通信铁塔选址与基础设计的关系

通信铁塔选址与基础设计的关系

摘要:结合实际工程介绍如何依据地质条件优选通信铁塔基础形式，以达到控制成本的目的。

关键词：通信铁塔基础形式控制成本

通信铁塔作为一门独立的专业，其设计既需满足通信工艺的使用功能，也应满足土建结构，岩土相关的专业规范，其设计直接影响到工程建设的质量、投资及周期。为了优化通信铁塔基础的设计，需在铁塔选址时就考虑到站址位置对基站基础设计的影响，从源头上对基站建设成本进行控制。

根据中国联通河北分公司的铁塔基础设计，笔者简要分析基站前期选址对基础设计的影响。

一、基础型式选择

通信铁塔基础形式有：钢筋混凝土独立基础、平板式筏板基础和桩基础。四角塔是比较常见的通信铁塔形式，基础形式通常采用钢筋混凝土独立基础、灌注桩基础；独管塔和三管塔则一般采用钢筋混凝土筏板基础，这种基础施工速度快，成本低，一般采用商品混凝土一次浇筑完成，不容易出现质量问题，整体性较强。以天然地基作持力层，节省整个铁塔的造价。但这种基础形式容易受场地的限制，在城市中，为了节约用地，往往也会采用桩基础。以下通过一些实例阐述如何依据地质条件选用基础形式。

1.钢筋混凝土独立基础属于浅基础，适合于地基承载力较好（一般基础持力土层承载力特征值要大

于80kPa），土质比较均匀的情况下选用。优点是节约投资、施工简便。

如河北联通唐山分公司丰润仰伸坨基站，为52m角钢塔，7mx7m根开，地质条件见表1

表1 唐山联通丰润仰伸坨基站地质条件

土层编号土层名称压缩模量

(N/mm2) 层底埋深(m) 层厚(m) 地基承载力

特征值(kpa)

1 杂填土---- 1~1.4 1~1.4 ----

2 粉质粘土 5.2 3~3.2 1.7~2.0 160

3 细砂12.0 7.0 3.8~

4 180

4 粉质粘土 4.93 12.8 5.8 130

依据地质条件，该基站宜采用独立基础，以2层粉质粘土为持力层，地基承载力特征值160kPa，基础宽3 m，埋置深度3m,基础计算受抗拔控制。基础投资约5万元左右。

2．平板式筏板基础可用于地基承载力低、上部铁塔结构荷载较大，选用独立基础承载力达不到设计要求的情况。这种基础施工方便，造价比独立基础稍有增加。多适用于独管塔和三管塔这种根开比较小的铁塔基础设计。但这种基础只适用于场地较开阔，基坑开挖不受限制且地下水埋藏较深的情况。

如河北联通沧州分公司泊头市江庄基站，该基站为37m三管塔，2.95mx2.95m根开，地质条件见表2

表2 沧州联通泊头江庄基站地质条件

土层编号土层名称压缩模量

(N/mm2) 层底埋深(m) 层厚(m) 地基承载力

特征值(kPa)

1 粉质粘土 3.6 1.1~1.

2 1.1~1.2 85

2 粉土 4.0 5.6~5.7 4.4~4.6 95

3 粉质粘土 3.8 10.2~10.

4 4.5~4.8 90

4 粉土 5.

5 17.6~17.9 2.9~3.3 115

注：勘察期间场地地下水埋深为7.6m。

依据地质条件，该基站宜采用筏板基础。以2层粉土为持力层，地基承载力特征值95kPa，基础宽6.8 m，埋置深度2.4m, 基底最大压应力82kPa,最小压应力18kPa，满足承载力要求。基础投资约7万元左右。

