某城市道路路堤邊坡高壓鐵塔傾斜的處治

宋博文，丁茂瑞

（深圳市交通公用設施建設中心，廣東 深圳518040）

1 工程概況

深圳市梅龍大道由梅林至龍華城市快速路、觀瀾河河道整治工程及華昌線10 kV高壓鐵塔遷改工程組成，為便于富士康廠區建設，工程施工順序為先遷改10 kV華昌線高壓鐵塔，再進行觀瀾河河道整治，最后進行梅林至龍華城市快速路的施工。

10 kV華昌線遷改工程的鐵塔基礎設計均為摩擦樁，施工方法為先填土，再進行摩擦樁樁基、承臺施工，后進行塔身安裝；其中8#塔基位于梅龍大道高路堤邊坡上，快速路完工后觀測發現塔頂向外側傾斜約 1 m（傾角 5°），存在安全隱患，需處治(見圖 1)。

圖1 梅龍大道高路堤斷面圖

2 原因分析

因為整治河道造成承臺周圍土體流失，加上道路施工完成后產生的重荷，使得承臺兩側的土壓力差很大，導致8#塔基傾斜。

3 處治方案

由于華昌線先行供電，梅龍大道已建成通車，8#塔基的處治不得影響正常供電及道路的正常交通，經方案比選，決定采取錨索糾偏的方案，即在8#塔基承臺外側新建一擋土墻（地錨）作為錨索的固定端，在道路中央隔離帶設一錨墻作為錨索的張拉端，通過頂管將錨索橫穿道路，用4根錨索將錨墻與擋墻連接在一起，實現塔基的糾偏。為確保糾偏加固后，道路路基邊坡的穩定，對鐵塔周邊邊坡采取錨桿支護（見圖2）。

圖2 處治方案圖

4 設計計算

4.1 土壓力計算

已知：承臺高：1.5 m；承臺寬：5.0 m； 樁徑：1.0 m ；樁長：18 m；

路邊距樁的水平距：4.5 m；路邊坡高為3.5 m；承臺邊坡高度：7.5 m；

土層為回填土，r=18 kN/m3；取不利情況 c=0；q車=20 kN/m2。

（1）將路邊坡高度范圍內土壓力，換算成堆載計算：

q堆=r h=18×3.5=63（kN/m2）

q=q堆+q車=63+20=83（kN/m2）

附加載產生的水平力為：F1=q s=83×（7.5-4.5）×2=498（kN）

（2）樁側壓力，根據土壓力計算公式：

e=σK—2 c K

σ2=r h2=18×1.5=27（kN/m2）σ3=r h3=18×7.5=135（kN/m2）σ=（σ2+σ3）/2=81（kN/m2）

水平力：F2=n×e×d×h2=2×81×1×7.5=1 215(kN)

4.2 風荷載計算

已知：塔高：21 m； 塔底徑：1.6 m； 塔頂徑：1.2 m。

根據《建筑結構荷載規范（GB50009-2001》計算公式：Wx=βUsUzW0，選取地面粗糙度 B，按 100 a 設計標準考慮，W0=0.9 kN/m2。

根據荷載規范表7.3.1，Us=1.2

根據荷載規范表7.2.1，Uz=1.25（取20 m高）根據荷載規范 7.4.2，β=1+ξvΦ/Uz

根據荷載規范附錄，E：T1=0.013H=0.013×21=0.273

根據荷載規范表7.4.4，調整系數Θv=1.25，v=1.25×0.79=0.99

根據荷載規范附錄，F：Φ=1.0

β=1+ξvΦ/Uz=1+1.79×0.99/1.25=2.42

Wx=βUsUzW0=2.42×1.2×1.25×0.9=3.27（kN/m2）

水平風力 F3=3.27×（1.6+1.2）/2×21=96.14（kN）

4.3 錨索承受的合力

基本組合設計值：

F （拉）=1.2F1+1.4F2+0.64F3=1.2×498+1.4×1 215+1.4×96×0.6=2 379（kN）

選取4根5s15.2鋼絞線：

f拉=1 220 N/mm2，S=139 mm2

F （抗）=n×S×f=4×5×139×1 220/1 000=3 392（kN）＞2 379 kN，滿足要求。

5 擋墻（地錨）設計

擋板截面取b=1 500 mm，h=350 mm

5.1 受力筋計算

M=F×l=1 190×0.05=60（kN·m）

As=M/f/h0=600 000 00/300/310=645(mm2)＜0.002b×h=0.002×1 500×350=1 050(mm2）

取截面外側配筋 Φ14@200（As=1 232 mm2），內側配筋和分布筋為Φ14@200。

5.2 受剪截面驗算

（1） 根據 《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002）7.5.1：

V=F（拉）/2=1 260(kN)＜0.25β×f×b×h0=0.25×1×1 500× 310=1 383（kN）

（2）根據混凝土規范7.5.4：

V=1.75/（λ+1）+1.25×f×h0×As/s＞1 260(kN)As/s＞7

截面配箍筋 Φ16@200（As/s=8）

6 錨墻設計

取覆土高度為1.5 m；填土c=0；Φ=0；地錨取截面長8 m；深3.5 m；厚0.4 m。土錨受到的被動土壓力為：

根據土壓力計算公式： e=σK—2c K其中： σ1=rh1+q=18×1.5+20=47（kN/m2）

σ2=rh2+q=18×5+20=110（kN/m2）σ3=（rh1+rh2）/2=58.5（kN/m2）σ=（σ1+σ2）/2=78.5（kN/m2）K=tan2（45°+φ/2）e=σ=78.5 kN/m2

按單向板計算，取1m板帶，根據《實用建筑結構靜力計算手冊》：

Mmax=

=110×3.5×3.5/6×［2×0.73×0.73×0.73-0.43×1.43］/（0.57×0.57）=113(kN·m)

As=M/f×h0=113×1 000×1 000/300/360=1 046(mm2)

截面配筋為：Φ16@150（As=1 242mm2)

內側筋和分布筋：Φ14@150

水平力：F=e×b×H=78.5×8×3.5=2 198（kN）＞F1+F2+F3+F4=1 999(kN)，滿足要求。

傾覆力矩為：M=F×h=1 999×1.25=2 498.75（kN·m）（h為拉索合力點到地錨底的距離）

抗傾覆力矩：

M1=σ3×b×H×H/3+q×b×H×H/2=58.5×8×3.5×3.5/3+20×8×3.5×3.5/2=2 891(kN·m)＞2 498.75（kN·m）,滿足要求。

錨索預張拉力：每束預張拉力為：0.6×1 999/4=300（kN）

7 結語

該方案較好地解決了高壓鐵塔傾斜的糾偏問題，消除了安全隱患，為類似工程的處治提供了借鑒；其經濟優點較明顯，技術優點是較好地解決了在道路通車條件下的結構加固問題。

[1]GB50009-2001，建筑結構荷載規范[S].

[2]GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[3]國振喜，張樹義主編.實用建筑結構靜力計算手冊[M].