淺談通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置

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)營商對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《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1/33[2]，塔身強(qiáng)度不得超過塔身剛才的屈服強(qiáng)度，地腳螺栓抗拉承載力不能超過其抗拉允許值。

若通信單管塔塔身強(qiáng)度、塔頂位移超過規(guī)范要求，需對塔身進(jìn)行加固。通過加固后，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]。

針對通信單管塔，若采用粘貼鋼板加固法，則對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)別場地寬闊的地帶可以對增設(shè)斜撐或新增拉線來進(jìn)行加固外，其他場所，通信單管塔無法進(jìn)行增設(shè)斜撐或新增拉線來進(jìn)行加固。通過大量的現(xiàn)場勘察、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圍新增無縫鋼管加固裝置，等效增大截面加固法對鐵塔塔身進(jìn)行加固。

1 通信單管塔塔身無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，或者委托鐵塔檢測單位對需要新增5G天線的單管塔就行檢測并由鐵塔檢測單位出具檢測報(bào)告。察看鐵塔檢測單位提交的單管塔檢測報(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。建模核算通過后，設(shè)計(jì)出單管塔塔身無縫鋼管加固裝置的具體數(shù)值包括：單管塔需增設(shè)的無縫鋼管的規(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)置一道抱箍法蘭盤與原有單管塔塔身連接，僅根據(jù)檢測報(bào)告無法做到精細(xì)放樣。所以施工人員需去通信單管塔基站現(xiàn)場，做好安全措施后，攀爬至塔身頂部，并放樣出抱箍法蘭盤的內(nèi)直徑，以達(dá)到能與塔身最大程度的緊固；

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

將組裝好的無縫鋼管和抱箍法蘭盤及植筋等材料運(yùn)至現(xiàn)場，從下往上依次組裝，抱箍法蘭盤與抱箍法蘭盤采用高強(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)。無縫鋼管與無縫鋼管之間可采用法蘭、插接、焊接等方式連接。

圖1 通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置方案立面圖

待上部裝置施工完畢后，將無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，通過對原有單管塔基礎(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的新混凝土對原有單管塔底部法蘭螺栓、新增設(shè)無縫鋼管進(jìn)行包封，使得新增設(shè)無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 通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置方案俯視圖

圖3 通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置實(shí)體圖

2 通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置的作用

通過對通信單管塔塔身無縫鋼管加固，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縫鋼管加固裝置上，無須再新增天線支架來掛載5G天線；

通過無縫鋼管插入新澆筑混凝土中，使得無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)置一道抱箍法蘭盤與原有單管塔塔身連接，且無縫鋼管與抱箍法蘭盤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；

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

因無縫鋼管與抱箍法蘭盤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意識(shí)的行為損壞構(gòu)件。

無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。塔身無縫鋼管加固裝置方案，無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)營商需求不斷提出，響應(yīng)速度與交付效率必須是評價(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 通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置的弊端

此通信單管塔塔身無縫鋼管加固裝置僅通過理論計(jì)算后設(shè)計(jì)出來，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，塔身無縫鋼管加固裝置的整體性僅存在于理論上；

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；

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

塔身無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

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。通過大量的現(xiàn)場勘察、建模計(jì)算及深入研究，城市通信單管塔無法采用新增斜撐及拉線的辦法對單管塔進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。而通過對通信單管塔塔身周圍施加無縫鋼管塔加固裝置后，能對塔身強(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。通信單管塔塔身無縫鋼管塔加固裝置有利有弊，整體來說利大于弊。通過采用通信單管塔塔身無縫鋼管塔加固裝置，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)國家5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的目標(biāo)。