单管塔的加固式钢管桩基础及单管塔基站的制作方法

本实用新型涉及通信塔基站技术领域。

背景技术：

通信单管铁塔因其占地小、造型简单美观等特点，在现在的以城市绿化、环保为主题的建设中备受青睐。通信单管塔的钢管桩基础作为通信塔重要的组成部分，在进行通信塔设计时尤为重要，钢管桩基础是将上部结构的全部荷载安全、可靠地传递到地基，并保持结构整体稳定性的重要组成部分。

当前，国家正大力建设5g通信网络，对于中心城区而言，由于占地面积以及施工占地面积的限制，新建通信基站的难度日益增大。目前，运营商常用的建设方案是利用旧存量通信立杆单管塔基站，在原基站立杆上新增天线平台来挂载5g天线设备。然而，在工程实践中发现，很多基站立杆不具备扩容新增天线平台的可能，因为原立杆的基础类型主要为钢管桩基础，新增荷载后，桩顶位移往往不能满足设计规范的要求，导致通信单管塔稳固性不足，影响通信质量，甚至可能带来安全隐患。

现有技术中，针对软弱土质地基也提出了各种控制桩顶位移的技术，以中国专利zl201721271619.1为例，其公开了一种软弱土质地区通信单管铁塔钢管桩基础：所述钢管桩基础包括钢管桩主体和桩顶法兰盘，在桩顶法兰盘的下表面与钢管桩主体的外壁间固定连接加劲板，同时在钢桩顶法兰盘下方设预制承台；所述预制承台的底面设置在安装地面上，由结构对称的两个承台组件组成，两个承台组件之间通过贯穿承台组件的承台连接螺栓固定成一个整体；设置时，将各加劲板的底边支撑在所述预制承台的顶面上。如此，在通过加劲板增大桩顶的支撑稳定性同时，利用预制承台在加劲板的底面形成支撑，控制桩顶位移，增加桩身抗倾覆能力。然而，上述钢管桩基础需要根据钢管桩的桩周尺寸来预制承台，放置预制承台时还需要保证预制承台与钢管桩外壁加劲板底部的连接，对施工的精确度要求较高，灵活性不够；另一方面，上述方案也不适合对旧通信立杆单管塔基站进行改造。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种单管塔的加固式钢管桩基础及单管塔基站。本实用新型通过在钢管桩的桩主体顶部外围设置包封体，并在所述包封体外围设置加固体，包封体和加固体作为钢管桩桩顶外围的承载加强结构，能够有效的控制桩顶位移，提高基础稳固性，并能够进一步保护桩顶结构。

为实现上述目标，本实用新型提供了如下技术方案：

一种单管塔的加固式钢管桩基础，包括钢管桩，所述钢管桩包括桩主体和安装在桩主体顶部的桩顶法兰，所述桩顶法兰通过法兰连接螺栓连接单管塔底部的地脚法兰，所述桩顶法兰上设有用于缆线通过的穿线孔；

所述桩主体顶部外围设置有混凝土包封体，所述包封体设置在桩顶法兰及桩顶法兰下方部分桩主体外围；

所述包封体外围设置有高压灌浆加固体，所述加固体设置在包封体及包封体下方部分桩主体外围。

进一步，所述桩顶法兰包括底部法兰盘、上部法兰盘以及连接底部法兰盘和上部法兰盘的连接侧板；所述底部法兰盘固定连接在桩主体的顶端，底部法兰盘的尺寸与桩主体的外径匹配；所述上部法兰盘上设置有多个法兰孔，所述法兰孔用于安装连接螺栓；所述连接侧板上设置多个用于缆线通过的穿线孔，所述穿线孔内安装有钢管以供线缆放置。

进一步，所述连接侧板的外侧均匀分布有多个竖直设置的加劲板，所述加劲板连接底部法兰盘、上部法兰盘和连接侧板，相邻的两个穿线孔通过加劲板隔开。

进一步，穿线孔两侧的加劲板上安装有线缆限位结构，所述线缆限位结构包括左连接段、中部u型段和右连接段，中部u型段形成的u型腔用于容放线缆；所述左连接段与穿线孔左侧的加劲板固定连接，所述右连接段与穿线孔右侧的加劲板固定连接，所述中部u型段的两端分别与左连接段和右连接段转动连接，使得中部u型段能够相对于左连接段和右连接段进行旋转从而调整中部u型段的设置角度。

