淺談通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置

吳澤兵 吳丹

安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230031

引言

本著降本增效，節(jié)約資源的原則，5G基站大規(guī)模、快速化建設(shè)需大量利舊原有通信鐵塔來(lái)新增5G天線，特別是利舊城市區(qū)中的落地通信單管塔。隨著移動(dòng)、電信、聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)通信鐵塔的共建共享，同一個(gè)通信單管塔上可能需要新增3-6副5G天線。若新增3-6副天線，將導(dǎo)致很大部分通信單管塔的塔身強(qiáng)度、塔頂位移、地腳螺栓承載能力中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)都超過(guò)《鋼結(jié)構(gòu)單管通信塔技術(shù)規(guī)程》CECS 236-2008[1]中的要求。規(guī)范要求落地通信單管塔塔頂位移不得超過(guò)1/33[2]，塔身強(qiáng)度不得超過(guò)塔身剛才的屈服強(qiáng)度，地腳螺栓抗拉承載力不能超過(guò)其抗拉允許值。

若通信單管塔塔身強(qiáng)度、塔頂位移超過(guò)規(guī)范要求，需對(duì)塔身進(jìn)行加固。通過(guò)加固后，可使塔身強(qiáng)度提高，從而減小單管塔塔頂位移。當(dāng)滿足要求后，才可新增5G天線。加固宜根據(jù)工程的實(shí)際情況選用增大截面加固法、粘貼鋼板加固法和組合加固法[3]。

針對(duì)通信單管塔，若采用粘貼鋼板加固法，則對(duì)限制塔頂位移的效果不顯著。考慮到通信單管塔主要位于城市密集區(qū)，多建設(shè)在城市綠化帶中，周邊空間極小。因增設(shè)斜撐或者新增拉線占地大，除極個(gè)別場(chǎng)地寬闊的地帶可以對(duì)增設(shè)斜撐或新增拉線來(lái)進(jìn)行加固外，其他場(chǎng)所，通信單管塔無(wú)法進(jìn)行增設(shè)斜撐或新增拉線來(lái)進(jìn)行加固。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)勘察、建模計(jì)算及深入研究，通信單管塔塔身加固可采取在單管塔塔身周?chē)略鰺o(wú)縫鋼管加固裝置，等效增大截面加固法對(duì)鐵塔塔身進(jìn)行加固。

1 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的實(shí)施步驟

找出需要新增5G天線基站單管塔的原始設(shè)計(jì)資料和圖紙，或者委托鐵塔檢測(cè)單位對(duì)需要新增5G天線的單管塔就行檢測(cè)并由鐵塔檢測(cè)單位出具檢測(cè)報(bào)告。察看鐵塔檢測(cè)單位提交的單管塔檢測(cè)報(bào)告，得出單管塔的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括塔身鋼材材質(zhì)、塔身直徑、壁厚、塔體高度、現(xiàn)有荷載情況、地腳螺栓型號(hào)、規(guī)格數(shù)量、地腳螺栓法蘭盤(pán)尺寸等；

根據(jù)通信單管塔所處位置，建模核算時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求取得相應(yīng)的基本風(fēng)壓、參照點(diǎn)高度、地面粗糙度[4]等參數(shù)。依據(jù)運(yùn)營(yíng)商提出的5G天線掛載高度及數(shù)量要求，運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件建模。建模核算通過(guò)后，設(shè)計(jì)出單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的具體數(shù)值包括：?jiǎn)喂芩柙鲈O(shè)的無(wú)縫鋼管的規(guī)格尺寸、鋼材材質(zhì)、壁厚、根數(shù)及距離原有單管塔塔身的距離、抱箍間距、抱箍法蘭盤(pán)的具體尺寸及規(guī)格、加固基礎(chǔ)中的植筋的根數(shù)、規(guī)格及植筋深度等。并出具詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙，指導(dǎo)施工；

因每隔1～1.5m設(shè)置一道抱箍法蘭盤(pán)與原有單管塔塔身連接，僅根據(jù)檢測(cè)報(bào)告無(wú)法做到精細(xì)放樣。所以施工人員需去通信單管塔基站現(xiàn)場(chǎng)，做好安全措施后，攀爬至塔身頂部，并放樣出抱箍法蘭盤(pán)的內(nèi)直徑，以達(dá)到能與塔身最大程度的緊固；

在工廠生產(chǎn)出塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的各個(gè)部件。抱箍法蘭盤(pán)分為四部分，每部分設(shè)置一根無(wú)縫鋼管。無(wú)縫鋼管插入抱箍法蘭盤(pán)預(yù)留的孔洞后，采用焊接的方式與其形成一個(gè)整體。且無(wú)縫鋼管需繞抱箍法蘭盤(pán)圓心均勻角度成對(duì)布置。抱箍法蘭盤(pán)與抱箍法蘭盤(pán)之間的間距可為1～1.5m。無(wú)縫鋼管可設(shè)置成3m一節(jié)，具體依據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

將組裝好的無(wú)縫鋼管和抱箍法蘭盤(pán)及植筋等材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，從下往上依次組裝，抱箍法蘭盤(pán)與抱箍法蘭盤(pán)采用高強(qiáng)螺栓連接緊固，且采用雙母一墊的方式以防止螺栓松動(dòng)。無(wú)縫鋼管與無(wú)縫鋼管之間可采用法蘭、插接、焊接等方式連接。

