環(huán)形混凝土電桿在無線通信基站的開發(fā)與應(yīng)用

  摘要：介紹了環(huán)形混凝土電桿在無線通信基站的使用，即可節(jié)約造價(jià)，又可提高耐久性，其獨(dú)特的快裝基礎(chǔ)，具有施工安裝方便快捷、低碳環(huán)保，大大提高生產(chǎn)效率和減少對環(huán)境的污染。

  前言

  目前GSM網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入成熟期，面對復(fù)雜的外部環(huán)境及激烈的市場競爭，GSM網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)遇到許多新的課題：如何快速應(yīng)對市場 發(fā)展及用戶感知度提升的需要？如何提高網(wǎng)絡(luò)利用率？如何最大限度降低工程建設(shè)成本？客觀上要求基站建設(shè)方案的多樣性、靈活性！

  GSM數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備（GRRU、TD-SCDMA）以其輸出功率大、噪聲抑制能力強(qiáng)、拉遠(yuǎn)距離長、組網(wǎng)靈活、有利于提高網(wǎng)絡(luò)利用率等優(yōu)勢，可作為目前GSM宏基站建設(shè)的有利補(bǔ)充。

  GRRU及TD-SCDMA設(shè)備遠(yuǎn)端可長距離拉遠(yuǎn)、靈活安裝于覆蓋目標(biāo)周邊，每個(gè)遠(yuǎn)端需要覆蓋的范圍相對于普通宏基站要小，因此，總體而言GRRU及TD-SCDMA設(shè)備對天線掛高的要求通常要低于普通宏基站，尤其是在農(nóng)村地區(qū)可充分利用周邊的高地或建筑物，進(jìn)一步降低天線安裝對鐵塔高度的要求。

  基于這種背景，聊城移動(dòng)分公司網(wǎng)絡(luò)部向山東中能桿塔有限公司提出了易于安裝、能滿足掛高要求、安全實(shí)用、降低造價(jià)、低碳環(huán)保的環(huán)形混凝土電桿應(yīng)用信息。為了減少傳統(tǒng)移動(dòng)通信基站混凝土基礎(chǔ)施工進(jìn)行的濕作業(yè)，所產(chǎn)生的環(huán)境污染，我們從低碳環(huán)?？紤]。積極全面開展 “資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化” 移動(dòng)通信基站建設(shè)工作。建設(shè)“兩型一化”移動(dòng)通信基站，是我們貫徹落實(shí)黨的十六屆六中全會(huì)精神，履行社會(huì)責(zé)任，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)的具體體現(xiàn)；是提高移動(dòng)通信基站建設(shè)效益和效率的有效途徑。

  自立式環(huán)形混凝土電桿最高15米，埋深2.5米，為此，我山東中能桿塔有限公司與中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院山東分院合作，將傳統(tǒng)的環(huán)形混凝土電桿同鋼管塔的結(jié)構(gòu)相融合，設(shè)計(jì)開發(fā)出了新型環(huán)形混凝土結(jié)構(gòu)的無線通信基站。

  1可行性調(diào)查

  天線掛高只有12.5米，不能滿足天線掛高要求。

  拉線式單桿混凝土電桿最高可做到20米，但拉線占用空間太大，且運(yùn)行中拉線易受破壞。

  三段環(huán)形混凝土電桿，高度可做到30米左右，但造價(jià)較高。山東移動(dòng)公司2008年曾在泰安建設(shè)一個(gè)試點(diǎn)站，最終結(jié)算價(jià)格約為10.4萬元（不含基礎(chǔ)費(fèi)用），造價(jià)太高不宜推廣。

  新型環(huán)形混凝土結(jié)構(gòu)桿塔解決了以上環(huán)形混凝土電桿存在的不足。天線掛高可達(dá)17米、20米、23米及以上，不需打拉線，且造價(jià)分別在2.7萬、3萬、3.3萬元左右（包含基礎(chǔ)及安裝一體化施工），經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

  2   環(huán)形混凝土桿塔與傳統(tǒng)鐵塔建站方式比較

  2.1 天線掛高及安裝數(shù)量比較

  18米鋼筋混凝土桿塔天線掛高可達(dá)20米，能滿足大部分地區(qū)需要，我公司最新推出的21米鋼筋混凝土桿塔，掛高為23米，可滿足特殊高度需求。目前根據(jù)用戶需求，我公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了能夠安裝了3付及6付雙極化天線的通信桿塔。該通信桿塔可同時(shí)滿足TD-SCDMA與GRRU網(wǎng)一站共用。