进一步，所述钢管桩的桩主体为两端开口的中空管，所述桩主体横截面为圆形，桩主体外径为0.5-1.5米。

进一步，所述包封体的横截面为与桩主体同心的圆形或正多边形，包封体横截面的等效直径为桩主体外径的1.5-2.5倍，包封体的高度为1-2.5米。

进一步，所述包封体横截面由上往下向内收形成渐变体，包封体顶部的横截面边长为所述桩主体外径的2-3倍，包封体底部的横截面边长为所述桩主体外径的1.2-2倍。

进一步，所述包封体的横截面为正方形，所述加固体的横截面为与桩主体同心的正方形，加固体的高度为2-3.5米，加固体横截面的边长比包封体的横截面的边长长1.5-3米。

本实用新型还提供了一种单管塔基站，包括塔基，塔体和通信天线，所述通信天线设置在塔体的顶部，塔体底部设置有地脚法兰用于与塔基连接，所述塔基为前述的加固式钢管桩基础，所述塔体的外侧底部设有混凝土包封体形成的塔脚，所述地脚法兰位于混凝土包封体内。

进一步，所述塔体为中空腔体结构，塔体的下部设置有充电桩，所述充电桩通过横移底座安装在塔体的中空腔体中；通过所述横移底座带动充电桩移出中空腔体以供电动汽车或电动自行车充电，以及带动充电桩收回至中空腔体中以对充电桩进行收纳。

本实用新型由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：通过在钢管桩的桩主体顶部外围设置包封体，并在所述包封体外围设置加固体，包封体和加固体作为钢管桩桩顶外围的承载加强结构，能够有效的控制桩顶位移，提高基础稳固性，并能够进一步保护桩顶结构。尤其适合对旧通信立杆单管塔基站进行改造，以满足上部塔体新增平台的设计要求。进一步，本实用新型通过设置线缆限位结构，对贯穿穿线孔的线缆进行限位，便于对线缆进行整理，减小线缆与加劲板之间的摩擦，同时还可以增强加劲板之间的连接强度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的单管塔的加固式钢管桩基础的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的桩顶法兰的结构示意图。

图3为图2中的a-a剖面结构示意图。

图4为图2中的b-b剖面结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的线缆限位结构的结构示意图。

图6为本实用新型实施例提供的桩顶法兰与塔底地脚法兰的连接结构示意图。

图7为图6中的c-c剖面结构示意图。

图8为本实用新型实施例提供的单管塔基站的结构示意图一。

图9为本实用新型实施例提供的单管塔基站的结构示意图二。

图10为本实用新型实施例提供的桩主体、包封体和加固体的横截面比例示意图。

图11至12为本实用新型实施例提供的具有可收纳充电桩的单管塔基站的结构示意图。

附图标记说明：

钢管桩基础100；

钢管桩1，桩主体11，桩顶法兰12，中空腔体120，连接螺栓121，穿线孔122，底部法兰盘123，上部法兰盘124，连接侧板125，加劲板126，法兰孔127，线缆限位结构128，中部u型段128a；

包封体2；

加固体3；

塔体200，充电桩210，横移底座220，通信天线230；

塔体主体21；

地脚法兰22，连接法兰盘221，法兰孔222，加强板223；

包封塔脚23。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型公开的单管塔的加固式钢管桩基础及单管塔基站作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需说明的是，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例

参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种单管塔的加固式钢管桩基础。

一种单管塔的加固式钢管桩基础100，包括钢管桩1，所述钢管桩1包括桩主体11和安装在桩主体11顶部的桩顶法兰12。

所述桩顶法兰12通过法兰连接螺栓121连接单管塔底部的地脚法兰，使得桩主体通过桩顶法兰与单管塔底部的地脚法兰通过连接，能够将单管塔塔体所承受的力传递至钢管桩1的桩主体11。

