浅谈通信单管塔塔身无缝钢管加固装置

吴泽兵 吴丹

安徽电信规划设计有限责任公司 安徽 合肥 230031

引言

本着降本增效，节约资源的原则，5G基站大规模、快速化建设需大量利旧原有通信铁塔来新增5G天线，特别是利旧城市区中的落地通信单管塔。随着移动、电信、联通三大运营商对通信铁塔的共建共享，同一个通信单管塔上可能需要新增3-6副5G天线。若新增3-6副天线，将导致很大部分通信单管塔的塔身强度、塔顶位移、地脚螺栓承载能力中的一项或者多项都超过《钢结构单管通信塔技术规程》CECS 236-2008[1]中的要求。规范要求落地通信单管塔塔顶位移不得超过1/33[2]，塔身强度不得超过塔身刚才的屈服强度，地脚螺栓抗拉承载力不能超过其抗拉允许值。

若通信单管塔塔身强度、塔顶位移超过规范要求，需对塔身进行加固。通过加固后，可使塔身强度提高，从而减小单管塔塔顶位移。当满足要求后，才可新增5G天线。加固宜根据工程的实际情况选用增大截面加固法、粘贴钢板加固法和组合加固法[3]。

针对通信单管塔，若采用粘贴钢板加固法，则对限制塔顶位移的效果不显著。考虑到通信单管塔主要位于城市密集区，多建设在城市绿化带中，周边空间极小。因增设斜撑或者新增拉线占地大，除极个别场地宽阔的地带可以对增设斜撑或新增拉线来进行加固外，其他场所，通信单管塔无法进行增设斜撑或新增拉线来进行加固。通过大量的现场勘察、建模计算及深入研究，通信单管塔塔身加固可采取在单管塔塔身周围新增无缝钢管加固装置，等效增大截面加固法对铁塔塔身进行加固。

1 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置的实施步骤

找出需要新增5G天线基站单管塔的原始设计资料和图纸，或者委托铁塔检测单位对需要新增5G天线的单管塔就行检测并由铁塔检测单位出具检测报告。察看铁塔检测单位提交的单管塔检测报告，得出单管塔的各项数据，包括塔身钢材材质、塔身直径、壁厚、塔体高度、现有荷载情况、地脚螺栓型号、规格数量、地脚螺栓法兰盘尺寸等；

根据通信单管塔所处位置，建模核算时应根据规范要求取得相应的基本风压、参照点高度、地面粗糙度[4]等参数。依据运营商提出的5G天线挂载高度及数量要求，运用钢结构计算软件建模。建模核算通过后，设计出单管塔塔身无缝钢管加固装置的具体数值包括：单管塔需增设的无缝钢管的规格尺寸、钢材材质、壁厚、根数及距离原有单管塔塔身的距离、抱箍间距、抱箍法兰盘的具体尺寸及规格、加固基础中的植筋的根数、规格及植筋深度等。并出具详细设计图纸，指导施工；

因每隔1～1.5m设置一道抱箍法兰盘与原有单管塔塔身连接，仅根据检测报告无法做到精细放样。所以施工人员需去通信单管塔基站现场，做好安全措施后，攀爬至塔身顶部，并放样出抱箍法兰盘的内直径，以达到能与塔身最大程度的紧固；

在工厂生产出塔身无缝钢管加固装置的各个部件。抱箍法兰盘分为四部分，每部分设置一根无缝钢管。无缝钢管插入抱箍法兰盘预留的孔洞后，采用焊接的方式与其形成一个整体。且无缝钢管需绕抱箍法兰盘圆心均匀角度成对布置。抱箍法兰盘与抱箍法兰盘之间的间距可为1～1.5m。无缝钢管可设置成3m一节，具体依据实际情况调整。

将组装好的无缝钢管和抱箍法兰盘及植筋等材料运至现场，从下往上依次组装，抱箍法兰盘与抱箍法兰盘采用高强螺栓连接紧固，且采用双母一垫的方式以防止螺栓松动。无缝钢管与无缝钢管之间可采用法兰、插接、焊接等方式连接。

