既有公共路灯杆基础加固方案设计

赵婷

北京中网华通设计咨询有限公司 辽宁沈阳 110168

2018年为加强通信网络基础设施建设，整合社会资源，中国铁塔股份有限公司与市政府达成战略合作目标，充分利用社会既有路灯杆资源，将其改造成可供使用的通信基础设施。

1 加固方案

基础加固的常用方法有三种：增大基础底面积法、加设拉线法、增加斜支撑法，其中加设拉线法与增加斜支撑法是通过对其上部结构杆身加设拉线或者斜支撑的方法来分担一部分荷载，该方法在使得基础满足设计要求的同时也增加了杆身的抗弯能力，但结合施工现场周围环境，路灯杆周围多为非机动车道或人行道，增设的拉线及斜支撑将对行人存在极大安全隐患且影响城市整体面貌；增大基础底面积法是通过增大基础底面的方法使其满足地基承载力要求以及提高其抗弯能力，该方法占地面积较小且地面以上可恢复，施工工艺简单。综合因素考虑，采用增大基础底面积法对既有基础加固。

2 加固方案设计

2.1 几何参数与设计荷载

改造前：原12米路灯杆基础尺寸为600mm×600mm，埋深1.5米，地下稳定水位在2.0m以下，承载力特征值fak=110kPa，混凝土等级为C30，钢筋等级为二级钢HRB335。

改造后：上部结构加设备总重小于1.2吨，天线及RRU总迎风面积小于2.1m2，作用在基础顶面荷载标准值取Nk=15kN，Mk=125kN·m，Vk=11kN。假定加固后混凝土与原基础混凝土结合良好，加固混凝土等级为C30，钢筋等级为二级钢HRB335，加固后基础地面尺寸为3200mm×3200mm，厚600mm，埋深0.8米。

几 何 参 数：fc=1.43E+07（N/m2）；ft=1.43E+06（N/m2）；EC=3.00E+10（N/m2）；fy=3.00E+08（N/m2）；ES=2.00E+11（N/m2）；c=50（mm）；γc=25（kN/m3）；γm=13.50（kN/m3）

2.2 基础加固前验算

基础的底面积 A=1.00（m2）；基础的抗矩 Wx=bl2/6=0.17（m3），Wy=lb2/6=0.17（m3）

基 础 体 积 Vf=1.10（m3）；基 础 上 土 的 体 积 Vs=a12d-Vf=0.90（m3）

基础底面以上土的计算重度（不计浮力）γs=13.50（kN/m3）

修正后的地基承载力特征值 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）=123.50（kPa）

塔柱顶面竖向力标准值Fk=15.00（kN）

基础自重（包括土重，考虑浮力）标准值Gk=Vfγc+Vsγs-F浮 =13.50（kN）

标准组合下基础底面力矩Mk=Mk0+Vk0d=141.50（kN·m）

在轴心荷载作用下下基础底面压力值Pk=（Fk+Gk）/A=79.17（kPa）＜fa=123.50（kPa）满足要求。

在偏心荷载作用下偏心距：

e=Mk/（Fk+Gk）=4.96（m）＞l/6=0.10（m）

a=0.5b-Mk/（Fk+Gk）=-4.66（m）

基础底面局部脱开时基底压力 Pk，max ＝ 2（Fk+Gk）/（3la）=-6.79（kPa）

3a＜0.75b=0.75（m）不满足要求，即基底脱开面积大于全部面积的1/4

计算结果显示，基础在偏心荷载作用下，基底脱开面积大于全部面积的1/4，不满足设计规范要求，经分析主要原因为塔身经改造后传递至基础地面弯矩过大，故拟通过增大基础底面积的方法增大基底弯矩抵抗矩从而提高基础抗弯能力。

2.3 基础加固后验算

基础的底面积：

A=10.24（m2）； 基 础 的 抗 矩 Wx=bl2/6=5.46（m3），Wy=lb2/6=5.46（m3）

基础冲切破坏锥体的有效高度h0=h1-c=550（mm）

基 础 体 积 Vf=6.22（m3）；基 础 上 土 的 体 积 Vs=a12d-Vf=1.98（m3）基础底面以上土的计算重度（不计浮力）γs=13.50（kN/m3）修正后的地基承载力特征值 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）=114.05（kPa）

塔柱顶面竖向力标准值Fk=15.00（kN）

基础自重（包括土重，考虑浮力）标准值Gk=Vfγc+Vsγs-F浮 =182.08（kN）

标准组合下基础底面力矩Mk=Mk0+Vk0d=133.80（kN·m）

在轴心荷载作用下下基础底面压力值Pk=（Fk+Gk）/A=19.25（kPa）＜fa=114.05（kPa）满足要求。

在偏心荷载作用下偏心距：

e=Mk/（Fk+Gk）=0.68（m）＞l/6=0.17（m）；a=0.5b-Mk/（Fk+Gk）=0.92（m）

基础底面局部脱开时基底压力 Pk，max ＝ 2（Fk+Gk）/（3la）=4 4.58（kPa）＜1.2fa=136.86（kPa）满足要求 3a＞0.75b=2.4（m）满足要求，即基底脱开面积不大于全部面积的1/4

经验算，加固后地基承载力及抗冲切满足设计规范要求。加固方案剖面图如图所示。

3 构造措施与施工工艺

加固材料：混凝土均为C30，钢筋等级均为二级钢HRB335。

地基处理：当地基承载力或变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压实、换填垫层等方法，机械压实包括重锤夯实、强夯、振动压实等方法，换填垫层材料可采用中砂、粗砂、砾砂、角（圆）砾、碎（卵）石、矿渣、灰土、粘性土以及其它性能稳定、无腐蚀性的材料。

开挖时注意原市政路灯杆电力管线的保护。

加固基坑开挖前采用临时拉线或临时支撑的方法固定好塔身，保证塔身垂直度。

经理论计算及复核，加固后基础满足设计规范要求，加固效果良好。