所述桩顶法兰12上设有用于缆线通过的穿线孔122。桩顶法兰12固定连接在桩主体11的顶部端口的外壁上，根据需要，所述桩顶法兰12的下表面与桩主体11的外壁间还可以固定连接有多个加强板，所述加强板可以沿桩主体11周向均匀布设，所述加强板的顶边和内侧边分别与桩顶法兰12的下表面和桩主体11的外壁固定连接。优选的，加强板的底边边长小于顶边边长，且顶边与内侧边垂直设置以与桩主体11外壁贴合。

所述桩主体11顶部周向外围设置有混凝土包封体2，所述包封体2设置在桩顶法兰12和桩顶法兰12下方的部分桩主体外围。本实施例中，所述包封体2可以为素混凝土结构，也可以为钢筋混凝土结构。包封体2的大小可以根据设计承载力要求、钢管桩尺寸以及地基土质等因素进行调整。

所述包封体2外围设置有高压灌浆加固体3。所述加固体3为高压灌浆形成的加固结构，其设置在包封体2和包封体2下方的部分桩主体外围。具体实施时，可以采用水泥基浆液作为浆液进行压浆施工，通过压浆机将水泥基浆液压入包封体2外围的土壤中以形成高压灌浆加固体。

通过在钢管桩1的桩主体11顶部外围设置包封体2，并在所述包封体2外围设置加固体3，包封体2和加固体3作为钢管桩1桩顶外围的承载加强结构，能够有效的控制桩顶位移，提高基础稳固性，并能够进一步保护桩顶结构。

参见图2所示，本实施例中，所述桩顶法兰12包括底部法兰盘123、上部法兰盘124以及连接底部法兰盘123和上部法兰盘124的连接侧板125。

所述底部法兰盘123固定连接在桩主体11的顶端，底部法兰盘123的尺寸与桩主体11的外径匹配。所述上部法兰盘124上设置有多个法兰孔127，参见图3所示，所述法兰孔127用于安装连接螺栓121。所述连接侧板125上设置多个用于缆线通过的穿线孔122，所述穿线孔122内安装有导管以供线缆放置。所述导管优选的采用小直径钢管或塑料管，所述钢管或塑料管的直径与穿线孔122的孔径匹配，可以供通信塔的多个信号线穿过。

结合图4所示，所述连接侧板125的外侧还均匀分布有多个竖直设置的加劲板126，所述加劲板126连接底部法兰盘123、上部法兰盘124和连接侧板125，相邻的两个穿线孔122通过加劲板126隔开设置。

参见图5所示，本实施例中，对应于穿线孔122两侧的加劲板126，在该加劲板126上还安装有线缆限位结构128，所述线缆限位结构128包括左连接段、中部u型段128a和右连接段，中部u型段128a形成的u型腔用于容放线缆。优选的，所述左连接段与穿线孔左侧的加劲板固定连接，所述右连接段与穿线孔右侧的加劲板固定连接，所述中部u型段的两端分别与左连接段和右连接段转动连接，使得中部u型段能够相对于左连接段和右连接段进行旋转从而调整中部u型段的位置。

作为典型方式的举例而非限制，比如左连接段的一端焊接固定在穿线孔左侧的加劲板上，左连接段的另一端设置有第一弧形凹槽；右连接段的一端焊接固定穿线孔右侧的加劲板上，右连接段的另一端设置有第二弧形凹槽；所述中部u型段的两端分别与左连接段的第一弧形凹槽和右连接段的弧形凹槽枢接，使得中部u型段整体能够相对左连接段和右连接段进行旋转。通过旋转，可以灵活地调整中部u型段的设置位置，比如与水平面的夹角，中部u型段最远端与连接侧板的距离等参数，从而可以根据线缆的安装需要灵活地对线缆进行限位和整理。同时，将线缆限位在u型腔中，还可以减小线缆与加劲板之间的摩擦。另一方面，由于在两个加劲板之间设置了横向或大致横向的线缆限位结构，还可以增强两个竖向设置的加劲板之间的连接强度，有利于提高桩顶法兰的强度。

