環(huán)形混凝土電桿在無線通信基站的開發(fā)與應用

  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，又可提高耐久性，其獨特的快裝基礎，具有施工安裝方便快捷、低碳環(huán)保，大大提高生產效率和減少對環(huán)境的污染。

  前言

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

  GSM數字射頻拉遠設備（GRRU、TD-SCDMA）以其輸出功率大、噪聲抑制能力強、拉遠距離長、組網靈活、有利于提高網絡利用率等優(yōu)勢，可作為目前GSM宏基站建設的有利補充。

  GRRU及TD-SCDMA設備遠端可長距離拉遠、靈活安裝于覆蓋目標周邊，每個遠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設備對天線掛高的要求通常要低于普通宏基站，尤其是在農村地區(qū)可充分利用周邊的高地或建筑物，進一步降低天線安裝對鐵塔高度的要求。

  基于這種背景，聊城移動分公司網絡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、安全實用、降低造價、低碳環(huán)保的環(huán)形混凝土電桿應用信息。為了減少傳統(tǒng)移動通信基站混凝土基礎施工進行的濕作業(yè)，所產生的環(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” 移動通信基站建設工作。建設“兩型一化”移動通信基站，是我們貫徹落實黨的十六屆六中全會精神，履行社會責任，落實科學發(fā)展觀，建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的具體體現；是提高移動通信基站建設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通信集團設計院山東分院合作，將傳統(tǒng)的環(huán)形混凝土電桿同鋼管塔的結構相融合，設計開發(fā)出了新型環(huán)形混凝土結構的無線通信基站。

  1可行性調查

  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，但造價較高。山東移動公司2008年曾在泰安建設一個試點站，最終結算價格約為10.4萬元（不含基礎費用），造價太高不宜推廣。

  新型環(huán)形混凝土結構桿塔解決了以上環(huán)形混凝土電桿存在的不足。天線掛高可達17米、20米、23米及以上，不需打拉線，且造價分別在2.7萬、3萬、3.3萬元左右（包含基礎及安裝一體化施工），經濟實用。

  2   環(huán)形混凝土桿塔與傳統(tǒng)鐵塔建站方式比較

  2.1 天線掛高及安裝數量比較

  18米鋼筋混凝土桿塔天線掛高可達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。目前根據用戶需求，我公司設計生產了能夠安裝了3付及6付雙極化天線的通信桿塔。該通信桿塔可同時滿足TD-SCDMA與GRRU網一站共用。

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

  2.2  造價比較

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

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

  一基20米高鐵塔費用可建設兩基18米（天線掛高20米）鋼筋混凝土桿塔。

  基礎造價比較：鐵塔基礎約需1.8萬元左右，而18米鋼筋混凝土桿塔快裝基礎為0.9萬元左右，差別明顯。

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

  2.3 運輸及施工

  鋼筋混凝土桿塔及快裝基礎屬于預制產品，工廠化加工，現場施工快，可實現當天挖坑、當天組塔、當天完工?？纱蟠鬁p少施工過程中的社會工作量，降低社會工作成本，可在短時期內完成集中批量安裝任務。但鋼筋混凝土桿塔需現場吊裝，適用于吊車可以進場的基站。

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  鐵塔為鋼結構現場安裝，構件尺寸小，便于運輸安裝，但現場施工周期長，社會工作量大。

  2.4  后期維護和使用比較

  鋼筋混凝土結構桿塔采用離心成型工藝，混凝土在高速離心運轉的情況下，排除多余水分，經離心成型后的混凝土質地非常密實，混凝土強度得以提高，從而很好地保護鋼筋不受外界侵蝕，大大提高了鋼筋混凝土結構桿塔的耐久性。據有關資料表明環(huán)形鋼筋混凝土電桿在正常設計荷載條件使用下，能保證質量使用50年以上。在后期運行中不用作任何防腐處理，與鐵塔相比大大降低了防腐費用。因塔體為混凝土結構，野外運行無人為破壞，沒有二次維護費用。環(huán)形截面鋼筋混凝土電桿構件的