圖1 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置方案立面圖

待上部裝置施工完畢后，將無(wú)縫鋼管底部完折成一定角度并延伸到原有單管塔基礎(chǔ)上部一定距離，通過(guò)對(duì)原有單管塔基礎(chǔ)頂部鑿毛，且四周設(shè)置植筋，綁扎鋼筋籠后澆筑高一等級(jí)的新混凝土對(duì)原有單管塔底部法蘭螺栓、新增設(shè)無(wú)縫鋼管進(jìn)行包封，使得新增設(shè)無(wú)縫鋼管與原有單管塔塔身和原有單管塔基礎(chǔ)形成一個(gè)整體，共同受力，提高原有單管塔的承載能力。

圖2 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置方案俯視圖

圖3 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置實(shí)體圖

2 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的作用

通過(guò)對(duì)通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固，能提高原有單管塔塔身強(qiáng)度及控制塔頂位移，滿足5G天線掛載要求，節(jié)約時(shí)間和資金，推動(dòng)5G快速建設(shè)；

新增天線可直接固定在塔身無(wú)縫鋼管加固裝置上，無(wú)須再新增天線支架來(lái)掛載5G天線；

通過(guò)無(wú)縫鋼管插入新澆筑混凝土中，使得無(wú)縫鋼管加固裝置與原有塔身和地腳螺栓形成一個(gè)整體，減小原有塔腳螺栓的受力，提高地腳螺栓的承載能力；

每隔1～1.5m設(shè)置一道抱箍法蘭盤(pán)與原有單管塔塔身連接，且無(wú)縫鋼管與抱箍法蘭盤(pán)采用插入焊接的方式固定，能最大限度上滿足單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置與原有塔身形成一個(gè)整體，將實(shí)踐最大程度貼近理論，提高安全度；

因抱箍法蘭盤(pán)分為四部分，且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)放樣加工，使抱箍法蘭盤(pán)與塔身能連接緊固，最大程度減少放樣誤差及施工誤差等問(wèn)題；

因無(wú)縫鋼管與抱箍法蘭盤(pán)采用插入焊接的方式固定，而非抱箍固定，可防止一些不法分子或者人們無(wú)意識(shí)的行為損壞構(gòu)件。

無(wú)縫鋼管加固裝置適用塔型廣。可根據(jù)需要可加固塔體任意位置、高度、長(zhǎng)度，同時(shí)適用于插接式單管塔及法蘭螺栓連接式單管塔塔。

可擴(kuò)展性強(qiáng)。塔上荷載并非一成不變，會(huì)隨著運(yùn)營(yíng)商需求、拓展業(yè)務(wù)需求不斷增加，一勞 永逸的加固既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)，“索力塔”方案在設(shè)計(jì)時(shí)便考慮了再次加固時(shí)的可擴(kuò)展性等。

加固長(zhǎng)度具有可擴(kuò)展性，鋼索采用機(jī)械連接，后期可隨時(shí)根據(jù)需要增加加固長(zhǎng)度。

當(dāng)基礎(chǔ)超載時(shí)，也可根據(jù)需要進(jìn)行基礎(chǔ)擴(kuò)圍，將“高強(qiáng)鋼索”向下延伸至新增基礎(chǔ)部分，同時(shí)加固“塔體和基礎(chǔ)”。

不額外占用地表面積，易實(shí)施。傳統(tǒng)的斜撐、拉線加固方案因需要額外占據(jù)地表面積，在城市單管塔加固應(yīng)用中受限。塔身無(wú)縫鋼管加固裝置方案，無(wú)須額外占用一寸土地，不破壞環(huán)境、不增加環(huán)境安全隱患、不破壞原塔結(jié)構(gòu)、美觀大方，使得城區(qū)鐵塔加固真正具備可實(shí)施性。

交付效率高。5G建設(shè)如火如荼，運(yùn)營(yíng)商需求不斷提出，響應(yīng)速度與交付效率必須是評(píng)價(jià)方案優(yōu)劣的指標(biāo)之一。 從勘查、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝全部完成時(shí)間可控制在7～10天。

3 通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的弊端

此通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管加固裝置僅通過(guò)理論計(jì)算后設(shè)計(jì)出來(lái)，未進(jìn)行原型或模型試驗(yàn)，理論與實(shí)際存在較大的不確定性；

抱箍法蘭與單管塔塔身不能保證百分百貼合，塔身無(wú)縫鋼管加固裝置的整體性?xún)H存在于理論上；

當(dāng)通信單管塔設(shè)置在城市道路綠化帶內(nèi)、人行道上等位置狹窄處時(shí)，塔身無(wú)縫鋼管加固裝置底部與原有基礎(chǔ)連接施工極其困難；

塔身無(wú)縫鋼管加固裝置需對(duì)單管塔現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣后才能工廠內(nèi)生產(chǎn)相應(yīng)的部件，現(xiàn)場(chǎng)放樣難度大；

塔身無(wú)縫鋼管加固裝置需進(jìn)行高空作業(yè)，施工難度較大，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G基站的大規(guī)模建設(shè)，需利舊大量的通信單管塔。但相當(dāng)一部分的通信單管塔需進(jìn)行加固后才能新增5G天線。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)勘察、建模計(jì)算及深入研究，城市通信單管塔無(wú)法采用新增斜撐及拉線的辦法對(duì)單管塔進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。而通過(guò)對(duì)通信單管塔塔身周?chē)┘訜o(wú)縫鋼管塔加固裝置后，能對(duì)塔身強(qiáng)度、地腳螺栓進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，同時(shí)也可以限制塔頂位移，從而滿足新增5G天線的要求。通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管塔加固裝置有利有弊，整體來(lái)說(shuō)利大于弊。通過(guò)采用通信單管塔塔身無(wú)縫鋼管塔加固裝置，大幅節(jié)約時(shí)間和資金，推動(dòng)5G快速建設(shè)，從而更早實(shí)現(xiàn)國(guó)家5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的目標(biāo)。