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
1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
2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。
3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/T 5132-2005）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
4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。
5产生的因素
1）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。
2）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。
3）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
6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。
参考文献：
[1] YD/T 5132-2005，移动通信工程钢塔桅结构验收规范[S].北京：北京邮电大学出版社，2006.
[2] 乐俊旺.塔桅结构设计误区与提示[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.
论文作者:王佳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：基站论文; 插接论文; 基础论文; 地脚论文; 螺栓论文; 截面论文; 偏移量论文; 《基层建设》2019年第17期论文;