移动通信建设中路灯杆基站的结构设计研究

张宏伟+马宇+王宏光

【摘要】针对路灯杆基站的现状进行查勘调研和安全隐患分析，在确保路灯杆基站结构承载安全、满足网络发展需求的前提下，制定新建路灯杆基站的工程设计、基础施工标准及利旧路灯杆基站的利旧改造方案，力求在路灯杆项目的工程建设中实现标准化操作，提高工作效率并节约生产建设成本，促进移动通信事业的健康发展。

【关键词】路灯杆    现状查勘    技术标准    利旧改造方案

中图分类号：TU392.5    文献标识码：B    文章编号：1006-1010（2014）-22-

Research on Structure Design of Light Pole Base Station in Mobile Communications

ZHANG Hong-wei， MA Yu， WANG Hong-guang

（China Mobile Group Design Institute Co.，Ltd.， Heilongjiang Branch， Harbin 150080， China）

[Abstract]According to the analyses of status survey and security risk of light pole base station （BS）， the engineering design of new light pole BS， the fundamental construction standard and the reform scheme of old light pole BS are presented on the premise of light pole BS security and network development. Standardized operation is implemented in the construction of light pole BS project to enhance efficiency， save construction cost and promote the development of mobile communications.

[Key words]light pole    status survey    technical standard    old transformation scheme

1   前言

通信基站是通信设备安装、网络实现的载体，随着移动通信事业的蓬勃发展，建站需求不断扩大，但是建设过程中遇到的问题也越来越多。由于基站选址难度大、建设成本高，传统的建站方案已不能满足网络发展的需求，必须采用多种方案解决建站过程中遇到的困难，而路灯杆基站因建站灵活、施工速度快等优点，成为移动基站建设中较好的解决方案之一。

路灯杆基站的承载安全事关重大，一旦因为安全承载方面出现问题，将会造成损毁、坍塌等事故，不但给社会生产、生活带来了极大的不便，其对网络运行的破坏也是巨大的。为了使路灯杆基站在前期选址、工程建设等方面能够有章可循，避免实际操作的盲目性、随意性，必须形成统一技术标准，采取合理、可靠的措施确保安全，从根本上保证承载安全。

本文通过系统地梳理美化路灯杆基站的建设思路，全面总结与工程建设相关各方面的建设经验，希望能对相关工程和类似工程提供参考。

2   现状调研总结及安全隐患分析

目前现有路灯杆基站没有统一的建设标准，在安装和施工上有很大的随意性，不同的厂家有不同的做法（包括选材、加工、安装、工艺及节点衔接等），使路灯杆存在着不同程度的安全质量缺陷，严重影响了路灯杆的承载安全，给网络运行造成了安全隐患。根据现场实际勘查，情况总结如下：

（1）现有路灯杆杆体没有与基础直接相连，而是通过转换梁放置在下部舱体上面，传力不直接，使得杆体底部受到的较大弯矩由转换结构承受，这对承受水平风荷载的杆体是十分不利的。

（2）上部杆体与转换结构之间没有形成完全固接，节点构造不合理，造成杆体底部支座失效失稳。endprint

（3）下部舱体结构为正四边形钢框，钢框之间没有竖向支撑，并且节点构造不合理，结构体系可能形成可变结构，结构容易失稳，非常危险。

（4）现场勘查未能看到基础，但是根据厂家提供的图纸，基础尺寸明显偏小，与设计院经过结构内力计算的基础尺寸明显不符，所以基础承载力严重不足。

3   新建路灯杆基站的标准化设计

3.1  站址选择要求

路灯杆基站在站址选择上除应遵循常规基站站址选择要求外，还应注意以下方面：

（1）路灯杆基站一般都建在道路边、绿化带、广场附近，因此在站址选择时应注意避开地下各种管线，不要选择积水及排水不畅处，避开腐殖土、人工填土、塌陷土等不利地质处。

（2）路灯杆建设位置应尽量选择距离电力引入接入点较近的位置，以便于市电引入。

（3）路灯杆基站在前期选址时应由建设单位、设计院共同确认，建设单位负责协调传输光缆路由等相关事宜，保证传输能够引入。

（4）路灯杆基站在站址选择时应注意勘查施工场地作业面要求、场地吊装是否可行、考虑基础的尺寸能够满足场地的实际，保证站址选择的准确，以免影响基站建设工期。

3.2  设计整体要求

（1）结构设计条件

美化路灯杆设计基准期为50年，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设计防烈度满足7度要求，抗震设防类别为乙类。

