關于綜合桿的設計思考

周靚，閆君，吳徐華

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南長沙 410014）

隨著新型智慧城市建設的不斷推進、5G 商用步伐的加快以及超密組網的要求，綜合桿作為新型基礎設施的重要組成部分和5G 微基站的天然搭載基礎，迎來了重要發展機遇期，近年來各地掀起建設高潮。從概念化產品通過傳統的市政設計逐步走向落地實施，由于設計規范的缺乏以及設計經驗的不足等問題，給傳統設計帶來較大挑戰。

1 概念辨析

各地方標準對多功能綜合桿定義的術語不一，主要分為2 種流派：以上海為代表的綜合桿和以廣東為代表的智慧燈桿。兩者雖相區別但又相關聯，綜合桿是智慧燈桿的初級形態，智慧燈桿是在綜合桿基礎上的進一步發展。

綜合桿是道路上可搭載照明、交通、監控、通信等多類設施的桿件，其內涵是以燈桿為載體，各種市政設施桿件的集合；智慧燈桿作為綜合燈桿的一種類型，具備網絡通訊和信息化服務的燈桿，可搭載采集、通信基站、智能應用、信息交互等多類設施的道路桿件，可理解為其在綜合桿的基礎上，加載了多種城市感知終端及具備終端后臺的數據處理大腦。

由于智慧燈桿投資大，費用一次性出口難度大，后期運營模式的不確定，導致從最初的推廣注重“智慧”到現在更側重“合桿”，目前全國已落地的項目中多以綜合桿為主，本文主要以綜合桿為例探討設計層面問題。

2 設計思考

綜合桿權屬復雜，涉及路燈所、電力公司、市政管理局、公安、交警、城管、鐵塔公司等多部門，前期對接協調工作量巨大，且經常遇到即使多次對接，但因各權屬部門無法達成一致意見，功能設計難以明確的情況。

就專業維度而言，綜合桿設計是個系統工程，目前綜合桿多以照明桿件為搭載本底，整合交通信號桿、交通標志桿和安全監控桿件，這就意味著綜合桿不僅在路燈桿件的結構功能上需要對各類其他搭載設施進行荷載考慮，還需從供電拓展為供電配網，涵蓋強弱電專業、交通專業以及結構專業。除本專業的技術融合，同時也涉及到與電力工程、網絡工程、景觀工程等傳統設計專業的協同問題，對設計人員要求更高。

2.1 專業劃分及設計流程

根據相關規范對市政道路工程專業的劃分[1-2]，道路的交通工程和照明工程為2 個平行專業，設計出圖通常以2 冊獨立出圖。目前綜合桿常見的專業劃分主要有以下2 種。

將綜合桿設計直接納入到照明工程中，交通工程專業作為綜合桿的前置專業。這種專業劃分的設計流程主要是依托道路照明設計，根據道路等級及主要的照明技術標準布置好道路照明平面圖和橫斷面圖后，再考慮前置專業交通標志牌、智能交通設備平面位置，進行合桿處理，生成綜合桿平面設計圖，根據實際合桿設備類型及荷載進行綜合桿桿件、基礎設計及埋管設計。

這種劃分方式的優點是各專業相對獨立，基本遵從原各專業設計流程，相互交叉較少。缺點是由于合桿平面是基于照明平面進行布設，道路照明設計時一般由路段到交叉口進行平面布置，而智能交通設備及交通標志牌較為集中在交叉口位置，且部分設備有嚴格的點位要求，導致在交叉口位置部分設備沒有合適的合桿位置，或者為了追求合桿而犧牲掉部分設備的功能；并且交通工程專業雖為前置專業，但綜合桿平面圖與智能交通設備、標志標牌平面圖會有部分重復，容易導致重復計量，所以在設計之前應劃分好明確的計量邊界。

將綜合桿設計、交通工程專業中的智能交通專業、照明工程整合為照明與綜合桿工程，交通工程專業中交通標志標線仍作為前置專業。這種專業劃分需要結合功能需求對道路照明、智能交通及綜合桿進行協同設計，在保證交叉口智能交通設備點位的基礎上，進行路段照明平面布設，生成綜合桿平面設計圖，再進行后續設計。

這種劃分方式的優點如下：協同設計可做到市政設施桿件的能合則合，可以滿足智能交通設備的點位要求，合桿率將達到最大；可以統籌考慮照明與智能交通設備的供電配網；各專業融合設計后，不容易重復計量。缺點是由于協同設計對設計人員要求更高，可能會導致工作效率降低。

綜上分析，筆者更推薦采用第二種專業劃分方式。

2.2 設計依據的選取

本次主要從平面布置、上部結構及下部結構對綜合桿設計依據方面進行梳理，具體如表1 所示。

表1 設計依據匯總表

與交通標志標牌進行合桿設計的綜合桿的荷載組合與計算、極限狀態設計、地基基礎設計還應符合CJJ 11—2011《城市橋梁設計規范》和JTG 3363—2019《公路橋涵地基與基礎設計規范》的規定。

全國各地陸續出臺的綜合桿設計導則對綜合桿從平面布置到上下部結構設計均有較為詳細的要求，設計時還應結合各專業的國家標準進行，如項目所在地區尚未出臺相應導則，經論證后可參照上海、成都等地導則進行。

2.3 設計要點

2.3.1 平面布置

綜合桿平面布置按照“點位控制、整體布局”的原則進行，以交通信號燈、電子警察作為主要的設施控制點，統籌兼顧照明、交通標志以及其余設施功能，建議遵循從路口向路中的布置方式，平面布置如圖1所示。

