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摘要：文章阐述和研究了各线路上通信铁塔最常用的构造、性质，以及不同地质环境下对铁塔结构的处理技术，对特定区域铁塔的设计问题开展了探讨。

关键词：通信铁塔; 设计; 分析

一.引言

在中国铁道的通讯体系中，特别在客运专线上，无线通讯系统的重要性不言而喻。而通讯铁塔是专门承担无线通信系统天线的重要设备，是整个无线通讯体系的主体结构。与一般的通信设备有所不同，由于铁幢并没有架设在通信机房内，而只是在地面露天搭建的通信装置，再加上重量较大，距轨道近，其安全和稳定性不仅影响了无线通讯本身的稳定性，还直接影响到了轨道的运行稳定性以及乘员的生命财产安全。因此在铁路线上产生了铁塔倒伏现象和倾倒的事件，虽然由于发现及时而没有引起大火，但却又为人们敲响了警钟。所以，在铁塔设计、施工和维护过程中都要着重关注其稳定性。

二.铁路通信铁塔的设计要求

铁塔结构是高耸构造类型，不同于普通的建筑物构件，它有高柔、外露、无维修的特性。所谓高柔，是指层高较大截面相应较低，构件的结构柔性。它是外露长度性的建筑构件，风荷载中起重要作用，根据风荷载对构件结构影响的程度，可以决定构件形式、大小、结构的断面形式等;既然结构无维修，就必须充分考虑其维修保养上的困难;由于设计要求不同于普通结构，因此铁塔还需要兼顾运输、架空吊装能力等要素，因此需要分段设计;塔需要承担风荷载和地动能力，由于这种负荷和功能都带有动态特性，因此设计中还需要充分考虑到风振系数、风压的变动关系等;而塔基不但要考虑结构受力，而且最关键的还要考虑抗拔条件。

（一）安全性

它是中国铁路通讯铁塔设计首先思考的问题。一个质量合格的铁塔，应当在其正常工程寿命期间，在未引起或超过工程范围内的自然影响状况下正常工作，不出现倾斜、倒伏等现象。而针对铁塔的特性，在工程设计中应当充分全面地充分考虑现场的自然要求，以保证其稳定性。

（二）方便维护性

因为铁塔本身的特性，它在结构上无法维持，所以维护也必须跟上，才能保证在其长寿命期间的稳定性。基于此原因，也就对铁塔设计中便于维护、方便保养等方面提出了更高标准的需求。

（三）方便施工

铁塔施工时需要组装或吊装，由于必须在现场施工，要使用设备，因此也比较复杂。很多建筑区域狭窄，不利于大型机械设备作业。所以，怎样让铁塔方便架设也是非常关键的。

（四）景观协调

设置在城市规划内的铁塔和设置在大型站点内的铁塔，通常都要符合城市的规模和站点内的总体景观效果。所以，在塔的高度、塔的形状等地方都有着更高的标准。同时，铁塔选址除要实现城市无线通信系统场强覆盖率之外，还要充分考虑地铁站与城市的空间规划、布置，有时候为了要确保后者，甚至需要多次调整场强覆盖率方案;而铁塔的形状、美观程度、与周边景观的配合等因素在此也显得关键。

三.铁路特殊地段通信铁塔的设计研究

铁路穿过的地形地貌错综复杂，不少工程项目都出现不同地方立塔的现象，怎么处理在这些地方建塔的现象，往往成为无线通信建设、安装，乃至整个工程项目的影响问题。

（一）跨大江、大河的桥梁

由于水系资源丰富，所以铁路跨越大江、大河的情况也不少。在这时，对无线网络的总体设计方法影响也较大。因为跨越大江、大河的桥梁形式复杂多样，而且大多间距都较长，再加上无法在地面设置铁幢以进行弱场覆盖，所以无线通讯网络系统的总体设计方案，要么是在桥梁上设置漏泄式同轴电缆加光纤直放站，又或者是设置小型的双极化天线覆盖。至于在桥梁上架设漏泄同轴电缆的方法，则必须充分考虑架设要求，但是由于大桥本身构造的缺陷，留给无线通讯设备单独立柱的地方也基本没有，所以它必须与接触网线路共用支撑。但是，由此而产生的维护问题和电磁干扰难题也相当严峻。同时，铁路的有关标准也对此尚有矛盾之处，因而工程设计建设和后期维修保养都相当困难。

