格構鐵塔裝配式板索基礎的研究分析

李建宇

摘 要：當前鐵塔工程施工過程中，鐵塔基礎施工是影響施工進度和施工成本的重要因素。為了有效實現基礎的機械化施工，降低基礎成本，筆者研究發現裝配式板索基礎均能滿足這些要求。在此基礎上，筆者下文中對格構式鐵塔裝配式板索基礎組成與特點、鐵塔裝配式板索基礎設計分析、鐵塔裝配式板索基礎在施工中的優勢，并對鐵塔裝配式板索基礎進行經濟性分析，以提高鐵塔裝配式板索基礎的推廣應用。

關鍵詞：鐵塔；裝配式板索基礎；受力分析；經濟

中圖分類號：TM753 文獻標志碼：A

0 引言

基礎施工是鐵塔建設工程中的重要施工環節，是影響工程進度和工程成本的重要因素。在一些工程當中，鐵塔基礎的成本甚至占到工程總成本的一半以上。因此如何有效進行基礎的機械化施工，降低基礎成本是當前鐵塔架設中主要考慮的內容。通過對基礎不斷地研究，筆者發現裝配式板索基礎不僅能夠滿足格構式鐵塔的承載力要求，而且其便于機械化施工，并且與普通掏挖式基礎相比具有更低的成本，將其作為格構式鐵塔裝基礎具有很大的優勢。在此基礎上筆者對格構式鐵塔裝配式板索基礎進行了詳細分析，具體研究內容如下所示。

1 鐵塔裝配式板索基礎組成與特點

裝配式板索基礎主要由錨索、基礎上板和基礎下板3個主要部分構成，如圖1所示。

其中錨索的主要作用是連接基礎上承載鋼墊板和下承載鋼墊板，并進行受力的傳導。基礎上板頂部通過錨栓與上承載鋼墊板相連接，基礎下板底部通過錨栓與下承載鋼墊板相連接，在上下承載鋼墊板均布置一定數量的銷頭，上下板與它們之間的土體通過后張法連接在一起。其中來自鐵塔的下壓力的承受部位主要是基礎上板，基礎下板承受較少或不承受下壓力。而上拔力的主要承受位置是基礎下板，當上拔力作用于裝配基礎時，基礎上板和錨索會將力傳遞至基礎下板，從而基礎下板成為主要受力部位。而對于鐵塔受到的水平力，其難以通過錨索或基礎上板向下傳遞，因此鐵塔受到的水平力幾乎均由基礎上板承受。綜合上述論述，鐵塔裝配式基礎的受力部位比較明確，其中基礎上板是水平力和下壓力的主要承受部位，而基礎下板是上拔力的主要承受部位。由于受力分析簡單，也就簡化了基礎的設計。為滿足機械化施工的要求，在鐵塔裝配式板索基礎制作和施工時，首先將基礎上下板提前進行制作并通過錨索連接，然后利用旋挖鉆機成孔，簡化施工過程，提高施工效率。

2 鐵塔裝配式板索基礎設計分析

2.1 鐵塔裝配式板索基礎承載力分析

由于下壓力和水平力幾乎全部由上混凝土板承受，因此在計算基礎對下壓力和水平力的承載力時可以將上混凝土板看作普通板式基礎進行計算。由于上拔力幾乎全部由下混凝土板承受，因此在計算基礎對上拔力的承載力時可以將下混凝土板看作普通錨板基礎進行計算。另外板索基礎下板在受力分析、施工方法、破壞形式和工作原理等均和普通的掏挖基礎相一致，因此可以將裝配式板索基礎下板當作掏挖樁進行設計，掏挖樁的上拔穩定性計算通常采用剪切法進行，因此裝配式板索基礎下板上拔穩定性計算也能夠采用剪切法進行。經受力計算JC1型鐵塔裝配式基礎作用力，見表1，計算得到的基礎尺寸，見表2。