本实施例中，所述上部法兰盘124上的法兰孔127作为下连接孔，与塔体200的塔体主体21底部的地脚法兰22上的法兰孔222一一对应设置，法兰孔222设置在地脚法兰22的连接法兰盘221上，参见图6和图7所示；所述地脚法兰22上的法兰孔222作为上连接孔，所述连接螺栓121作为连接件穿过对应的上、下连接孔配合螺母实现上部法兰盘124与地脚法兰的紧固连接。根据需要，塔体主体21与地脚法兰22的连接处还可以固定连接有多个加强板223，所述加强板223可以沿塔体主体21周向均匀布设，所述加强板223内侧和塔体主体21的外壁固定连接，加强板223底边与连接法兰盘221固定连接。

继续参见图6所示，所述连接螺栓121的上下两端均设有螺母，连接螺栓121配合所述螺母固定在上部法兰盘上，多个连接螺栓121竖直设置且在水平面上呈圆形阵列分布。

本实施例中，所述钢管桩1的桩主体11优选为两端开口的中空管，所述桩主体11横截面为圆形，桩主体外径为0.5-1.5米。

所述包封体2的横截面为与桩主体11同心的圆形或正多边形，包封体2横截面的等效直径为桩主体11外径的1.5-2.5倍，包封体2的高度为1-2.5米。

包封体横截面的等效直径，在本实施例中，当横截面为圆形时，为该圆的直径；当横截面为正多边形时，为该正多边形的外接圆的直径。

在一种实施方式中，所述包封体2的横截面由上往下向内收，使得所述包封体2形成横截面改变的渐变体。此时，优选的，包封体2顶部的横截面边长为所述桩主体11外径的2-3倍，包封体2底部的横截面边长为所述桩主体11外径的1.2-2倍。

优选的，所述包封体2的横截面为正方形，所述加固体3的横截面也为与桩主体11同心的正方形，加固体3的高度优选为2-3.5米，加固体3横截面的边长比包封体2的横截面的边长要长1.5-3米。

下面结合图8和图9提供的单管塔基站来详细描述钢管桩、包封体和加固体的设计尺寸。

参见图8所示，所述单管塔基站包括钢管桩基础100，塔体200和通信天线（图中未示出）。

所述通信天线设置在塔体200的顶部，塔体200底部设置有地脚法兰用于与钢管桩基础100连接，所述塔体200的外侧底部设有混凝土包封体形成的混凝土包封塔脚23，所述地脚法兰位于混凝土包封体（包封塔脚23）内。

图8中，所述钢管桩1的桩主体11的横截面为圆形，桩主体外径为0.5米。

包封体2的横截面为与桩主体同心的正方形，其边长为1米，即横截面尺寸为1米×1米。包封体2的高度为2米。

加固体3的横截面为与桩主体同心的正方形，横截面的边长比包封体横截面的边长为2米，其边长为3米，即横截面尺寸为3米×3米。加固体3的高度为3米。

图9中，所述钢管桩1的桩主体11的横截面为圆形，桩主体外径为0.95米。

包封体2的横截面由上往下向内收形成渐变体。包封体顶部的横截面边长2米，即横截面尺寸为2米×2米。包封体底部的横截面边长大于桩外径。包封体2的高度为1.8米。

加固体3的横截面为与桩主体同心的正方形，横截面的边长比包封体横截面的边长为2米，其边长为4米，即横截面尺寸为4米×4米。加固体3的高度为3米。

钢管桩1、包封体2和加固体3的横截面布置图参见图10所示。作为典型方式的举例，加固体的高压灌浆施工工艺可以如下：高压注浆采用振动堵头十字孔管定注法进行施工。成孔采用钢管用振动器压入土层至设计深度，遇到障碍物先用钎探引孔，不通时再位移200mm重新钎孔。压浆先注外围2排孔作为幕层，防止浆料外流，压浆时应跳压，相邻孔压浆间隙不小于3小时避免孔间窜浆。压浆水泥量根据需要设置，水泥采用r42.5普通硅酸水泥，水灰比取常用值。压浆压力可取0.1-0.3mpa，如浆液不下沉则可停止压浆，可逐渐加大压力至0.6mpa；浆液在10-15min内不下沉则可停止压浆。压浆有效直径为0.6-1.2m。压浆前对压浆孔按顺序进行编号，施工时逐孔记录。完成后检查对照，防止漏压。当压浆孔边有浆冒出时应采取措施封堵。冒浆（窜浆）严重时应停止压浆，待稳定后再压浆。施工前将机械压力调试准确，浆料搅拌均匀，压浆管统一采用1200mm长钢管丝接牢固、严密。压浆完工后用袋将孔堵实防止冒浆，7天后再将袋清除干净。施工过程中由专人负责记录，详细记录孔深、提高数量等情况，并报送监理审核。