假如可以在大桥上立塔，将会使无线通信网络系统的方案设计更非常容易实现，而且不易于受电气影响，通信效果好。但在跨越大江、河流的大桥上，立塔时应综合考虑大桥桥梁的共振、宽度、火车经过时的瞬时风压、气候的湿度（对钢材的腐蚀程度）、大桥的设计荷载、双层大桥的标高及其安装的适当位置与接触网供电杆、导线等的干扰及协调问题。

通过研究，跨江桥梁的铁塔塔形以三边管塔、四柱角钢塔和组合工艺铁塔最为适宜;宽度不宜超过30m;钢筋的质量一般为Q三百四十五以（以提高铁塔本身的承载力）;防火强度比现场烈度高一次以上;铁塔安全性档次为一类（或级别）;站台的设置尽可能充分考虑了减小受力体积，可以设置多平台但一个或各楼层站台上不能大于四幅双极化天线;设置风压≥为0.55kN时/m二高;主体结构联接螺钉为八点八级高强度螺栓;连接电阻不宜大于4ω。综合考量大桥上的位移、荷载、美观性等多种原因，组合工艺塔比较适用立在大桥上。

（二）隧道口

中国又是一个山地的国度，因此铁路通过中国山地的工程项目也不少。而山地线路中必然的要有一些在地道内和桥隧之间的弱场区段。在无线通信技术的解决方案中，在地道内通常通过漏泄同轴电缆和光导纤维复读器的方法进行弱场补强，而隧道口内通常通过配置GSM-R光缆直放站远端机设备，通过远端机和漏泄同轴电缆的mimo技术实现对地道内或桥隧间的弱场区GSM-R包覆。针对山区线路或桥隧的衔接地段来说，在能满足二十m射频光缆可到隧道口的范围内，光纤直放站的安装非常麻烦，因为可能安装的地点通常是在山巅或一些山坡地方或者由于设施离开了轨道线路，导致GSM-R信号对馈线的影响太大，从而影响隧道内以及隧道外的GSM-R无线的覆盖范围。

只要可以在隧道口立塔，就可以让天线和装置的安装工作变得非常简单。而在隧洞口立塔，则必须充分考虑地形、天气、火车经过时的瞬时风压、温度等情况。通过分析，隧洞口的铁塔塔形以四柱角铁塔、三柱管塔以及独管塔为适宜，高度最高不宜超过三十m，而钢筋的材料应为Q三百四十五以上（以提高铁塔本身的承载力）;耐震烈度为现场烈度高一次之上;铁塔安全性等次为一类（或之上）;平台的设置尽可能选择减小承载体积，也可以设置为多层平台但单个或每层平台上不得超过4副mimo系统;设计风压≥为0.55kN时/m二高;主要的连接螺钉为八点八级高强度螺栓;最大连接电流不得超过4ω。

四.铁塔基础各种土质的一般处理方法

（一）湿陷性黄土的一般处理方法

湿陷性黄土地质结构一般分成自重式和无自重式，等级为四段型，并逐次严重化。

在湿陷性黄土中的处理打吡基础上主要包括以下三种主要技术：一是初步的湿陷性，通常的技术是强夯实、挤密土、换土等，这对土层薄时（10 m内）是相当可行的，在土壤过厚时，常实行预淹的处理。二是直接穿过黄土层，然后传力到湿陷土层以下的支持力层，这样避免了湿陷土层，最常见的方法是灌注桩，并结合土壤状况，考虑土壤对桩身的承摩阻力程度，从而相应的提高了桩长、桩直径、桩数。三是充分的隔水层，使湿陷的黄土地基无法侵水，从而达到了避免湿陷性的目的，最常见的隔水料有水泥拌合料、油毡等。

