环形混凝土电杆在无线通信基站的开发与应用

  摘要：介绍了环形混凝土电杆在无线通信基站的使用，即可节约造价，又可提高耐久性，其独特的快装基础，具有施工安装方便快捷、低碳环保，大大提高生产效率和减少对环境的污染。

  前言

  目前GSM网络已进入成熟期，面对复杂的外部环境及激烈的市场竞争，GSM网络工程建设遇到许多新的课题：如何快速应对市场 发展及用户感知度提升的需要？如何提高网络利用率？如何最大限度降低工程建设成本？客观上要求基站建设方案的多样性、灵活性！

  GSM数字射频拉远设备（GRRU、TD-SCDMA）以其输出功率大、噪声抑制能力强、拉远距离长、组网灵活、有利于提高网络利用率等优势，可作为目前GSM宏基站建设的有利补充。

  GRRU及TD-SCDMA设备远端可长距离拉远、灵活安装于覆盖目标周边，每个远端需要覆盖的范围相对于普通宏基站要小，因此，总体而言GRRU及TD-SCDMA设备对天线挂高的要求通常要低于普通宏基站，尤其是在农村地区可充分利用周边的高地或建筑物，进一步降低天线安装对铁塔高度的要求。

  基于这种背景，聊城移动分公司网络部向山东中能杆塔有限公司提出了易于安装、能满足挂高要求、安全实用、降低造价、低碳环保的环形混凝土电杆应用信息。为了减少传统移动通信基站混凝土基础施工进行的湿作业，所产生的环境污染，我们从低碳环保考虑。积极全面开展 “资源节约型、环境友好型、工业化” 移动通信基站建设工作。建设“两型一化”移动通信基站，是我们贯彻落实党的十六届六中全会精神，履行社会责任，落实科学发展观，建设“资源节约型、环境友好型”社会的具体体现；是提高移动通信基站建设效益和效率的有效途径。

  自立式环形混凝土电杆最高15米，埋深2.5米，为此，我山东中能杆塔有限公司与中国移动通信集团设计院山东分院合作，将传统的环形混凝土电杆同钢管塔的结构相融合，设计开发出了新型环形混凝土结构的无线通信基站。

  1可行性调查

  天线挂高只有12.5米，不能满足天线挂高要求。

  拉线式单杆混凝土电杆最高可做到20米，但拉线占用空间太大，且运行中拉线易受破坏。

  三段环形混凝土电杆，高度可做到30米左右，但造价较高。山东移动公司2008年曾在泰安建设一个试点站，最终结算价格约为10.4万元（不含基础费用），造价太高不宜推广。

  新型环形混凝土结构杆塔解决了以上环形混凝土电杆存在的不足。天线挂高可达17米、20米、23米及以上，不需打拉线，且造价分别在2.7万、3万、3.3万元左右（包含基础及安装一体化施工），经济实用。

  2   环形混凝土杆塔与传统铁塔建站方式比较

  2.1 天线挂高及安装数量比较

  18米钢筋混凝土杆塔天线挂高可达20米，能满足大部分地区需要，我公司最新推出的21米钢筋混凝土杆塔，挂高为23米，可满足特殊高度需求。目前根据用户需求，我公司设计生产了能够安装了3付及6付双极化天线的通信杆塔。该通信杆塔可同时满足TD-SCDMA与GRRU网一站共用。

  铁塔是一种传统的基站方式，高度可达20米到60米，选择范围大，可以安装6-10付天线，满足后期扩容或共建需求。

  2.2  造价比较

  18米钢筋混凝土杆塔综合造价约为3万元左右（含杆体、爬梯、馈线架、天线抱杆、攀爬安全系统、快装式基础及安装一体化施工）

  铁塔造价：20米单管塔及20米三管塔（含一层平台）用钢量约为3.8吨，市场价约为3.8万元（含安装但不含基础）。基础造价约在1.8万元左右。

  一基20米高铁塔费用可建设两基18米（天线挂高20米）钢筋混凝土杆塔。

  基础造价比较：铁塔基础约需1.8万元左右，而18米钢筋混凝土杆塔快装基础为0.9万元左右，差别明显。

  通过造价比较，同样20米天线挂高情况下，钢筋混凝土结构杆塔同铁塔相比，价格降低40-50%，具有明显的价格优势。

  2.3 运输及施工

  钢筋混凝土杆塔及快装基础属于预制产品，工厂化加工，现场施工快，可实现当天挖坑、当天组塔、当天完工。可大大减少施工过程中的社会工作量，降低社会工作成本，可在短时期内完成集中批量安装任务。但钢筋混凝土杆塔需现场吊装，适用于吊车可以进场的基站。

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  铁塔为钢结构现场安装，构件尺寸小，便于运输安装，但现场施工周期长，社会工作量大。

  2.4  后期维护和使用比较

  钢筋混凝土结构杆塔采用离心成型工艺，混凝土在高速离心运转的情况下，排除多余水分，经离心成型后的混凝土质地非常密实，混凝土强度得以提高，从而很好地保护钢筋不受外界侵蚀，大大提高了钢筋混凝土结构杆塔的耐久性。据有关资料表明环形钢筋混凝土电杆在正常设计荷载条件使用下，能保证质量使用50年以上。在后期运行中不用作任何防腐处理，与铁塔相比大大降低了防腐费用。因塔体为混凝土结构，野外运行无人为破坏，没有二次维护费用。环形截面钢筋混凝土电杆构件的

