通信铁塔基础选型与设计研究

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。