（2）高度要求

根据实际使用场景情况，并综合考虑站址选择、杆体规格、基础施工等多种因素，美化路灯杆高度分为8m、12m、16m、20m不等（注：杆高是指天线法兰盘至地面高度）。

（3）设计风压

基本风压0.55kN/m2，且不低于国家标准GB 50009-2012的要求。结构计算的风荷载面积包括天线、美化路灯、装饰罩、避雷针等。

（4）安装及馈孔要求

塔身馈线孔的中心高于RRU底部的参考距离为300mm。天线距RRU 300～400mm，RRU维护空间要求，底边不低于300mm。美化外罩的尺寸应综合考虑上述要求最终确定。

（5）杆体及基础要求

12m路灯杆总图如图1所示。杆体选材Q345-B，杆体相应截面的主材规格不应低于以下标准（见表1）。采用插接连接，插接长度不小于1.7倍杆体直径。

表1    12m美化路灯杆杆体及基础截面尺寸

美化路灯杆高度/m

12

型号

A型

杆顶截面/mm

Φ300×8

杆底截面/mm

Φ350×10

基础尺寸（长×宽或直径）

2.3×2.3

基础埋深/m

3

图1    12m路灯杆总图

基础形式有现浇钢筋混凝土独立基础、桩基础、直埋式基础等，应具体结合场地条件、地质情况确定选用。这3种基础的受力特点及适用范围介绍如下：

◆现浇钢筋混凝土独立基础

受力特点：在每个塔脚下通过柱子传力给埋置于预先挖好的基坑内并用回填土夯实的基础。它是以基础自重和其上夯实的回填土构成抗拔体，保持基础的上拔稳定。这类基础具有施工简便的特点，是工程设计中最常用的基础形式。缺点是开挖及回填土量相对较大，土方开挖距相邻建造物要有一定距离。

适用范围：当土质承载力较好但土体地下水位较高，或者上部、中部的土体地质较好而下部有软弱层，使用桩基一般无法满足要求时，常采用独立基础。

◆桩基础（机械钻孔灌注桩基础）

受力特点：该类基础是指用专门的机具钻（冲）成较深的孔，以水头压力形成泥浆护壁，放入钢筋笼和水下浇注砼的桩基。其抗拔计算参照地质报告提供的参数进行计算。

适用范围：适用于淤泥流砂及地下水位较高的淤泥质粘土、粉土土质（不适用碎石土），施工进度快，前提是道路条件能允许大型机械进退场。缺点是成桩质量不够稳定，工程造价高。

◆直埋式基础

受力特点：是将路灯杆杆体埋入地下土中一定深度，在一定范围内用细石混凝土直接灌实，基础依靠其侧面的被动土压力来维持倾覆稳定。当基础埋深与基础宽度之比不小于3时，才可以考虑基础侧面土的被动土压力作用。当无卡盘基础不能满足倾覆要求时，可以考虑设置上卡盘，必要时增加下卡盘。当地基土为冻胀土时，应不设置卡盘或采取防冻胀措施。

适用范围：适用12m、16m高度较小的灯杆塔。要求土质尽量为原状土，若是回填土必须分层夯实，分层夯实厚度不大于200mm，夯实程度应达到现行施工验收规范要求的标准，容重须达到16kN/m2以上。如果是杂填土，要用好土换填并分层夯实。此种基础施工速度快、现场开挖面积小，但是施工前应落实站点所处位置的管网情况，防止施工过程中破坏现有管网。

（6）其它

◆美化路灯杆的设计与施工应密切配合通信工艺，满足其要求。在确定杆体高度、天线的规格/数量/方向以及光缆、馈线和电源线走向的同时，应考虑扩容的可能性。

◆美化路灯杆杆体应设置通向塔顶的攀登设施（固定爬梯、步钉、安全绳（可选））。

◆美化路灯杆的馈线、光纤、电缆等应进行杆体内走线设计。馈线防护要采用馈线夹、上下吊网多点固定保护设计。endprint

4   新建路灯杆的基础施工相关要求

（1）美化路灯杆杆体投标方需提供基础预埋件、接地扁钢。杆体中标单位应与基础施工单位密切配合，确保基础预埋件预埋准确无误，保证上部结构的安装。-

（2）建设单位在确定中标单位后，准备基础施工前应委托具有地质勘查资质的单位进行地质勘探，并提交正式地质勘查报告用于指导基础设计和基础施工，保证美化灯杆站结构的可靠性和安全性。

