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通信铁塔基础选型与设计研究

2019-04-08刘俊湖南省邮电规划设计院有限公司湖南长沙410126

中国房地产业 2019年6期
关键词:持力塔柱粉质

文/ 刘俊 湖南省邮电规划设计院有限公司 湖南长沙 410126

通信铁塔基础具有支撑铁塔结构的重要作用,所用基础形式是否合理,直接决定基础作用效果能否得以充分发挥,也决定了经济成本。因此,有必要对基础选型及设计予以充分考虑,保证所选基础形式的合理性。

1、四边形角钢铁塔基础选型和设计

1.1 独立基础

这种基础多用于持力层具有良好承载力的情况,特征值应能达到80kPa以上,而且土质还应相对均匀,具有施工方案、成本低、效率高的优势特点。柱脚和墩柱相铰接,与柱脚相连的构件为斜杆,墩柱和斜杆中的轴向力均由柱脚构造进入柱墩。柱墩在向基底传递上部所有竖向力的同时,与基础共同承受从上部结构产生的水平力。在独立基础间大多采用连梁,连梁可以对通过斜杆及柱传递的水平力及其分量进行平衡,只由风荷载累加形成的水平力不能靠连梁来平衡,应由柱墩来承担。完成连梁的设计与设置后,墩柱可以承受的极限水平力为没有设置连梁墩柱的1/3左右,可见连梁设置极为重要和必要[1]。

以某基站为例进行分析,该基站采用角钢塔,其地质条件从上到下依次为:杂填土,厚度在1.5m左右;粉质粘土,底部埋深在5.0m左右;粉土,在7m深处揭露。基站区域较为开阔,开挖不会受到太大限制,建议选择独立基础,将粉质粘土作为持力层,根据抗压验算与抗拔验算结果,将基础尺寸确定为3m×3m,将埋深确定为3m,这样可以达到设计要求,充分发挥持力层具有的承载能力。此外,若持力层的承载能力减小,则可通过扩大面积来调整,无需增加埋深,减小基础的重量,达到预期抗压要求。

1.2 灌注桩基础

如果场地中分布有较厚的软弱土,或区域地下水位很高,而施工降水难度较大,采用浅基础无法满足实际要求,需要选择桩基础形式,使荷载通过桩基的传递进入持力层。相比之下,桩基础具有更高的承载能力,且稳定性良好,不会产生较大的沉降,并且还能抵抗上拔力与水平方向的荷载。根据荷载的类型与地质条件,可选择多种不同的桩型,如钻孔桩、挖孔桩和钢管桩。

以某基站为例进行分析,该基站所在区域的地下水位较高,粉质粘土不具备满足工程要求的承载能力,故需要选择桩基础形式,直径为0.9m,净长为14.4m,桩尖应进入到细砂层中1m左右,每柱一桩,桩间采用拉梁,设置1m×1m的承台,以减少混凝土的使用量。在制定桩基方案的过程中,应充分考虑区域的岩土工程勘察成果,确定适宜的桩基数量与桩径,在避免浪费的基础上,保证安全性与可靠性,使设计效果达到最优[2]。

2、三角形钢管铁塔基础选型和设计

此类铁塔的塔柱主材为钢管,各方向上的回转半径完全一致,能满足铁塔整体受力要求,采用等边三角形的平面结构形式,故可将其称作三管塔。因四角塔有很大的占地面积,针对城市这种特殊情况往往难以达到要求,这使得三管塔的实际应用变得越来越广泛。对三管塔而言,其跟开与塔柱效率都相对较小,使各塔柱下部拉应力很大,在基础选型时,必须对岩土工程勘察成果进行深入分析,以保证所选基础形式的合理性。

2.1 筏板整体基础

如前所述,因三管塔跟开往往不大,塔身自重小,而铁塔高度相对较大,所以水平力与弯矩都会很大。在这种情况下,建议选择筏板整体基础形式,该基础是典型的柔性基础,因底板配有钢筋,用于承受因地基反力造成的剪力及弯矩,在底板悬挑部分,所有截面都具有很高强度,不会受到刚性角影响与限制,底板因此可做的很薄,但悬挑的尺寸必须满足要求,从而有效抵抗弯矩。这种基础形式在场地较为开阔的情况下适用,开挖施工不会受到影响,同时地下水位不可过高,且持力层的承载能力要达到110kPa以上。该基础形式具有施工速度较快、成本合理等优势,能利用商品混凝土实现一次性浇筑,能有效防止质量问题,具有很强的整体性。

以某基站为例进行分析,该基站采用角钢塔,其地质条件从上到下依次为:粉质粘土,底部埋深在5m左右;粉土,在7m的深度上揭露。由于该基站区域较为开阔,开挖不会受到影响和限制,故选择筏板整体基础,将粉质粘土作为持力层,圆形截面,基础直径为7.2m,底部的最大和最小压应力分别为107kPa、5kPa。经验算可知,基础抗压承载力能够满足设计与规范的要求[3]。

2.2 灌注桩基础

如果场地表层分布有很厚的软弱土,或地下水位很高,建议选择桩基础,以此有效抵抗上拔力与垂直方向上的荷载。以工程的地质条件为依据,大多采用钻孔桩,灌桩材料为钢筋混凝土,一个塔柱对应一个桩,或一个塔柱对应一对桩,具体要通过验算来确定[4]。

以某基站为例进行分析,该基站采用三管塔,其所在区域地质条件如表1所示。由于该基站的地下水位较高,为满足实际要求,决定采用灌注桩基础形式,桩径0.9m,长11m,桩尖进入粉土层1m左右,一个塔柱对应一个桩,桩间设置拉梁,形成1m×1m的承台,施工十分方便。经验算,单桩的抗压、抗拔极限承载力标准值分别为1637kN和734kN,符合设计要求。

表1 基站地质条件

结语:

通过上述对基础形式选择和设计的介绍及实例分析,不论采用的是哪一种类型的通信铁塔,都要以地区的岩土工程勘察成果以依据,结合场地的实际情况开展分析研究,根据研究结果确定适宜的基础形式。如果场地所在地区的地质条件相对较好,宜选择独立浅基础,这种基础完全可以满足要求,而且经济合理;而如果场地内的持力层不满足要求,承载能力相对较低,或区域地下水位较高,则要采用深基础,但这种基础形式的成本较高。因此,在基础选型时,必须对岩土工程勘察成果进行深入分析,以保证所选基础形式的合理性。

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