  鐵塔是一種傳統(tǒng)的基站方式，高度可達(dá)20米到60米，選擇范圍大，可以安裝6-10付天線，滿足后期擴(kuò)容或共建需求。

  2.2  造價(jià)比較

  18米鋼筋混凝土桿塔綜合造價(jià)約為3萬元左右（含桿體、爬梯、饋線架、天線抱桿、攀爬安全系統(tǒng)、快裝式基礎(chǔ)及安裝一體化施工）

  鐵塔造價(jià)：20米單管塔及20米三管塔（含一層平臺(tái)）用鋼量約為3.8噸，市場價(jià)約為3.8萬元（含安裝但不含基礎(chǔ)）?；A(chǔ)造價(jià)約在1.8萬元左右。

  一基20米高鐵塔費(fèi)用可建設(shè)兩基18米（天線掛高20米）鋼筋混凝土桿塔。

  基礎(chǔ)造價(jià)比較：鐵塔基礎(chǔ)約需1.8萬元左右，而18米鋼筋混凝土桿塔快裝基礎(chǔ)為0.9萬元左右，差別明顯。

  通過造價(jià)比較，同樣20米天線掛高情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)桿塔同鐵塔相比，價(jià)格降低40-50%，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。

  2.3 運(yùn)輸及施工

  鋼筋混凝土桿塔及快裝基礎(chǔ)屬于預(yù)制產(chǎn)品，工廠化加工，現(xiàn)場施工快，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天挖坑、當(dāng)天組塔、當(dāng)天完工?？纱蟠鬁p少施工過程中的社會(huì)工作量，降低社會(huì)工作成本，可在短時(shí)期內(nèi)完成集中批量安裝任務(wù)。但鋼筋混凝土桿塔需現(xiàn)場吊裝，適用于吊車可以進(jìn)場的基站。

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  鐵塔為鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝，構(gòu)件尺寸小，便于運(yùn)輸安裝，但現(xiàn)場施工周期長，社會(huì)工作量大。

  2.4  后期維護(hù)和使用比較

  鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)桿塔采用離心成型工藝，混凝土在高速離心運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，排除多余水分，經(jīng)離心成型后的混凝土質(zhì)地非常密實(shí)，混凝土強(qiáng)度得以提高，從而很好地保護(hù)鋼筋不受外界侵蝕，大大提高了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)桿塔的耐久性。據(jù)有關(guān)資料表明環(huán)形鋼筋混凝土電桿在正常設(shè)計(jì)荷載條件使用下，能保證質(zhì)量使用50年以上。在后期運(yùn)行中不用作任何防腐處理，與鐵塔相比大大降低了防腐費(fèi)用。因塔體為混凝土結(jié)構(gòu)，野外運(yùn)行無人為破壞，沒有二次維護(hù)費(fèi)用。環(huán)形截面鋼筋混凝土電桿構(gòu)件的

  體型系數(shù)為0.7，鐵塔構(gòu)件體型系數(shù)為1.3，在同風(fēng)壓同受風(fēng)面積的情況下，環(huán)形截面鋼筋混凝土桿塔大大降低了作用于桿塔的風(fēng)荷載，所具有的體型不易覆冰，設(shè)有的防雷保護(hù)與接地，起到良好的防雷作用。鐵塔必須有專人定期進(jìn)行觀測和維護(hù)，塔體為鋼制品，容易被盜，每經(jīng)過大風(fēng)或者覆冰天氣之后，易對塔體產(chǎn)生變形或覆冰，需要全面檢查、維護(hù)，并需定期進(jìn)行防腐處理，工作量較大，從而使運(yùn)行成本大大增加。

  2.5  網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的比較

  鋼筋混凝土桿塔采用鋼制爬梯，便于維護(hù)人員的攀爬，同時(shí)加裝了攀爬防墜系統(tǒng)，確保了運(yùn)行維護(hù)人員的生命安全；鐵塔同樣為鋼制爬梯或腳釘，便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。

  3 快裝基礎(chǔ)與現(xiàn)澆基礎(chǔ)的比較

  新研制開發(fā)的快裝基礎(chǔ)，工廠化標(biāo)準(zhǔn)模具加工成型，蒸汽養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度高，通用性好。基坑開挖結(jié)束后只需2個(gè)小時(shí)就可吊裝就位，回填夯實(shí)。對于需要轉(zhuǎn)移的基站可二次吊運(yùn)，重復(fù)利用。不產(chǎn)生閑置或報(bào)廢，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

