作施工缝进行处理。对于已经损坏和不满足实际要求的基础，应将其凿除，重新进行浇筑施工。

6、基础作用力要求

铁塔基础设计荷载主要为从铁塔传递到基础部分的作用力，铁塔基础作用力需要对阵风因素的影响进行充分考虑。铁塔基础不论是承受上拔力、下压力还是承受倾覆荷载。如果场地范围内的地质条件可以满足要求，则可直接将原状土作为基础，以此在减少工程量的同时，提高基础整体承载力，避免发生变形。

7、对地下水位发生的季节变化的充分考虑

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处在区域地下水位下部的铁塔基础，其土容重需要按照浮容重来充分考虑，通常对混凝土而言，其浮容重一般取12kN/m3，而对钢筋混凝土而言，其浮容重一般取14kN/m3，直接采用土体时，其浮容重在8-14kN/m3 范围内，对直线铁塔基础整体上拔力进行计算时，针对塑性指数超过10 的土体，如粘土与亚粘土，应取天然容重。除此之外，还应充分考虑地下水以及土壤等是否会对铁塔基础使用材料造成腐蚀[4]。

8、装配式基础的部件设计

不同部件的重量需要以山区和平地等运输情况来确定，而对于部件的外形，应在满足要求的基础上做到简单。部件间节点应较少且简单，构件孔位的尺寸需要充分考虑安装过程中产生的误差。在不同构件之间，需要尽可能采用穿孔的连接方式，如果使用预埋件，则要在设计过程中提出明确且详细的防碰要求。装配式基础的构件可实现工厂化生产，能很好的保证混凝土质量；相比其它基础，装配式基础工期很短，能节约大量劳动力，减少野外作业，降低现场施工难度，在缺水和冬季施工比较适用；能减少材料运输次数，在山区有着十分明显的优势。但其钢材的耗用量相对较大，对回填土质量提出了很高的要求，单个构件的重量往往较大，山地运输会有一定困难，由于不同地区的土壤地质条件有所不同，所以使用范围有一定限制。

结语：

综上所述，在铁塔基础的设计与施工过程中，需要根据基础所在场地地质条件、设计要求，采取必要且可行的措施进行特殊处理，比如在软亚粘土段采用下压基础、在山地采用长短颈铁塔基础、根据实际受力情况对终端塔基础进行合理布置等。