圖1 平面布置示意圖

根據交叉口車行信號燈安裝要求，建議以距離交叉口進口道停車線約50 m 處定義為0 號位，0 號位合桿設施主要為機動車車行信號燈、視頻監測器、人行信號燈、限速牌、機非指示牌等；將交叉口進口道人行橫道線處定義為1 號位，1 號位合桿設施主要為視頻監測器、人行信號燈、小路名指示牌，如交叉口需要設計組合車行信號燈，1 號位也可以對進口道右側車行信號燈進行合桿處理；根據電子警察安裝位置要求，將距離進口道停車線18～28 m 處定義為2 號位，2 號位主要的合桿設備為電子警察；當交叉口進口道車道數大于等于4 條時，將導向車道變化起點位置定義為3號位，3 號位主要的合桿設施為車輛行駛方向標志；根據指路標志位置要求，將距離進口道停車線100 m 處定義為4 號位，4 號位主要的合桿設施為指路標志牌。交叉口主要合桿設施及綜合桿分類如表2 所示。

表2 交叉口主要合桿設施及類型

路段依據不同道路等級的照明需求進行平面布設，一般路段桿件之間間距約30 m。

2.3.2 桿體與基礎設計

2.3.2.1 桿體結構

綜合桿桿體結構使用壽命按50 年，結構安全等級一級考慮。綜合桿桿體一般由主桿、副桿、懸臂桿3部分組成。主桿作為主要的承重構件，為減小桿體截面面積，應采用Q355B 及以上高強度鋼，副桿可采用高強度鋁合金型材，懸臂及連接法蘭宜采用Q355B 及以上高強度鋼。桿體應采用滑槽設計，以便后期設施設備的掛載。各部件之間的連接均采用法蘭連接方式，連接采用8.8 級強度螺栓。

桿體設計時除考慮結構自重外，還需要考慮風荷載和地震荷載對結構的作用。結構自重主要包含桿體自重、現有集成設施設備自重及預留設備自重，預留荷載可按照現有荷載的15%～20%進行考慮，施工和檢修荷載應按實際情況進行驗算。

桿體、設備倉、懸臂等在風壓組合值作用下，最大應力應小于材料強度設計值，當搭載設備對偏轉角有要求時，應進行最大偏轉角驗算；應核定懸臂、桿體等結構的危險截面在滿載情況下的安全性和穩定性。

2.3.2.2 基礎設計

基礎設計應以基礎達到極限傾覆力矩（抗傾覆力矩）時，基礎側向靜止土壓力達到極限平衡狀態為總體設計原則；針對不同類型的綜合桿，應遵循“一桿型一設計”原則，特殊情況下需要一桿一設計。

由于道路紅線范圍內，地下空間受限，綜合桿基礎形式建議采用條形擴大基礎，在地質條件較差或地下管網復雜路段可考慮采用樁基礎形式。

2.3.3 供配電設計

供電系統應統籌考慮綜合桿上掛載設備及預留設備，對各供電設施進行統一規劃設計。綜合桿的照明供電仍采用獨立回路供電，可考慮采用一回路+單燈控制器方式實現不同時段調光需求。

綜合機箱采用一路進線供電，再通過綜合機箱給智能交通控制設備、視頻監控等智慧城市設施供電，綜合機箱供電負荷建議進行一定的冗余考慮，以保證后期更多智慧城市設備的接入[5-8]。

5G 基站多為預留功能，建議將預留的5G 基站計算負荷納入到總負荷考慮，采用獨立進線供電。

供電負荷等級應滿足桿體掛載設備的最高負荷等級要求。表3 給出了常見掛載設備參考功率，以供配電設計參考。

表3 常見掛載設備功率匯總表

2.3.4 綜合管道設計

綜合管道設計應以綜合桿功能設計和供配電設計為依據，同時考慮電力和通信管道的共溝敷設要求。

電力電纜主要涉及照明供電、綜合機箱供電和5G微基站供電，通信線纜涉及智能交通控制設備、公安視頻監控設備等其他智能設備信息傳輸線纜。建議主次干道強弱電管道容量應不少于8 根（其中4 根Φ110 mm 強電管+4 根Φ110 mm 弱電管），支路強弱電管道容量不少于6 根（其中2 根Φ110 mm 強電管+4 根Φ110 mm 弱電管）。

綜合管道的埋設在機動車道下時，管頂上覆土厚度按0.7 m 控制；其他地方按照上覆土厚度0.5 m 控制。如側分帶、人行道地下空間充足，強弱電間距建議留足0.5 m；如果空間不足，強弱電間距應進行專家論證后確定，最低不應低于0.25 m，實在困難時，可采用混凝土包封或鋼管保護等措施。

3 施工圖編制深度要求

基于推薦專業劃分方式，綜合桿施工圖階段設計主要包含如下內容：①設計依據、設計要求，主要技術和經濟指標；②建設環境說明；③當前以及未來的綜合桿設施搭載需求分析；④綜合桿實施總體布設方案設計；⑤綜合桿設施平面布置設計；⑥綜合桿、綜合機箱的搭載設施的布置設計、配置設計和基礎設計；⑦綜合管道設計；⑧電氣設計；⑨搭載設施設計；⑩搭載設施配套設計；?工程項目組織設計；?環保、綠色與節能設計；?方案設計中應包含的其他設計內容。

施工圖階段設計深度如表4 所示，初步設計階段設計深度可相應簡化。

表4 施工圖階段圖紙設計深度

表4（續）

4 結束語

筆者通過總結綜合桿設計工作的實際經驗，探討如何將綜合桿設計更好地融入市政設計中，并對綜合桿設計中的一些要點進行總結歸納并提出施工圖編制深度要求，為城市智慧多功能綜合桿的設計、施工以及管理提供借鑒。