本实施例中，所述桩主体的桩身还可以连接有一个或多个金属片，比如扁钢，作为接地装置以防雷。

参见图11所示，对应于前述包括钢管桩基础100的单管塔基站，所述塔体200为中空腔体结构，塔体200的下部还可以设置有充电桩210以供电动汽车或电动自行车充电。如此，在通信塔通信服务的基础上增加为电动车提供充电服务的功能。

本实施例中，考虑到充电桩的金属壳体、充电头等设备长时间暴露时容易发生老化或损坏，影响了使用寿命。因此，充分利用塔体200的中空结构，使充电桩210能够相对于塔体的中空腔体进行收纳。

具体的，所述充电桩210可以通过横移底座220安装在塔体200的中空腔体中，通过所述横移底座220，可以带动充电桩210移出中空腔体以供电动汽车或电动自行车充电，以及带动充电桩210收回至中空腔体中以对充电桩进行收纳，参见图12所示。如此，无需使用充电桩时，可以通过横移底座带动充电桩收回至塔体200内以保护充电桩免受到外界环境的破坏，横移底座移入移出的方式，可以是手动也可以是电动。优选的，所述充电桩210能够完全收纳至塔体200中，所述充电桩210壳体与塔体200壳体的连接处设置有弹性密封圈，以提高收纳状态下两个壳体的连接处的密封性以增强保护。

作为典型方式的举例，比如所述横移底座可以包括横移框架，所述横移框架上方能够安装所述充电桩，横移框架下方设置有滚轮、横移驱动电机和导轨，所述导轨固定在塔体200内部，所述横移框架能够在横移驱动电机的驱动下通过滚轮在导轨上移进移出，从而带动充电桩从相对于塔体200的空腔远离或靠近，实现充电桩的伸出或收纳。

进一步，所述充电桩还可以设置有方便线缆取用和缠绕存放的结构，其可以包括并列设置在充电桩壳体一侧的上缠绕轴和下缠绕轴，上缠绕轴一端与充电桩壳体连接，另一端安装上旋转轴，上旋转轴与上缠绕轴转动连接，上旋转轴端部设置有限位挡板；下缠绕轴一端与充电桩壳体连接，另一端安装有下旋转轴，下旋转轴与下缠绕轴转动连接，下旋转轴端部设置有限位挡板。当不需要利用充电枪给车充电时，依次转动上旋转轴和下旋转轴，分别使上挡板朝上和下挡板朝下，而后使与充电枪连接的线缆依次绕过上缠绕轴和下缠绕轴，实现线缆的缠绕存放，上挡板和下挡板能分别阻挡线缆从上侧和下侧滑脱，为提高线缆缠绕的摩擦力，在上缠绕轴与下缠绕轴外壁均开设有弧形槽。当需要取下线缆方便用充电枪充电时，依次转动上旋转轴和下旋转轴，分别使上挡板朝下和下挡板朝上，方便线缆滑脱和取用。如此，通过收纳结构避免了线缆散乱堆放在地面而遭踩压等，提高了线缆的使用寿命，避免了漏电而引发安全事故。

所述塔体还可以设置有设备机柜，在塔体的通信天线的下方还可以设置有照明灯、广告牌、摄像头等设备，设备机柜可以电连接通信天线、照明灯和摄像头。照明灯可以提供路面公共照明，广告牌用于提供宣传和营销效果，摄像头可以作为治安监控设备提供区域安防监控，实现市政设施的多用途。

所述塔体的侧面还可以设有沿塔体长度方向布置的爬梯以便设备安装、检修和维护，塔体的顶端还可以设有避雷针。

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