快速拼装、可搬迁通信铁塔预制基础

责任编辑:魏慧 2016.02.01 18:37 来源:通信世界网

通信世界网消息(CWW) 目前国内外通信铁塔(或其他行业相关铁塔)建设方式主要是一种粗放的、传统的建筑建设方式,主要包括铁塔加工、安装和铁塔基础建设。其中,铁塔基础的建设是固定资产建设,需要一列的工程施工程序,耗能、污染和占用土地,建设周期较长,且不可搬迁(如果搬迁,塔基需重新建设)。随着通信行业快速发展、人们对节能减排、绿色建筑理念的认识深入,及城市规划与格局的变迁,这种模式很多情况下越来越不适合行业的快速发展。铁塔基础预制化设计,如何快速拼装及可实现搬迁、重复利用,越来越引起行业内结构设计人员重视和研究。

铁塔基础预制构件的尺寸及重量设计要综合考虑经济性、国内道路状况、国内交通法规及吊装的可实现性。总的来说, 构件的尺寸及重量宜满足如下要求:(1)构件被车载后的高度宜满足国内高速公路的限高要求(国内高速公路限高一般为4.2m,扣除挂车底盘高1.4m,构件高度尺寸宜小于2.8m);(2)构件宽度宜小于普通挂车车厢宽度(一般车厢净宽尺寸2.35m,构件宽度宜小于该尺寸);(3)车辆载重要求(普通五轴或六轴挂车最大轴重约为50-55t);(4)构件运输沿途中桥梁限载吨位;(5)起吊能力,单个构件重量不宜超过20t。

在铁塔建设的征地过程中,会面临以下问题:(1)建设场地对占地面积要求不是很高,场地周围开阔;(2)场地对占地面积要求很严,需要尽可能减少占地面积,甚至只能允许留出基础的柱头面积;(3)建设场地只能暂时使用几年甚至几个月。考虑到以上情况,本文提出两种快速拼装、可搬迁通信铁塔预制基础的结构形式——“地下埋置式”和“地面搁置式”。针对(1)的情况 可采用“地面搁置式”;针对(2)情况可采用“地下埋置式”。

地下埋置式以单管塔基础为例,提出如图1方案。

1.  技术方案分析

本基础技术方案采用开挖基坑,然后分块吊入和安装各个预制构件。

(1)预制单管塔基础构件包括:“基础块一”(2个)、“基础块二”(1个)、“基础块三”(4个),三类构件组成。

(2)基础块一、二、三都是由钢筋混凝土预制而成,采用高强钢筋,高强混凝土,工厂标准化制作,尺寸精准,质量可控。

(3)基坑开挖之后,基底严格整平夯实,将两个“基础块一”通过吊机并排放置在基坑底部,其短柱朝上,并调整水平度。

(4)将基“础块二”的四个预留孔对准“基础块一”的短柱,通过吊机竖直吊入基坑,插入“基础块一”的竖向短柱中。

(5)将“基础块三”插入“基础块一”的预留孔洞中。

(6)热浸镀锌锲块锲入“基础块三”和“基础块二”之间的缝隙(缝隙预紧),然后再进行微膨胀细石混凝土灌缝。

(7)回填基坑并夯实基坑。

上述三类构件通过“基础块三”的销栓连接,形成一个整体共同抵抗外倾覆力矩;基础中无裸露金属构件,耐久性能较好;遇到搬迁情况时,先拆除铁塔,开挖基坑,然后松动插销—“基础块三”,实现拆除基础,重复利用基础。


图1 地下埋置式预制基础拼装原理图

2. 安装及搬迁流程图

图2  地下埋置式预制基础安装搬迁流程图


3.   预制基础受力计算

(1)整体计算:根据土压力、脱开面积及抗倾覆系数要求,确定基础宽度及埋深。

(2)局部计算:各个构件计算,主要涉及混凝土构件的抗拉计算、抗弯计算、抗裂计算、抗冲切、抗剪切计算等等。

根据以上原理,同样可实现自立三角塔、自立四角塔预制独立基础,即在每个塔脚设置一个图1所述类似基础墩,不再赘述。

地面搁置式以自立式三管塔为例,提出如图3、图4方案。

1.  技术方案分析

采用双层叠合正交预制板,螺栓预紧连接。预制基础如图3所示,包括下层预制板1和上层预制板2。下层预制板包括三个下层子板1a、1b、1c,平铺在平整后的地面上。上层预制板包括三个上层子板2a、2b、2c,下层板和上层板相互垂直排列,通过预制构件预留的孔洞,对穿螺栓连接形成整体结构。

下层子板和上层子板上对应位置预留好的螺栓孔洞,下层子板事先穿上高强度连接螺栓4,上层预制板2a、2b、2c事先预留好螺栓孔洞,安装时穿过高强度连接螺栓4,铺设在下层预制板1之上,然后采用预应力手段拧紧高强度连接螺母5,安装铁塔6(本例:三角塔)后,根据情况在预制基础块上布置设备机房7(机房可有可无,兼做配重)。为了增加铁塔地脚螺栓的锚固长度,在预制板上设置锚固柱头3,用以增加地脚螺栓满足锚固长度。


图3 地面搁置式预制基础拼装原理图

图4 上下预制板连接大样(大样A)

钢筋混凝土预制板事先预留好对穿螺栓用通孔,位置要求精准,高强度螺栓对穿其中,混凝土预制板上下螺栓孔处垫热浸镀锌厚钢板5a,以便锚固螺母5。

本方案安装和拆卸过程快速,铁塔搬迁时,基础可以重复使用,且铁塔使用后,原地基能快速恢复原貌,不造成土地污染。

2.  安装及搬迁流程图

安装及搬迁流程如图5所示。


 

图5地面搁置式预制基础安装搬迁流程图


3. 预制基础受力计算

(1)整体计算:根据土压力、脱开面积及抗倾覆系数要求,确定基础几何尺寸。

(2)局部计算:上下对穿连接螺栓的抗拉计算、锚栓锚固计算及混凝土预制板抗弯计算、抗裂计算、抗冲切计算等等。

结论通过对铁塔预制基础构件组装原理的研究,针对不同的塔型及工期要求、环保要求、占地要求、场地使用期限要求等等情况,铁塔建设方可采用地下埋置式或地面搁置式的方法,能够实现铁塔基础预制化,从而实现通信基站或其它塔桅杆结构的快速布置和搬迁、重复利用。铁塔基础采用工厂预制钢筋混凝土构件,统一标准、流水化生产,对于基础的施工质量和进度容易控制,受外界条件影响小。两种预制基础组装形式在预应力拼装之后能够使多块预制板形成一个整体;基础整块在任意一个方向上,基底能够保持力学上的平截面假定,共同抵抗铁塔所受各向荷载。

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