  体型系数为0.7，铁塔构件体型系数为1.3，在同风压同受风面积的情况下，环形截面钢筋混凝土杆塔大大降低了作用于杆塔的风荷载，所具有的体型不易覆冰，设有的防雷保护与接地，起到良好的防雷作用。铁塔必须有专人定期进行观测和维护，塔体为钢制品，容易被盗，每经过大风或者覆冰天气之后，易对塔体产生变形或覆冰，需要全面检查、维护，并需定期进行防腐处理，工作量较大，从而使运行成本大大增加。

  2.5  网络维护的比较

  钢筋混凝土杆塔采用钢制爬梯，便于维护人员的攀爬，同时加装了攀爬防坠系统，确保了运行维护人员的生命安全；铁塔同样为钢制爬梯或脚钉，便于网络维护。

  3 快装基础与现浇基础的比较

  新研制开发的快装基础，工厂化标准模具加工成型，蒸汽养护，强度高，通用性好。基坑开挖结束后只需2个小时就可吊装就位，回填夯实。对于需要转移的基站可二次吊运，重复利用。不产生闲置或报废，经济效益可观。

  传统现浇基础，基坑开挖后要组立模板，现场进行钢筋绑扎，偏远地区还要现场配制混凝土，需搅拌机、电源、振动棒、运输工具等辅助设备，现场浇注的混凝土质量受气候、环境、施工人员技术水平等影响，很难达到设计的混凝土强度。曾有施工队把C30混凝土做成C10强度，质量较难控制，特别是冬季施工，质量、工期更难保证，且周期长，带来的社会工作量大。现浇混凝土基础只能一次使用，不能二次利用。

  4   新型钢筋混凝土杆塔与传统水泥杆的比较

  新型钢筋混凝土杆塔的杆段同基础连接方式为法兰连接，就位准确、强度高。攀爬采用钢制爬梯用包箍同杆段连接，实用安全。内部配筋量大，弯矩值高。外表采用进口防腐涂料进行喷涂，同钢管塔一样美观，又对混凝土起到保护作用。

  传统水泥杆采用直埋方式进行立杆，埋深影响杆体高度，且受不同施工地点、土壤容重影响，运行过程中杆段会产生倾斜。攀爬为脚扣式攀爬，专业施工人员能攀爬，但运行维护人员难操作，且安全没有保障。外表为普通混凝土，容易受到大气污染和冰雪的侵蚀。

  5  可行性综合分析

  钢筋混凝土杆塔在施工周期上有明显优势，当天就可以安装完毕，造价低廉，是同等高度铁塔造价的50%，可循环利用，对于需要转移的基站可分解吊运，重新安装，可多次使用。

  造型美观，增设了攀爬防坠落系统，确保安装运行维护人员的生命安全，杆塔表面采用进口防腐涂料喷涂，如钢管塔一样美观大方。可满足广大农村、城镇市场TD-SCDMA、WLAN及GRRU网络的建设。当今我国高速铁路建设飞速发展，高速铁路是以搭载旅客为目的，在高速铁路上提供良好的现代通信应用，已成为高铁运行的一大特点，其网络要有良好的覆盖和较强的宽带数据通信能力。用钢筋混凝土杆塔在铁路沿线建设移动通信基站，是一个较为经济合理的高速铁路通信的解决方案，可大面积推广。

  结束语

  2013年11月13日，国家水泥混凝土制品质量监督检验中心对我公司设计生产的φ350×36m环形部分预应力混凝土电杆进行检验。检验结果为：强度、挠度、裂缝宽度均满足中华人民共和国国家标准GB/T 4623-2006《环形混凝土电杆》标准要求。（见检测报告：检（委）字（2013）第0887号和检（委）字（2013）第0888号）。为36m杆塔今后在移动通信杆塔的使用提供了有力的技术保证。

  混凝土电杆与钢结构铁塔和钢管塔相比，在许多方面存在着优势。随着混凝土电杆的不断发展，混凝土电杆的适应范围将会不断地得到扩大。在未来相当长的时期内，混凝土电杆不但不会被钢结构铁塔和钢管塔所淘汰，相反，混凝土电杆将会作为一种主流的塔体器材，取代相当一部分的钢结构铁塔和钢管塔。可以说，混凝土电杆正步入了一个快速发展的黄金时期。

  随着国民经济的迅速发展,由中国主导的4G网络标准，技术成熟，具备了大规模推广的条件，目前已进入试用阶段。到2014年，中国移动TD-LTE基站将达到35万个 ，将成为世界上最大的TD-LTE 4G网络运营商。采用钢管塔和铁塔建设移动通信基站虽然是通信网络发展的方向，但用钢量大，工程造价高、由于钢材耐腐蚀性差，后期要对塔体进行防腐处理，故运行成本增大，因此，相比较而言，采用钢筋混凝土移动通信杆塔建设移动通信基站是一种见效快、造价低的有效方法，特别是36m及以下的部分预应力混凝土结构移动通信杆塔的应用，优点较为突出，具有较好的经济优势，也必将产生显著的经济效益和社会效益。