分析鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計和施工中幾種特殊處理方法

【摘要】針對鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計與施工，提出在軟土段采用下壓基礎(chǔ)、在山地采用長短頸鐵塔基礎(chǔ)、根據(jù)實際受力情況對鐵塔基礎(chǔ)進行合理布置等在內(nèi)的特殊處理方法，為保證鐵塔基礎(chǔ)質(zhì)量提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】鐵塔基礎(chǔ)；基礎(chǔ)設(shè)計；基礎(chǔ)施工；特殊處理

鐵塔的承載力一般很大，并且和城市景觀能夠良好協(xié)調(diào)。基礎(chǔ)在整個工程中約占1/4的投資，而工期可以達到70%，基礎(chǔ)選型對其施工質(zhì)量有直接影響，必須引起相關(guān)人員的高度重視，尤其是對于特殊問題，采取行之有效的處理方法。

1、基于軟亞粘土的鐵塔下壓基礎(chǔ)

對于軟土層，其地基承載力相對較低，當按照1：1的臺階比采用素混凝土作為鐵塔基礎(chǔ)時，鐵塔基礎(chǔ)自身重力會對地基承載力造成影響，若采用板式鐵塔基礎(chǔ)，由于地下水位相對較高，所以素混凝土質(zhì)量一般不理想，且需要用到大量的鋼材。對此，需要設(shè)計出一種新型的下壓基礎(chǔ)，將其臺階比確定為1：1.2或1：1.4，選用條件如表1所示。C10早就在規(guī)范里不使用了，最低標號的混凝土是C15。

2、長短頸鐵塔基礎(chǔ)

在山地布置的鐵塔基礎(chǔ)，一般是先平整場地，然后進行基礎(chǔ)開挖，除了工期相對較長，還會對山地的自然生態(tài)造成很大破壞。由于山地上的坡面高差無規(guī)律可循，若利用筏板或獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)施工開挖土方量大，且易造成邊坡，需新建擋土墻護坡，增加工程造價。而將基礎(chǔ)做成類似于長短頸的形式，對腿腳地面高差予以彌補，則高差將不再受到限制，同時對長短頸進行適量搭配，能減少基礎(chǔ)的開挖方量。將基礎(chǔ)做好之后，將余土在坡面上推平，以保證山地面貌的合理性與協(xié)調(diào)性[1]。

3、河坎與道路兩側(cè)鐵塔基礎(chǔ)

在城市的總體規(guī)劃設(shè)計中，其提到的鐵塔具體位置可能并不合理，比如將鐵塔放置在河道與道路的中間，當設(shè)計采用普通的正方形獨立基礎(chǔ)時難以布置，而若改用灌注樁基礎(chǔ)，則會使造價大量增加。針對這一實際情況，可將基礎(chǔ)的底板制作成矩形，并采用正方形的立柱，其邊部和底板的邊部不平行，按塔身及路邊進行布置[2]。

4、基礎(chǔ)抗拔力的有效提高

中國鐵塔股份有限公司成立后，為了節(jié)省建設(shè)資源和成本，要求通信鐵塔提高共建共享率，很多鐵塔需要新增天線。部分鐵塔塔身的承載力滿足正常使用要求，鐵塔基礎(chǔ)往往無法滿足要求，其中包括地腳螺栓處的連接。針對這一實際情況，要對鐵塔基礎(chǔ)進行有效補強，比如在底腳板設(shè)置槽鋼或者是復(fù)壓角鋼，并在角鋼的兩端增設(shè)地腳螺栓，再對基礎(chǔ)進行適當擴大，同時予以適當配筋處理，如圖1所示。然而，需要注意，這對施工有很高的要求，需要對原構(gòu)件的表面進行鑿毛處理，并設(shè)置麻坑溝槽，將臺階棱角等障礙敲掉，并及時用水清洗干凈。

5、基礎(chǔ)根開與扭轉(zhuǎn)糾正

若通過檢查發(fā)現(xiàn)完成澆制的基礎(chǔ)和使用要求有出入，如根開差別與塔身扭轉(zhuǎn)等，需要對其進行糾正以后才可以繼續(xù)使用。鐵塔根開是指塔腿之間的距離。其中，對于根開糾正，第一種方法為對基礎(chǔ)進行移動，操作方法為：保證一支基礎(chǔ)所在位置保持不變，將其作為千斤頂設(shè)備的作用支點，然后用多個千斤頂同時進行操作，促使順線只基礎(chǔ)開始向順線發(fā)生移動；采用相同的方法，促使橫線只基礎(chǔ)開始向橫線發(fā)生移動；再將準位以后的基礎(chǔ)作為各自千斤頂作用支點，對對角只基礎(chǔ)進行移動。該方法最大的特點在于較為直觀，但鐵塔的中心位置會產(chǎn)生偏移，所以這種方法并不可取。第二種方法為借助CAD軟件，對鐵塔結(jié)構(gòu)圖進行修改，以原結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對節(jié)點座標予以修改，生成根開及垂高都滿足要求的鐵塔結(jié)構(gòu)圖。實踐表明，最好對鐵塔9m以下的部分進行修改，因為這樣的修改效果往往最好[3]。