3．当拟建基站场地上部土层承载力很低，杂填土或耕土较厚，或地下水埋深较浅。此时不适合做浅基础，适宜选用桩基。同等条件下，采用桩基造价比

独立基础和筏板基础高出很多,大约在1~2倍左右。

桩基础设计时，依据工程地质条件，一般选用钢筋混凝土钻孔灌注桩，每个塔柱下可设一根桩或两根桩，具体情况须根据工程情况具体分析，设计合理的桩数量、桩身直径与桩长的关系，达到优化设计目的。如唐山联通乐亭马庄甸子基站，该基站为52m角钢塔，7mx7m根开，地质条件见表3 。

表3 唐山联通乐亭马庄甸子基站地质条件

土层编号土层名称层底埋深(m) 层厚(m) 地基承载力

特征值(kPa) 极限端承力

标准值(kPa) 极限侧阻力

标准值(kPa)

1 粉质粘土 2.8～4 3.8～4 70 ---- ----

2 细砂7～7.5 3.2～3.5 120 ---- 25

3 细砂未揭穿15 230 700 50

注：勘察期间场地地下水埋深为4.7m，地下水对混凝土具弱腐蚀性。

依据工程地质条件，该基站采用桩基础。以每个塔脚下2根直径0.7m的桩为例，桩净长10.2m，进入3层细砂约4m，采用一柱2桩，承台采用1.4m×3.5m，承台之间设置拉梁，单桩抗压极限承载力标准值1033kN，抗拔极限承载力标准值458kN，满足设计要求。因地下水对混凝土有弱腐蚀性，所以施工时混凝土要采用矿渣硅酸盐水泥。基础投资约19万元左右。

通过以上基础设计的实例分析，对于场地地质条件比较好的地方，要设计成钢筋混凝土独立基础或筏板基础，基础投资比较经济；当场地地质条件较差时则适宜采用桩基础。采用桩基础时，投资相对来说要增加。所以在基站选址时，要对当地的地形、地势及地质条件有所了解，避开不利地质条件，通过调整塔基位置达到减少投资的目的。

二、地基和基础计算

除了通信铁塔选址的确定，还会在基础设计时碰到一些特殊问题，如埋置深度、边坡稳定的影响。在选址确定后，就要求在基础计算中必须去处理这些不利因素，便于后续的基础设计。

1．基础埋置深度的确定

在满足地基稳定和变形要求的前提下，为了施工便利，基础宜浅埋，但必须保证埋在当地冰冻线以下。如唐山联通遵化黄台村基站，依据地质勘查报告,1层为1m多厚杂填土，2层为粉质粘土，地基承载力特征值为80kPa，层厚2～2.6m，土质均匀。下部3层为粉质粘土，地基承载力特征值为120kPa,比上层土质要好，但遵循基础埋置深度的原则，在满足地基稳定和地基变形要求前提下，选用2层土作地基持力层。加大基础底面积，以满足持力层承载力要求。

当地基承载力特征值在100kPa左右，而且下部为淤泥质土时，采用独立基础，验算其地基持力层范围内的软弱下卧层，如达不到规范要求，可以选用筏板基础。在确定基础方案时，应对几种方案进行比较，对选用筏基的基础，看选用桩基是否可行等，以达到经济适用的设计效果。

2．稳定性计算

在一些山区，基站选址多选在山顶和山坡处，对场地地基稳定性要求明显增加。建于稳定山坡坡顶上的建筑物，其垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合规范计算要求，且不得小于2.5m。

当边坡坡角大于45度、坡高大于8m时，在验算坡体稳定性的同时，还可能涉及到挡土墙的设计，这时造价会比正常平地建站有所增加。

三、结论

由此可见，前期选址对基础设计影响较大，控制铁塔投资成本，除控制铁塔及基础设计外，还应加强前期选址工作。

基站应选择在地形平坦、地质良好的地段，避开断层、土坡边缘、古河道和有可能塌方、滑坡和有开采价值的地下矿藏或古迹遗址的地方。同时在选择时还要对场地周围地质条件进行前期勘察和判别，尽可能选择在地质条件相对较好的地方。另外，前期勘察选址也影响基础的施工，对缩短工期、控制施工费用有着重要的作用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。