通信铁塔基础选型与设计研究

【摘要】针对通信铁塔基础，结合实例，对四边形角钢铁塔基础和三角形钢管铁塔基础的选型及设计进行深入分析，提出不同基础形式的适用条件和特点，为正确选择基础形式提供可靠的参考借鉴。

【关键词】通信铁塔;铁塔基础选型;铁塔基础设计

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，而施工降水難度较大，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。

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。

参考文献：

[1]王明媛.通信铁塔的基础选型与设计技术研究[J].建筑工程技术与设计，2016（7）：22-23.

[2]田英侠，郭晓冬.基于层次分析法（AHP）的通信铁塔基础选型研究[J].四川建材，2017，43（3）：66-67.

[3]廖永昌.浅谈500kV输电线路铁塔基础选型与设计[J].广东科技，2013（24）：118-120.

[4]王楠.通信铁塔的设计与维护策略初探[J].城市建设理论研究：电子版，2016（11）：21-22.

作者简介：

刘俊（1988-05），男，本科，工程师，主要从事通信基站铁塔设计工作。