（二）液化土的一般处理方法

完全液化土壤的形成是因为在饱和状态下，由于孔隙水压力来不及分解，因而使土壤如同液体一般，缺乏强度。地基处理方式主要有强夯、换填、碎石桩、钻孔灌注桩等方式。防液化的措施主要包括全部去除液化沉陷压缩、部分去除液化沉陷压缩，以及降低土壤液化危害等三种措施。

1.全部消除液化沉陷措施

选择桩基后，桩端在完全液化土层下的最稳定土壤深度由设计人员确定，硬质持力层水深不低于0.8m，非硬质地方水深不低于1.5m。

应用加密法（如强夯、振动密实、碎石桩等）进行时，均需计算至土壤液化深度下界;通过强夯、振动密实、碎石桩夯实的方法，桩内土的标贯锤击法数不得低于通过液化判别的标准锤击法的临界值。

用非液化土壤代替了液化土层，或提高非液化土壤的覆盖厚度。

在通过换填法或加密法进行时，除基底边界之外的数据处理长度应当大于底部数据处理深度的二分之一，但并不低于基底长度的五分之一。

2.部分消除液化沉陷措施

处理后的地基液化指数应减小。

通过强夯、振动加密、将碎石桩固定后，桩身与土壤的标贯锤击法数不得低于土壤液化判别标准的锤击法数临界值。

地基边界以外的处理宽度可大于地基的处理深度的二分之一，但也不得低于基底长度的五分之一。

采用了降低液化震陷的其他办法，如提高非液化土壤的覆盖厚度和提高周围的排水要求等。

3.减轻液化影响措施

选择合适的基底埋深。

调整基底面积，减少基础偏心。

提高了基层强度，如采用伐基、箱基。

避免不对称、不均匀的沉降。

选定好灌注桩，再穿过液化层，然后传力到液化层以下的支持力层。

（三）冻土的一般处理方法

冻土工程主要是为了控制铁塔基础的埋深。在工程地基平面之下允许有规定厚度的冻土层的，应先估算工程基底的最小埋深。在冻胀特别强烈、冻胀特强烈的冻胀地基上采取了下列防止冰川侵蚀的措施。

1.应选用地形较高、地下水位低、地表排水能力好的施工地点。对于较低洼区域，宜在房屋四周向外一倍冻深的间距区域内，使室内外地坪尽可能高于自然地板300～500mm。

2.避免降雨、地表水、工业生产废气、日常生活污泥浸入建筑地面内，并设置排涝设施。在地区内应设截沟渠或在建筑物下设有暗渠，以便排去地表水和潜水流。

3.在强冻胀性和特强冻胀性地基上，其基本构件均宜设有钢筋混凝土砼圈柱和基础墩，并调节上部房屋的长高比，以增加房屋的总体强度。

4.当独立基础的柱下或桩与基础支承台之下有冻土分布时，应给梁或支承台下留出相当于此土壤冻胀量的空间，以避免因土的冻胀而使柱或支承台基础拱裂。

（四）岩石的一般处理方法

硬岩层地段，多采取锚杆（锚墩）的方法，采用足够量的锚杆（锚墩）来抗滑动并将基岩组成整个，建筑施工操作中可采取爆炸破碎或风镐。

五. 结束语

铁路通讯铁塔所处的位置情况也千差万别，不同而足。但对于地质状况不好的地方，再如何设计也会出现问题。所以我们在进行设计前，首先要正确选定铁塔地点，在情况许可的情况下，尽量避免地质状况特别不良之地，为铁塔的安全性提供更有力的保障。

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