  傳統(tǒng)現(xiàn)澆基礎(chǔ)，基坑開挖后要組立模板，現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋綁扎，偏遠(yuǎn)地區(qū)還要現(xiàn)場配制混凝土，需攪拌機(jī)、電源、振動(dòng)棒、運(yùn)輸工具等輔助設(shè)備，現(xiàn)場澆注的混凝土質(zhì)量受氣候、環(huán)境、施工人員技術(shù)水平等影響，很難達(dá)到設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度。曾有施工隊(duì)把C30混凝土做成C10強(qiáng)度，質(zhì)量較難控制，特別是冬季施工，質(zhì)量、工期更難保證，且周期長，帶來的社會(huì)工作量大?，F(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)只能一次使用，不能二次利用。

  4   新型鋼筋混凝土桿塔與傳統(tǒng)水泥桿的比較

  新型鋼筋混凝土桿塔的桿段同基礎(chǔ)連接方式為法蘭連接，就位準(zhǔn)確、強(qiáng)度高。攀爬采用鋼制爬梯用包箍同桿段連接，實(shí)用安全。內(nèi)部配筋量大，彎矩值高。外表采用進(jìn)口防腐涂料進(jìn)行噴涂，同鋼管塔一樣美觀，又對混凝土起到保護(hù)作用。

  傳統(tǒng)水泥桿采用直埋方式進(jìn)行立桿，埋深影響桿體高度，且受不同施工地點(diǎn)、土壤容重影響，運(yùn)行過程中桿段會(huì)產(chǎn)生傾斜。攀爬為腳扣式攀爬，專業(yè)施工人員能攀爬，但運(yùn)行維護(hù)人員難操作，且安全沒有保障。外表為普通混凝土，容易受到大氣污染和冰雪的侵蝕。

  5  可行性綜合分析

  鋼筋混凝土桿塔在施工周期上有明顯優(yōu)勢，當(dāng)天就可以安裝完畢，造價(jià)低廉，是同等高度鐵塔造價(jià)的50%，可循環(huán)利用，對于需要轉(zhuǎn)移的基站可分解吊運(yùn)，重新安裝，可多次使用。

  造型美觀，增設(shè)了攀爬防墜落系統(tǒng)，確保安裝運(yùn)行維護(hù)人員的生命安全，桿塔表面采用進(jìn)口防腐涂料噴涂，如鋼管塔一樣美觀大方?？蓾M足廣大農(nóng)村、城鎮(zhèn)市場TD-SCDMA、WLAN及GRRU網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。當(dāng)今我國高速鐵路建設(shè)飛速發(fā)展，高速鐵路是以搭載旅客為目的，在高速鐵路上提供良好的現(xiàn)代通信應(yīng)用，已成為高鐵運(yùn)行的一大特點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)要有良好的覆蓋和較強(qiáng)的寬帶數(shù)據(jù)通信能力。用鋼筋混凝土桿塔在鐵路沿線建設(shè)移動(dòng)通信基站，是一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)合理的高速鐵路通信的解決方案，可大面積推廣。

  結(jié)束語

  2013年11月13日，國家水泥混凝土制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對我公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的φ350×36m環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果為：強(qiáng)度、撓度、裂縫寬度均滿足中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》標(biāo)準(zhǔn)要求。（見檢測報(bào)告：檢（委）字（2013）第0887號(hào)和檢（委）字（2013）第0888號(hào)）。為36m桿塔今后在移動(dòng)通信桿塔的使用提供了有力的技術(shù)保證。

  混凝土電桿與鋼結(jié)構(gòu)鐵塔和鋼管塔相比，在許多方面存在著優(yōu)勢。隨著混凝土電桿的不斷發(fā)展，混凝土電桿的適應(yīng)范圍將會(huì)不斷地得到擴(kuò)大。在未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，混凝土電桿不但不會(huì)被鋼結(jié)構(gòu)鐵塔和鋼管塔所淘汰，相反，混凝土電桿將會(huì)作為一種主流的塔體器材，取代相當(dāng)一部分的鋼結(jié)構(gòu)鐵塔和鋼管塔?？梢哉f，混凝土電桿正步入了一個(gè)快速發(fā)展的黃金時(shí)期。

  隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,由中國主導(dǎo)的4G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)成熟，具備了大規(guī)模推廣的條件，目前已進(jìn)入試用階段。到2014年，中國移動(dòng)TD-LTE基站將達(dá)到35萬個(gè) ，將成為世界上最大的TD-LTE 4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。采用鋼管塔和鐵塔建設(shè)移動(dòng)通信基站雖然是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，但用鋼量大，工程造價(jià)高、由于鋼材耐腐蝕性差，后期要對塔體進(jìn)行防腐處理，故運(yùn)行成本增大，因此，相比較而言，采用鋼筋混凝土移動(dòng)通信桿塔建設(shè)移動(dòng)通信基站是一種見效快、造價(jià)低的有效方法，特別是36m及以下的部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信桿塔的應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)較為突出，具有較好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，也必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。