（3）基础施工单位应根据基础施工图纸施工，并参照地质勘查报告，如遇地下水应采取降水措施保证基础施工质量。

（4）直埋式基础在施工前应落实站点所处位置的管网情况，防止在施工过程中破坏现有管网。在基础施工时，塔厂应同时进场配合基础施工，做好塔底第一节塔段的预埋工作，待混凝土强度达到70%设计强度时塔厂二次进场完成上部塔体的安装。在基础施工过程中，采用混凝土预制护壁管。

5   利旧路灯杆的施工安装标准

根据网络发展要求，需要在现有的市政路灯杆上设置移动小天线（小天线尺寸为￠160×400，重7.5kg，迎风面积0.064m2）。目前现有路灯杆常见高度一般为10m、12m这2种规格，由于国家没有相应的技术标准，现参考部分厂家提供的数据进行计算。相关数据如表2和表3所示：

表2    利旧灯杆直径及迎风面积

灯杆高度/m

上下口直径/mm

灯具迎风面积/m2

灯臂迎风面积/m2

灯杆迎风面积/m2

10

￠70/￠180

0.32

0.4

1.25

12

￠80/￠202

0.32

0.4

1.692

表3    利旧灯杆底部计算弯矩

灯杆高度/m

①原灯杆允许的根部弯矩最大值/W

天线挂高/m

②新增小天线在风载下产生的灯杆根部弯矩/W

100%×②/①

10

13.45

8

0.512

3.81%

12

15.66

10

0.64

4.08%

参考各厂家提供的产品说明，其所提供的灯杆均有很大的安全储备，而小天线产生的附加弯矩均小于原灯杆总弯矩的5%。综上所述，在现有灯杆产品符合现有国家结构规范并经由市政部门验收为合格产品的前提下，现场勘查无结构破损及锈蚀，则可以判定悬挂小天线为安全。

6   结束语

路灯杆基站的承载能力直接影响着网络运行的安全，希望通过本文的总结可以提醒人们不要忽视通信基站建设生产中的安全隐患，在确保路灯杆安全、适用、经济的同时，必须保证其承载能力满足网络发展的需求，为促进移动事业的健康发展提供有力的安全保障。

参考文献：

[1] GB 50009-2012. 建筑结构荷载规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2012.

[2] YD/T5003-2005. 电信专用房屋设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[3] GB 50017-2003. 钢结构设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2003.

[4] GB 50017-2011. 建筑地基基础设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2011.

[5] DL/T 5219-2005. 架空送电线路基础设计技术规定[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[6] 刘树堂. 输电杆塔结构及其基础设计[M]. 北京： 中国水利水电出版社， 2005.endprint

4   新建路灯杆的基础施工相关要求

（1）美化路灯杆杆体投标方需提供基础预埋件、接地扁钢。杆体中标单位应与基础施工单位密切配合，确保基础预埋件预埋准确无误，保证上部结构的安装。-

（2）建设单位在确定中标单位后，准备基础施工前应委托具有地质勘查资质的单位进行地质勘探，并提交正式地质勘查报告用于指导基础设计和基础施工，保证美化灯杆站结构的可靠性和安全性。

（3）基础施工单位应根据基础施工图纸施工，并参照地质勘查报告，如遇地下水应采取降水措施保证基础施工质量。

（4）直埋式基础在施工前应落实站点所处位置的管网情况，防止在施工过程中破坏现有管网。在基础施工时，塔厂应同时进场配合基础施工，做好塔底第一节塔段的预埋工作，待混凝土强度达到70%设计强度时塔厂二次进场完成上部塔体的安装。在基础施工过程中，采用混凝土预制护壁管。

5   利旧路灯杆的施工安装标准

根据网络发展要求，需要在现有的市政路灯杆上设置移动小天线（小天线尺寸为￠160×400，重7.5kg，迎风面积0.064m2）。目前现有路灯杆常见高度一般为10m、12m这2种规格，由于国家没有相应的技术标准，现参考部分厂家提供的数据进行计算。相关数据如表2和表3所示：

