格构铁塔装配式板索基础的研究分析

李建宇

摘 要：当前铁塔工程施工过程中，铁塔基础施工是影响施工进度和施工成本的重要因素。为了有效实现基础的机械化施工，降低基础成本，笔者研究发现装配式板索基础均能满足这些要求。在此基础上，笔者下文中对格构式铁塔装配式板索基础组成与特点、铁塔装配式板索基础设计分析、铁塔装配式板索基础在施工中的优势，并对铁塔装配式板索基础进行经济性分析，以提高铁塔装配式板索基础的推广应用。

关键词：铁塔；装配式板索基础；受力分析；经济

中图分类号：TM753 文献标志码：A

0 引言

基础施工是铁塔建设工程中的重要施工环节，是影响工程进度和工程成本的重要因素。在一些工程当中，铁塔基础的成本甚至占到工程总成本的一半以上。因此如何有效进行基础的机械化施工，降低基础成本是当前铁塔架设中主要考虑的内容。通过对基础不断地研究，笔者发现装配式板索基础不仅能够满足格构式铁塔的承载力要求，而且其便于机械化施工，并且与普通掏挖式基础相比具有更低的成本，将其作为格构式铁塔装基础具有很大的优势。在此基础上笔者对格构式铁塔装配式板索基础进行了详细分析，具体研究内容如下所示。

1 铁塔装配式板索基础组成与特点

装配式板索基础主要由锚索、基础上板和基础下板3个主要部分构成，如图1所示。

其中锚索的主要作用是连接基础上承载钢垫板和下承载钢垫板，并进行受力的传导。基础上板顶部通过锚栓与上承载钢垫板相连接，基础下板底部通过锚栓与下承载钢垫板相连接，在上下承载钢垫板均布置一定数量的销头，上下板与它们之间的土体通过后张法连接在一起。其中来自铁塔的下压力的承受部位主要是基础上板，基础下板承受较少或不承受下压力。而上拔力的主要承受位置是基础下板，当上拔力作用于装配基础时，基础上板和锚索会将力传递至基础下板，从而基础下板成为主要受力部位。而对于铁塔受到的水平力，其难以通过锚索或基础上板向下传递，因此铁塔受到的水平力几乎均由基础上板承受。综合上述论述，铁塔装配式基础的受力部位比较明确，其中基础上板是水平力和下压力的主要承受部位，而基础下板是上拔力的主要承受部位。由于受力分析简单，也就简化了基础的设计。为满足机械化施工的要求，在铁塔装配式板索基礎制作和施工时，首先将基础上下板提前进行制作并通过锚索连接，然后利用旋挖钻机成孔，简化施工过程，提高施工效率。

2 铁塔装配式板索基础设计分析

2.1 铁塔装配式板索基础承载力分析

由于下压力和水平力几乎全部由上混凝土板承受，因此在计算基础对下压力和水平力的承载力时可以将上混凝土板看作普通板式基础进行计算。由于上拔力几乎全部由下混凝土板承受，因此在计算基础对上拔力的承载力时可以将下混凝土板看作普通锚板基础进行计算。另外板索基础下板在受力分析、施工方法、破坏形式和工作原理等均和普通的掏挖基础相一致，因此可以将装配式板索基础下板当作掏挖桩进行设计，掏挖桩的上拔稳定性计算通常采用剪切法进行，因此装配式板索基础下板上拔稳定性计算也能够采用剪切法进行。经受力计算JC1型铁塔装配式基础作用力，见表1，计算得到的基础尺寸，见表2。

2.2 铁塔装配式板索基础的形状和防腐设计

为了满足机械化施工的要求在装配式板索基础设计时建议将下混凝土板设计成圆形形状。而上混凝土板处于地方上层，其不受机械化施工的限制，可以采用方形形状。装配式基础的使用寿命是基础设计考虑的主要内容之一。其中影响装配式板索基础寿命的重要因素是锚索的防腐。为了提高锚索防腐蚀性能，应选择钢绞绳，并在其外套一层玻璃钢管，并注入发泡密封胶进行防腐，具体如图1所示。这种结构既可以有效提高锚索的强度，又可以避免锚索与土地接触，避免锚索的腐蚀，增加锚索寿命。

3 铁塔装配式板索基础在施工中的优势

与普通掏挖式基础相比，装配式板索基础更加适合进行机械施工，其进行机械化施工的优势如下所示：

（1）装配式板索基础下混凝土板为圆形，该结构通过旋挖钻机进行基础孔的开挖非常有利，这样可以有效节省基础开挖的时间，并且有效保证基础的施工质量。

（2）装配式板索基础能够通过预制的方式进行制作，这样可以有效地节省基础现场加工和养护的时间，加快整体工程的施工进度。并且基础的制作不受现场条件的影响，混凝土板制作的质量也更好。

（3）上下混凝土板之间采用锚索连接，锚索采用锚具与上下钢板锚固，施工时采用后张法工艺对锚索施加预应力，保证钢板与混凝土板接触面的同时，也给上板预先施加了一个压力荷载。由于工程主要位于山地，地质条件较好，一般基础荷载都是由上拔荷载控制，满足了实用要求。

4 铁塔装配式板索基础经济性分析

为了有效分析装配式板索基础在通信工程中应用的经济性，分别将铁塔中常用的ZBC2和JC1两种塔型在使用装配式板索基础和普通掏挖式基础的混凝土和钢筋用量进行对比分析，结果见表3。

表3结果显示，ZBC2型塔装配式板索基础要比掏挖式基础节省约29.31 %的混凝土和63.78 %的钢筋，JC1型塔装配式板索基础要比掏挖式基础节省约47.77%的混凝土和67.38 %的钢筋。由此可见装配式板索基础较普通开挖式基础有明显的经济优势。

5 结论

结合上文的论述，装配式板索基础具有的特点主要有以下几点：

（1）铁塔装配式板索基础主要由锚索、基础上板和基础下板3个主要部分构成。其中锚索主要作用是连接基础上承载钢垫板和下承载钢垫板，并进行受力的传导。基础上板顶部通过锚栓与上承载钢垫板相连接，基础下板底部通过锚栓与下承载钢垫板相连接，在上下承载钢垫板均布置一定数量的销头，上下板与它们之间的土体通过后张法连接在一起。

（2）装配式板索基础上板是水平力和下压力的主要承受部位，而基础下板是上拔力的主要承受部位，装配式板索基础受力分析简单，也就简化了基础的设计。

（3）在计算基础对下压力和水平力的承载力时可以将上混凝土板看作普通板式基础进行计算。在计算基础对上拔力的承载力时可以将下混凝土板看作普通锚板基础进行计算。装配式板索基础下板上拔稳定性计算能够采用剪切法进行。

（4）装配式板索基础下混凝土板为圆形，该结构通过旋挖钻机进行基础孔的开挖非常有利，这样可以有效节省基础开挖的时间，并且有效保证基础的施工质量。

（5）装配式板索基础能够通过预制的方式进行制作，这样可以有效地节省现场加工基础的时间，加快整体工程的施工进度。并且基础的制作不受现场条件的影响，混凝土板制作的质量也更好。

（6）影响装配式板索基础寿命的重要因素是锚索的防腐。为提高锚索防腐蚀性能，应选择钢绞绳，并在其外套一层玻璃钢管，并注入发泡密封胶进行防腐。这种结构既可以有效提高锚索的强度，又可以避免锚索与土地接触，避免锚索的腐蚀。

参考文献

[1]顾浩，仝卫国，徐运生.铁塔装配式基础优化[J].通讯世界，2017，12（13）：246.

[2]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.