浅谈单管通信塔垂直度偏移超限因素及处理方法

浅谈单管通信塔垂直度偏移超限因素及处理方法摘要：本文介绍了单管塔垂直度偏移超限普遍存在的问题，分析了产生的因素，并提出相关处理建议，为单管垂直度整改提供参考。关键词：单管塔；垂直度；超限因素通信基站背景随着4G通信网络的普及和5G通信网络的兴起，移动通信基站的数量在不断增加，据不完全统计，我国移动通信基站数量已达960万座，其中约有60%已经使用10年以上。虽然通信基站规模庞大，但相当一部分已经不能完全满足使用要求。随着新建基站速度的放缓，市场需求压力迫使人们将目光转投到既有基站的改造加固上。其中单管塔（图1）因其造型简洁美观、占地面积小、构件加工标准化、施工方便快捷等特点，受到了铁塔公司及运营商的青睐，在城市大街小巷随处可见单管塔的身影，特别是在人口繁密的城镇、城区，其数量已占到服役通信基站的50%以上。图1-单管塔单管塔结构性能单管塔主体多为圆形或多边形截面，塔身高度可随需求调整，30-50m均可机械化安装，塔段间连接分为法兰盘连接与插接连接两种形式，基础为独立基础或单桩基础。一方面单管塔高度较高，横截面小，风荷载体型系数小，受力性能好；另一方面，单管塔高宽比较大，风荷载起控制作用，些许水平偏移就会产生很大的P-△效应，严重危害铁塔安全与使用，正因如此，垂直度成为单管塔建造与维护的重要指标。垂直度检测方法采用经纬仪或全站仪测量塔体各塔段某个方向水平偏移量，然后调整方位与角度，与首次测量面形成90°夹角，再次测量塔体各塔段水平偏移量，采用勾股定理计算出各塔段垂直度偏移量，需要注意的是检测时间需要考虑大气和日照的影响。《移动通信工程钢塔桅结构验收规范》（YD/T5132-2005）第8.4.2条规定单管塔垂直倾斜不得大于全塔高度的1/750[1]。对不同地区不同高度的单管塔垂直度的检测进行统计，结果如表1所示。通过表1可看出垂直度偏移超限问题普遍存在。表1垂直度检测结果统计表垂直度偏移超限的危害如前所述，垂直度偏移超限后会使塔体产生附加弯矩，增大杆件应力，增加塔体安全隐患。且较大的偏移量会影响结构使用性能，特别是对信号覆盖方位要求较高的基站，更是不容忽视。作为一般构筑物，对单管塔的垂直偏移量控制在一定限度内，也是满足日常生活中市民感官心理的需要。因此控制塔体垂直偏移量在合理范围内十分必要。产生的因素）设计生产因为单管塔的周期值一般与顶部和底部截面惯性矩比值成正比，与底部截面的回转半径成反比，而单管塔的顶部通常又设有圆形平台和天线，因此这种形式的单管塔就有较大的周期值，较大的周期值会产生较大的塔顶位移和风振效应，在运行过程中也会影响安装精度［2］。为了使单管塔垂直度满足要求，根据现场检测与结构内力计算得出，宽高比在0.025左右基本可满足性能要求。）制造与安装对于插接连接的单管塔，规范要求插接长度为L=1.5D（D为插接处塔体直径）；插入段两端的剪力V=M/L，由此可以看出，插入段两端的剪力与插接长度成反比，插接长度越长，两端的剪力越小，抗弯性能越好［2］。由于制作及施工上的误差，现场检测时发现部分单管塔并未达到规范要求的插接长度；还有一部分单管塔插接不规范，未能使插接面贴合紧密。如此，在还未投入使用时，垂直度已经有了较大的偏移量。地基土的性能直接影响到单管塔的垂直度，若铁塔在施工完成后出现基础不均匀沉降，也会引起垂直度偏差。）后期维护通过大量的现场检查，发现单管塔基础地脚螺栓普遍存在松动、锈蚀（图2）及二次混凝土未浇筑（图3）等问题。因单管塔是一种细长的构筑物，在风荷载作用下，不断晃动，若基础不够稳固，势必造成塔体垂直度偏移超限。表1检测的单管塔中，90%均存在螺栓锈蚀、松动、二次混凝土未浇筑的问题。图2-基础地脚螺栓锈蚀图3-基础二次混凝土未浇筑处理方法为了保证单管塔垂直度符合规范要求，在设计、生产、安装及后期维护中应注意下列问题：1）单管塔不宜采用等截面，直径与壁厚应有变化，减少塔顶位移和风阵效应，以免在运行中对安装精度产生影响。2）设计时应严格按照规范规定，插接式单管塔应保证插接长度符合受力要求。生产构件时，提高精度，确保塔体安装时各塔段贴合紧密。3）施工安装时首先保证基础周围土体稳定坚固，沉降量符合规范要求。安装完成后应保证垂直度在允许范围内。4）塔体交付使用后，选择专业的维护队伍，定期观测，发现问题及时汇报、及时处理。可通过调整插接段、紧固法兰螺栓、调整地脚螺栓，并采用具有强度高、微膨胀、耐久性好的浇筑材料（如灌浆料）对基础顶部及时浇筑，提高基础地脚刚度，整改塔体垂直度。参