對于轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)，其橫軸線和橫擔軸線之間成一定夾角，若和設(shè)計要求不相符，不僅會使基礎(chǔ)實際受力發(fā)生明顯變化。以某個雙回路分支鐵塔為例進行分析，其整基基礎(chǔ)向逆向發(fā)生20°的轉(zhuǎn)動，因鐵塔基礎(chǔ)的混凝土工程量極大，進行移動和糾正的難度很大，按照“丟卒保車”這一原則，保留工程量最大的鐵塔基礎(chǔ)，同時將其作為中心，而其它基礎(chǔ)則沿順時針方向旋轉(zhuǎn)14°，到達糾正完成后的具體位置。此外，塔腳板所設(shè)地腳螺栓孔均沿著逆時針的方向旋轉(zhuǎn)14°重新進行制作，將其它基礎(chǔ)的原有立柱拆除掉，將臺階部分和新澆筑而成的基礎(chǔ)視作施工縫進行處理。對于已經(jīng)損壞和不滿足實際要求的基礎(chǔ)，應(yīng)將其鑿除，重新進行澆筑施工。

6、基礎(chǔ)作用力要求

鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計荷載主要為從鐵塔傳遞到基礎(chǔ)部分的作用力，鐵塔基礎(chǔ)作用力需要對陣風(fēng)因素的影響進行充分考慮。鐵塔基礎(chǔ)不論是承受上拔力、下壓力還是承受傾覆荷載。如果場地范圍內(nèi)的地質(zhì)條件可以滿足要求，則可直接將原狀土作為基礎(chǔ)，以此在減少工程量的同時，提高基礎(chǔ)整體承載力，避免發(fā)生變形。

7、對地下水位發(fā)生的季節(jié)變化的充分考慮

處在區(qū)域地下水位下部的鐵塔基礎(chǔ)，其土容重需要按照浮容重來充分考慮，通常對混凝土而言，其浮容重一般取12kN/m3，而對鋼筋混凝土而言，其浮容重一般取14kN/m3，直接采用土體時，其浮容重在8-14kN/m3范圍內(nèi)，對直線鐵塔基礎(chǔ)整體上拔力進行計算時，針對塑性指數(shù)超過10的土體，如粘土與亞粘土，應(yīng)取天然容重。除此之外，還應(yīng)充分考慮地下水以及土壤等是否會對鐵塔基礎(chǔ)使用材料造成腐蝕[4]。

8、裝配式基礎(chǔ)的部件設(shè)計

不同部件的重量需要以山區(qū)和平地等運輸情況來確定，而對于部件的外形，應(yīng)在滿足要求的基礎(chǔ)上做到簡單。部件間節(jié)點應(yīng)較少且簡單，構(gòu)件孔位的尺寸需要充分考慮安裝過程中產(chǎn)生的誤差。在不同構(gòu)件之間，需要盡可能采用穿孔的連接方式，如果使用預(yù)埋件，則要在設(shè)計過程中提出明確且詳細的防碰要求。裝配式基礎(chǔ)的構(gòu)件可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，能很好的保證混凝土質(zhì)量；相比其它基礎(chǔ)，裝配式基礎(chǔ)工期很短，能節(jié)約大量勞動力，減少野外作業(yè)，降低現(xiàn)場施工難度，在缺水和冬季施工比較適用；能減少材料運輸次數(shù)，在山區(qū)有著十分明顯的優(yōu)勢。但其鋼材的耗用量相對較大，對回填土質(zhì)量提出了很高的要求，單個構(gòu)件的重量往往較大，山地運輸會有一定困難，由于不同地區(qū)的土壤地質(zhì)條件有所不同，所以使用范圍有一定限制。

結(jié)語：

綜上所述，在鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計與施工過程中，需要根據(jù)基礎(chǔ)所在場地地質(zhì)條件、設(shè)計要求，采取必要且可行的措施進行特殊處理，比如在軟亞粘土段采用下壓基礎(chǔ)、在山地采用長短頸鐵塔基礎(chǔ)、根據(jù)實際受力情況對終端塔基礎(chǔ)進行合理布置等。

參考文獻：

[1]孫勝利.金寨抽水蓄能電站施工供電鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化[J].山西建筑，2017，43（29）：84-85.

[2]鄧咸俊.電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計淺析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（16）：53.

[3]唐欣，韋超.云貴高原喀斯特地貌下基站建設(shè)鐵塔基礎(chǔ)選型[J].通信與信息技術(shù)，2015（06）：77-78+88.

[4]曲以楠.關(guān)于輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計探究[J].黑龍江科技信息，2014（31）：126.

作者簡介：

陽耀林（1984-12），男，本科，工程師，主要從事鐵塔基建土建設(shè)計等工作。