2.2 鐵塔裝配式板索基礎的形狀和防腐設計

為了滿足機械化施工的要求在裝配式板索基礎設計時建議將下混凝土板設計成圓形形狀。而上混凝土板處于地方上層，其不受機械化施工的限制，可以采用方形形狀。裝配式基礎的使用壽命是基礎設計考慮的主要內容之一。其中影響裝配式板索基礎壽命的重要因素是錨索的防腐。為了提高錨索防腐蝕性能，應選擇鋼絞繩，并在其外套一層玻璃鋼管，并注入發泡密封膠進行防腐，具體如圖1所示。這種結構既可以有效提高錨索的強度，又可以避免錨索與土地接觸，避免錨索的腐蝕，增加錨索壽命。

3 鐵塔裝配式板索基礎在施工中的優勢

與普通掏挖式基礎相比，裝配式板索基礎更加適合進行機械施工，其進行機械化施工的優勢如下所示：

（1）裝配式板索基礎下混凝土板為圓形，該結構通過旋挖鉆機進行基礎孔的開挖非常有利，這樣可以有效節省基礎開挖的時間，并且有效保證基礎的施工質量。

（2）裝配式板索基礎能夠通過預制的方式進行制作，這樣可以有效地節省基礎現場加工和養護的時間，加快整體工程的施工進度。并且基礎的制作不受現場條件的影響，混凝土板制作的質量也更好。

（3）上下混凝土板之間采用錨索連接，錨索采用錨具與上下鋼板錨固，施工時采用后張法工藝對錨索施加預應力，保證鋼板與混凝土板接觸面的同時，也給上板預先施加了一個壓力荷載。由于工程主要位于山地，地質條件較好，一般基礎荷載都是由上拔荷載控制，滿足了實用要求。

4 鐵塔裝配式板索基礎經濟性分析

為了有效分析裝配式板索基礎在通信工程中應用的經濟性，分別將鐵塔中常用的ZBC2和JC1兩種塔型在使用裝配式板索基礎和普通掏挖式基礎的混凝土和鋼筋用量進行對比分析，結果見表3。

表3結果顯示，ZBC2型塔裝配式板索基礎要比掏挖式基礎節省約29.31 %的混凝土和63.78 %的鋼筋，JC1型塔裝配式板索基礎要比掏挖式基礎節省約47.77%的混凝土和67.38 %的鋼筋。由此可見裝配式板索基礎較普通開挖式基礎有明顯的經濟優勢。

5 結論

結合上文的論述，裝配式板索基礎具有的特點主要有以下幾點：

（1）鐵塔裝配式板索基礎主要由錨索、基礎上板和基礎下板3個主要部分構成。其中錨索主要作用是連接基礎上承載鋼墊板和下承載鋼墊板，并進行受力的傳導。基礎上板頂部通過錨栓與上承載鋼墊板相連接，基礎下板底部通過錨栓與下承載鋼墊板相連接，在上下承載鋼墊板均布置一定數量的銷頭，上下板與它們之間的土體通過后張法連接在一起。

（2）裝配式板索基礎上板是水平力和下壓力的主要承受部位，而基礎下板是上拔力的主要承受部位，裝配式板索基礎受力分析簡單，也就簡化了基礎的設計。

（3）在計算基礎對下壓力和水平力的承載力時可以將上混凝土板看作普通板式基礎進行計算。在計算基礎對上拔力的承載力時可以將下混凝土板看作普通錨板基礎進行計算。裝配式板索基礎下板上拔穩定性計算能夠采用剪切法進行。

（4）裝配式板索基礎下混凝土板為圓形，該結構通過旋挖鉆機進行基礎孔的開挖非常有利，這樣可以有效節省基礎開挖的時間，并且有效保證基礎的施工質量。

（5）裝配式板索基礎能夠通過預制的方式進行制作，這樣可以有效地節省現場加工基礎的時間，加快整體工程的施工進度。并且基礎的制作不受現場條件的影響，混凝土板制作的質量也更好。

（6）影響裝配式板索基礎壽命的重要因素是錨索的防腐。為提高錨索防腐蝕性能，應選擇鋼絞繩，并在其外套一層玻璃鋼管，并注入發泡密封膠進行防腐。這種結構既可以有效提高錨索的強度，又可以避免錨索與土地接觸，避免錨索的腐蝕。

參考文獻

[1]顧浩，仝衛國，徐運生.鐵塔裝配式基礎優化[J].通訊世界，2017，12（13）：246.

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