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

  2.5  網絡維護的比較

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

  3 快裝基礎與現澆基礎的比較

  新研制開發(fā)的快裝基礎，工廠化標準模具加工成型，蒸汽養(yǎng)護，強度高，通用性好?；娱_挖結束后只需2個小時就可吊裝就位，回填夯實。對于需要轉移的基站可二次吊運，重復利用。不產生閑置或報廢，經濟效益可觀。

  傳統(tǒng)現澆基礎，基坑開挖后要組立模板，現場進行鋼筋綁扎，偏遠地區(qū)還要現場配制混凝土，需攪拌機、電源、振動棒、運輸工具等輔助設備，現場澆注的混凝土質量受氣候、環(huán)境、施工人員技術水平等影響，很難達到設計的混凝土強度。曾有施工隊把C30混凝土做成C10強度，質量較難控制，特別是冬季施工，質量、工期更難保證，且周期長，帶來的社會工作量大?，F澆混凝土基礎只能一次使用，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連接方式為法蘭連接，就位準確、強度高。攀爬采用鋼制爬梯用包箍同桿段連接，實用安全。內部配筋量大，彎矩值高。外表采用進口防腐涂料進行噴涂，同鋼管塔一樣美觀，又對混凝土起到保護作用。

  傳統(tǒng)水泥桿采用直埋方式進行立桿，埋深影響桿體高度，且受不同施工地點、土壤容重影響，運行過程中桿段會產生傾斜。攀爬為腳扣式攀爬，專業(yè)施工人員能攀爬，但運行維護人員難操作，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，當天就可以安裝完畢，造價低廉，是同等高度鐵塔造價的50%，可循環(huán)利用，對于需要轉移的基站可分解吊運，重新安裝，可多次使用。

  造型美觀，增設了攀爬防墜落系統(tǒng)，確保安裝運行維護人員的生命安全，桿塔表面采用進口防腐涂料噴涂，如鋼管塔一樣美觀大方?？蓾M足廣大農村、城鎮(zhèn)市場TD-SCDMA、WLAN及GRRU網絡的建設。當今我國高速鐵路建設飛速發(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代通信應用，已成為高鐵運行的一大特點，其網絡要有良好的覆蓋和較強的寬帶數據通信能力。用鋼筋混凝土桿塔在鐵路沿線建設移動通信基站，是一個較為經濟合理的高速鐵路通信的解決方案，可大面積推廣。

  結束語

  2013年11月13日，國家水泥混凝土制品質量監(jiān)督檢驗中心對我公司設計生產的φ350×36m環(huán)形部分預應力混凝土電桿進行檢驗。檢驗結果為：強度、撓度、裂縫寬度均滿足中華人民共和國國家標準GB/T 4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》標準要求。（見檢測報告：檢（委）字（2013）第0887號和檢（委）字（2013）第0888號）。為36m桿塔今后在移動通信桿塔的使用提供了有力的技術保證。

  混凝土電桿與鋼結構鐵塔和鋼管塔相比，在許多方面存在著優(yōu)勢。隨著混凝土電桿的不斷發(fā)展，混凝土電桿的適應范圍將會不斷地得到擴大。在未來相當長的時期內，混凝土電桿不但不會被鋼結構鐵塔和鋼管塔所淘汰，相反，混凝土電桿將會作為一種主流的塔體器材，取代相當一部分的鋼結構鐵塔和鋼管塔?？梢哉f，混凝土電桿正步入了一個快速發(fā)展的黃金時期。

  隨著國民經濟的迅速發(fā)展,由中國主導的4G網絡標準，技術成熟，具備了大規(guī)模推廣的條件，目前已進入試用階段。到2014年，中國移動TD-LTE基站將達到35萬個 ，將成為世界上最大的TD-LTE 4G網絡運營商。采用鋼管塔和鐵塔建設移動通信基站雖然是通信網絡發(fā)展的方向，但用鋼量大，工程造價高、由于鋼材耐腐蝕性差，后期要對塔體進行防腐處理，故運行成本增大，因此，相比較而言，采用鋼筋混凝土移動通信桿塔建設移動通信基站是一種見效快、造價低的有效方法，特別是36m及以下的部分預應力混凝土結構移動通信桿塔的應用，優(yōu)點較為突出，具有較好的經濟優(yōu)勢，也必將產生顯著的經濟效益和社會效益。