表2    利旧灯杆直径及迎风面积

灯杆高度/m

上下口直径/mm

灯具迎风面积/m2

灯臂迎风面积/m2

灯杆迎风面积/m2

10

￠70/￠180

0.32

0.4

1.25

12

￠80/￠202

0.32

0.4

1.692

表3    利旧灯杆底部计算弯矩

灯杆高度/m

①原灯杆允许的根部弯矩最大值/W

天线挂高/m

②新增小天线在风载下产生的灯杆根部弯矩/W

100%×②/①

10

13.45

8

0.512

3.81%

12

15.66

10

0.64

4.08%

参考各厂家提供的产品说明，其所提供的灯杆均有很大的安全储备，而小天线产生的附加弯矩均小于原灯杆总弯矩的5%。综上所述，在现有灯杆产品符合现有国家结构规范并经由市政部门验收为合格产品的前提下，现场勘查无结构破损及锈蚀，则可以判定悬挂小天线为安全。

6   结束语

路灯杆基站的承载能力直接影响着网络运行的安全，希望通过本文的总结可以提醒人们不要忽视通信基站建设生产中的安全隐患，在确保路灯杆安全、适用、经济的同时，必须保证其承载能力满足网络发展的需求，为促进移动事业的健康发展提供有力的安全保障。

参考文献：

[1] GB 50009-2012. 建筑结构荷载规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2012.

[2] YD/T5003-2005. 电信专用房屋设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[3] GB 50017-2003. 钢结构设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2003.

[4] GB 50017-2011. 建筑地基基础设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2011.

[5] DL/T 5219-2005. 架空送电线路基础设计技术规定[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[6] 刘树堂. 输电杆塔结构及其基础设计[M]. 北京： 中国水利水电出版社， 2005.endprint

4   新建路灯杆的基础施工相关要求

（1）美化路灯杆杆体投标方需提供基础预埋件、接地扁钢。杆体中标单位应与基础施工单位密切配合，确保基础预埋件预埋准确无误，保证上部结构的安装。-

（2）建设单位在确定中标单位后，准备基础施工前应委托具有地质勘查资质的单位进行地质勘探，并提交正式地质勘查报告用于指导基础设计和基础施工，保证美化灯杆站结构的可靠性和安全性。

（3）基础施工单位应根据基础施工图纸施工，并参照地质勘查报告，如遇地下水应采取降水措施保证基础施工质量。

（4）直埋式基础在施工前应落实站点所处位置的管网情况，防止在施工过程中破坏现有管网。在基础施工时，塔厂应同时进场配合基础施工，做好塔底第一节塔段的预埋工作，待混凝土强度达到70%设计强度时塔厂二次进场完成上部塔体的安装。在基础施工过程中，采用混凝土预制护壁管。

5   利旧路灯杆的施工安装标准

根据网络发展要求，需要在现有的市政路灯杆上设置移动小天线（小天线尺寸为￠160×400，重7.5kg，迎风面积0.064m2）。目前现有路灯杆常见高度一般为10m、12m这2种规格，由于国家没有相应的技术标准，现参考部分厂家提供的数据进行计算。相关数据如表2和表3所示：

表2    利旧灯杆直径及迎风面积

灯杆高度/m

上下口直径/mm

灯具迎风面积/m2

灯臂迎风面积/m2

灯杆迎风面积/m2

10

￠70/￠180

0.32

0.4

1.25

12

￠80/￠202

0.32

0.4

1.692

表3    利旧灯杆底部计算弯矩

灯杆高度/m

①原灯杆允许的根部弯矩最大值/W

天线挂高/m

②新增小天线在风载下产生的灯杆根部弯矩/W

100%×②/①

10

13.45

8

0.512

3.81%

12

15.66

10

0.64

4.08%

参考各厂家提供的产品说明，其所提供的灯杆均有很大的安全储备，而小天线产生的附加弯矩均小于原灯杆总弯矩的5%。综上所述，在现有灯杆产品符合现有国家结构规范并经由市政部门验收为合格产品的前提下，现场勘查无结构破损及锈蚀，则可以判定悬挂小天线为安全。

6   结束语

路灯杆基站的承载能力直接影响着网络运行的安全，希望通过本文的总结可以提醒人们不要忽视通信基站建设生产中的安全隐患，在确保路灯杆安全、适用、经济的同时，必须保证其承载能力满足网络发展的需求，为促进移动事业的健康发展提供有力的安全保障。

参考文献：

[1] GB 50009-2012. 建筑结构荷载规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2012.

[2] YD/T5003-2005. 电信专用房屋设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[3] GB 50017-2003. 钢结构设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2003.

[4] GB 50017-2011. 建筑地基基础设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2011.

[5] DL/T 5219-2005. 架空送电线路基础设计技术规定[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2005.

[6] 刘树堂. 输电杆塔结构及其基础设计[M]. 北京： 中国水利水电出版社， 2005.endprint