分析鐵塔基礎設計和施工中幾種特殊處理方法

文/陽耀林 湖南省郵電規劃設計院有限公司 湖南長沙 410126

鐵塔的承載力一般很大，并且和城市景觀能夠良好協調。基礎在整個工程中約占1/4 的投資，而工期可以達到70%，基礎選型對其施工質量有直接影響，必須引起相關人員的高度重視，尤其是對于特殊問題，采取行之有效的處理方法。

1、基于軟亞粘土的鐵塔下壓基礎

對于軟土層，其地基承載力相對較低，當按照1：1 的臺階比采用素混凝土作為鐵塔基礎時，鐵塔基礎自身重力會對地基承載力造成影響，若采用板式鐵塔基礎，由于地下水位相對較高，所以素混凝土質量一般不理想，且需要用到大量的鋼材。對此，需要設計出一種新型的下壓基礎，將其臺階比確定為1：1.2 或1：1.4，選用條件如表1所示。C10 早就在規范里不使用了，最低標號的混凝土是C15。

2、長短頸鐵塔基礎

在山地布置的鐵塔基礎，一般是先平整場地，然后進行基礎開挖，除了工期相對較長，還會對山地的自然生態造成很大破壞。由于山地上的坡面高差無規律可循，若利用筏板或獨立基礎，基礎施工開挖土方量大，且易造成邊坡，需新建擋土墻護坡，增加工程造價。而將基礎做成類似于長短頸的形式，對腿腳地面高差予以彌補，則高差將不再受到限制，同時對長短頸進行適量搭配，能減少基礎的開挖方量。將基礎做好之后，將余土在坡面上推平，以保證山地面貌的合理性與協調性[1]。

3、河坎與道路兩側鐵塔基礎

在城市的總體規劃設計中，其提到的鐵塔具體位置可能并不合理，比如將鐵塔放置在河道與道路的中間，當設計采用普通的正方形獨立基礎時難以布置，而若改用灌注樁基礎，則會使造價大量增加。針對這一實際情況，可將基礎的底板制作成矩形，并采用正方形的立柱，其邊部和底板的邊部不平行，按塔身及路邊進行布置[2]。

4、基礎抗拔力的有效提高

中國鐵塔股份有限公司成立后，為了節省建設資源和成本，要求通信鐵塔提高共建共享率，很多鐵塔需要新增天線。部分鐵塔塔身的承載力滿足正常使用要求，鐵塔基礎往往無法滿足要求，其中包括地腳螺栓處的連接。針對這一實際情況，要對鐵塔基礎進行有效補強，比如在底腳板設置槽鋼或者是復壓角鋼，并在角鋼的兩端增設地腳螺栓，再對基礎進行適當擴大，同時予以適當配筋處理，如圖1所示。然而，需要注意，這對施工有很高的要求，需要對原構件的表面進行鑿毛處理，并設置麻坑溝槽，將臺階棱角等障礙敲掉，并及時用水清洗干凈。

圖1 基礎上拔力不足補強

5、基礎根開與扭轉糾正

若通過檢查發現完成澆制的基礎和使用要求有出入，如根開差別與塔身扭轉等，需要對其進行糾正以后才可以繼續使用。鐵塔根開是指塔腿之間的距離。其中，對于根開糾正，第一種方法為對基礎進行移動，操作方法為：保證一支基礎所在位置保持不變，將其作為千斤頂設備的作用支點，然后用多個千斤頂同時進行操作，促使順線只基礎開始向順線發生移動；采用相同的方法，促使橫線只基礎開始向橫線發生移動；再將準位以后的基礎作為各自千斤頂作用支點，對對角只基礎進行移動。該方法最大的特點在于較為直觀，但鐵塔的中心位置會產生偏移，所以這種方法并不可取。第二種方法為借助CAD 軟件，對鐵塔結構圖進行修改，以原結構為基礎，對節點座標予以修改，生成根開及垂高都滿足要求的鐵塔結構圖。實踐表明，最好對鐵塔9m 以下的部分進行修改，因為這樣的修改效果往往最好[3]。

對于轉角塔基礎，其橫軸線和橫擔軸線之間成一定夾角，若和設計要求不相符，不僅會使基礎實際受力發生明顯變化。以某個雙回路分支鐵塔為例進行分析，其整基基礎向逆向發生20°的轉動，因鐵塔基礎的混凝土工程量極大，進行移動和糾正的難度很大，按照“丟卒保車”這一原則，保留工程量最大的鐵塔基礎，同時將其作為中心，而其它基礎則沿順時針方向旋轉14°，到達糾正完成后的具體位置。此外，塔腳板所設地腳螺栓孔均沿著逆時針的方向旋轉14°重新進行制作，將其它基礎的原有立柱拆除掉，將臺階部分和新澆筑而成的基礎視作施工縫進行處理。對于已經損壞和不滿足實際要求的基礎，應將其鑿除，重新進行澆筑施工。

6、基礎作用力要求

鐵塔基礎設計荷載主要為從鐵塔傳遞到基礎部分的作用力，鐵塔基礎作用力需要對陣風因素的影響進行充分考慮。鐵塔基礎不論是承受上拔力、下壓力還是承受傾覆荷載。如果場地范圍內的地質條件可以滿足要求，則可直接將原狀土作為基礎，以此在減少工程量的同時，提高基礎整體承載力，避免發生變形。

7、對地下水位發生的季節變化的充分考慮

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處在區域地下水位下部的鐵塔基礎，其土容重需要按照浮容重來充分考慮，通常對混凝土而言，其浮容重一般取12kN/m3，而對鋼筋混凝土而言，其浮容重一般取14kN/m3，直接采用土體時，其浮容重在8-14kN/m3 范圍內，對直線鐵塔基礎整體上拔力進行計算時，針對塑性指數超過10 的土體，如粘土與亞粘土，應取天然容重。除此之外，還應充分考慮地下水以及土壤等是否會對鐵塔基礎使用材料造成腐蝕[4]。

8、裝配式基礎的部件設計

不同部件的重量需要以山區和平地等運輸情況來確定，而對于部件的外形，應在滿足要求的基礎上做到簡單。部件間節點應較少且簡單，構件孔位的尺寸需要充分考慮安裝過程中產生的誤差。在不同構件之間，需要盡可能采用穿孔的連接方式，如果使用預埋件，則要在設計過程中提出明確且詳細的防碰要求。裝配式基礎的構件可實現工廠化生產，能很好的保證混凝土質量；相比其它基礎，裝配式基礎工期很短，能節約大量勞動力，減少野外作業，降低現場施工難度，在缺水和冬季施工比較適用；能減少材料運輸次數，在山區有著十分明顯的優勢。但其鋼材的耗用量相對較大，對回填土質量提出了很高的要求，單個構件的重量往往較大，山地運輸會有一定困難，由于不同地區的土壤地質條件有所不同，所以使用范圍有一定限制。

結語：

綜上所述，在鐵塔基礎的設計與施工過程中，需要根據基礎所在場地地質條件、設計要求，采取必要且可行的措施進行特殊處理，比如在軟亞粘土段采用下壓基礎、在山地采用長短頸鐵塔基礎、根據實際受力情況對終端塔基礎進行合理布置等。