某城市道路路堤边坡高压铁塔倾斜的处治

宋博文，丁茂瑞

（深圳市交通公用设施建设中心，广东 深圳518040）

1 工程概况

深圳市梅龙大道由梅林至龙华城市快速路、观澜河河道整治工程及华昌线10 kV高压铁塔迁改工程组成，为便于富士康厂区建设，工程施工顺序为先迁改10 kV华昌线高压铁塔，再进行观澜河河道整治，最后进行梅林至龙华城市快速路的施工。

10 kV华昌线迁改工程的铁塔基础设计均为摩擦桩，施工方法为先填土，再进行摩擦桩桩基、承台施工，后进行塔身安装；其中8#塔基位于梅龙大道高路堤边坡上，快速路完工后观测发现塔顶向外侧倾斜约 1 m（倾角 5°），存在安全隐患，需处治(见图 1)。

图1 梅龙大道高路堤断面图

2 原因分析

因为整治河道造成承台周围土体流失，加上道路施工完成后产生的重荷，使得承台两侧的土压力差很大，导致8#塔基倾斜。

3 处治方案

由于华昌线先行供电，梅龙大道已建成通车，8#塔基的处治不得影响正常供电及道路的正常交通，经方案比选，决定采取锚索纠偏的方案，即在8#塔基承台外侧新建一挡土墙（地锚）作为锚索的固定端，在道路中央隔离带设一锚墙作为锚索的张拉端，通过顶管将锚索横穿道路，用4根锚索将锚墙与挡墙连接在一起，实现塔基的纠偏。为确保纠偏加固后，道路路基边坡的稳定，对铁塔周边边坡采取锚杆支护（见图2）。

图2 处治方案图

4 设计计算

4.1 土压力计算

已知：承台高：1.5 m；承台宽：5.0 m； 桩径：1.0 m ；桩长：18 m；

路边距桩的水平距：4.5 m；路边坡高为3.5 m；承台边坡高度：7.5 m；

土层为回填土，r=18 kN/m3；取不利情况 c=0；q车=20 kN/m2。

（1）将路边坡高度范围内土压力，换算成堆载计算：

q堆=r h=18×3.5=63（kN/m2）

q=q堆+q车=63+20=83（kN/m2）

附加载产生的水平力为：F1=q s=83×（7.5-4.5）×2=498（kN）

（2）桩侧压力，根据土压力计算公式：

e=σK—2 c K

σ2=r h2=18×1.5=27（kN/m2）σ3=r h3=18×7.5=135（kN/m2）σ=（σ2+σ3）/2=81（kN/m2）

水平力：F2=n×e×d×h2=2×81×1×7.5=1 215(kN)

4.2 风荷载计算

已知：塔高：21 m； 塔底径：1.6 m； 塔顶径：1.2 m。

根据《建筑结构荷载规范（GB50009-2001》计算公式：Wx=βUsUzW0，选取地面粗糙度 B，按 100 a 设计标准考虑，W0=0.9 kN/m2。

根据荷载规范表7.3.1，Us=1.2

根据荷载规范表7.2.1，Uz=1.25（取20 m高）根据荷载规范 7.4.2，β=1+ξvΦ/Uz

根据荷载规范附录，E：T1=0.013H=0.013×21=0.273

根据荷载规范表7.4.4，调整系数Θv=1.25，v=1.25×0.79=0.99

根据荷载规范附录，F：Φ=1.0

β=1+ξvΦ/Uz=1+1.79×0.99/1.25=2.42

Wx=βUsUzW0=2.42×1.2×1.25×0.9=3.27（kN/m2）

水平风力 F3=3.27×（1.6+1.2）/2×21=96.14（kN）

4.3 锚索承受的合力

基本组合设计值：

F （拉）=1.2F1+1.4F2+0.64F3=1.2×498+1.4×1 215+1.4×96×0.6=2 379（kN）

选取4根5s15.2钢绞线：

f拉=1 220 N/mm2，S=139 mm2

F （抗）=n×S×f=4×5×139×1 220/1 000=3 392（kN）＞2 379 kN，满足要求。

5 挡墙（地锚）设计

挡板截面取b=1 500 mm，h=350 mm

5.1 受力筋计算

M=F×l=1 190×0.05=60（kN·m）

As=M/f/h0=600 000 00/300/310=645(mm2)＜0.002b×h=0.002×1 500×350=1 050(mm2）

取截面外侧配筋 Φ14@200（As=1 232 mm2），内侧配筋和分布筋为Φ14@200。

5.2 受剪截面验算

（1） 根据 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）7.5.1：

V=F（拉）/2=1 260(kN)＜0.25β×f×b×h0=0.25×1×1 500× 310=1 383（kN）

（2）根据混凝土规范7.5.4：

V=1.75/（λ+1）+1.25×f×h0×As/s＞1 260(kN)As/s＞7

截面配箍筋 Φ16@200（As/s=8）

6 锚墙设计

取覆土高度为1.5 m；填土c=0；Φ=0；地锚取截面长8 m；深3.5 m；厚0.4 m。土锚受到的被动土压力为：

根据土压力计算公式： e=σK—2c K其中： σ1=rh1+q=18×1.5+20=47（kN/m2）

σ2=rh2+q=18×5+20=110（kN/m2）σ3=（rh1+rh2）/2=58.5（kN/m2）σ=（σ1+σ2）/2=78.5（kN/m2）K=tan2（45°+φ/2）e=σ=78.5 kN/m2

按单向板计算，取1m板带，根据《实用建筑结构静力计算手册》：

Mmax=

=110×3.5×3.5/6×［2×0.73×0.73×0.73-0.43×1.43］/（0.57×0.57）=113(kN·m)

As=M/f×h0=113×1 000×1 000/300/360=1 046(mm2)

截面配筋为：Φ16@150（As=1 242mm2)

内侧筋和分布筋：Φ14@150

水平力：F=e×b×H=78.5×8×3.5=2 198（kN）＞F1+F2+F3+F4=1 999(kN)，满足要求。

倾覆力矩为：M=F×h=1 999×1.25=2 498.75（kN·m）（h为拉索合力点到地锚底的距离）

抗倾覆力矩：

M1=σ3×b×H×H/3+q×b×H×H/2=58.5×8×3.5×3.5/3+20×8×3.5×3.5/2=2 891(kN·m)＞2 498.75（kN·m）,满足要求。

锚索预张拉力：每束预张拉力为：0.6×1 999/4=300（kN）

7 结语

该方案较好地解决了高压铁塔倾斜的纠偏问题，消除了安全隐患，为类似工程的处治提供了借鉴；其经济优点较明显，技术优点是较好地解决了在道路通车条件下的结构加固问题。

[1]GB50009-2001，建筑结构荷载规范[S].

[2]GB 50010-2002，混凝土结构设计规范[S].

[3]国振喜，张树义主编.实用建筑结构静力计算手册[M].