图1 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置方案立面图

待上部装置施工完毕后，将无缝钢管底部完折成一定角度并延伸到原有单管塔基础上部一定距离，通过对原有单管塔基础顶部凿毛，且四周设置植筋，绑扎钢筋笼后浇筑高一等级的新混凝土对原有单管塔底部法兰螺栓、新增设无缝钢管进行包封，使得新增设无缝钢管与原有单管塔塔身和原有单管塔基础形成一个整体，共同受力，提高原有单管塔的承载能力。

图2 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置方案俯视图

图3 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置实体图

2 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置的作用

通过对通信单管塔塔身无缝钢管加固，能提高原有单管塔塔身强度及控制塔顶位移，满足5G天线挂载要求，节约时间和资金，推动5G快速建设；

新增天线可直接固定在塔身无缝钢管加固装置上，无须再新增天线支架来挂载5G天线；

通过无缝钢管插入新浇筑混凝土中，使得无缝钢管加固装置与原有塔身和地脚螺栓形成一个整体，减小原有塔脚螺栓的受力，提高地脚螺栓的承载能力；

每隔1～1.5m设置一道抱箍法兰盘与原有单管塔塔身连接，且无缝钢管与抱箍法兰盘采用插入焊接的方式固定，能最大限度上满足单管塔塔身无缝钢管加固装置与原有塔身形成一个整体，将实践最大程度贴近理论，提高安全度；

因抱箍法兰盘分为四部分，且根据现场放样加工，使抱箍法兰盘与塔身能连接紧固，最大程度减少放样误差及施工误差等问题；

因无缝钢管与抱箍法兰盘采用插入焊接的方式固定，而非抱箍固定，可防止一些不法分子或者人们无意识的行为损坏构件。

无缝钢管加固装置适用塔型广。可根据需要可加固塔体任意位置、高度、长度，同时适用于插接式单管塔及法兰螺栓连接式单管塔塔。

可扩展性强。塔上荷载并非一成不变，会随着运营商需求、拓展业务需求不断增加，一劳 永逸的加固既不经济也不现实，“索力塔”方案在设计时便考虑了再次加固时的可扩展性等。

加固长度具有可扩展性，钢索采用机械连接，后期可随时根据需要增加加固长度。

当基础超载时，也可根据需要进行基础扩围，将“高强钢索”向下延伸至新增基础部分，同时加固“塔体和基础”。

不额外占用地表面积，易实施。传统的斜撑、拉线加固方案因需要额外占据地表面积，在城市单管塔加固应用中受限。塔身无缝钢管加固装置方案，无须额外占用一寸土地，不破坏环境、不增加环境安全隐患、不破坏原塔结构、美观大方，使得城区铁塔加固真正具备可实施性。

交付效率高。5G建设如火如荼，运营商需求不断提出，响应速度与交付效率必须是评价方案优劣的指标之一。 从勘查、设计、制造、运输、安装全部完成时间可控制在7～10天。

3 通信单管塔塔身无缝钢管加固装置的弊端

此通信单管塔塔身无缝钢管加固装置仅通过理论计算后设计出来，未进行原型或模型试验，理论与实际存在较大的不确定性；

抱箍法兰与单管塔塔身不能保证百分百贴合，塔身无缝钢管加固装置的整体性仅存在于理论上；

当通信单管塔设置在城市道路绿化带内、人行道上等位置狭窄处时，塔身无缝钢管加固装置底部与原有基础连接施工极其困难；

塔身无缝钢管加固装置需对单管塔现场进行放样后才能工厂内生产相应的部件，现场放样难度大；

塔身无缝钢管加固装置需进行高空作业，施工难度较大，高空作业风险较高。

4 结束语

随着5G基站的大规模建设，需利旧大量的通信单管塔。但相当一部分的通信单管塔需进行加固后才能新增5G天线。通过大量的现场勘察、建模计算及深入研究，城市通信单管塔无法采用新增斜撑及拉线的办法对单管塔进行加固补强。而通过对通信单管塔塔身周围施加无缝钢管塔加固装置后，能对塔身强度、地脚螺栓进行加固补强，同时也可以限制塔顶位移，从而满足新增5G天线的要求。通信单管塔塔身无缝钢管塔加固装置有利有弊，整体来说利大于弊。通过采用通信单管塔塔身无缝钢管塔加固装置，大幅节约时间和资金，推动5G快速建设，从而更早实现国家5G网络全覆盖的目标。