浅析移动通信钢塔桅垂直偏差

浅析移动通信钢塔桅垂直偏差

摘要：本文介绍移动通信钢塔桅垂直偏差的测量方法，造成钢塔桅垂直度偏差的原因。维护中钢塔桅垂直偏差变化的判定，垂直度和垂直偏差变化趋势的四种情况。

关键词：钢塔桅；垂直度；垂直偏差

移动通信钢塔桅（下简称钢塔桅）是移动通信重要的基础设施之一，钢塔桅安全不仅是影响移动通信网络运行安全，更是直接影响到人民群众生命财产安全。保证每基钢塔桅都是合格工程，才能更有效保证通信钢塔桅安全使用。钢塔桅垂直度是判定其质量优劣的重要指标。

一、钢塔桅垂直偏差测量方法

钢塔桅垂直度计算公式：，是钢塔桅高度，是指钢塔桅脚底板底面至其顶避雷针安装处的垂直距离，是已知数；是钢塔桅倾斜度，即垂直偏差，需测量才能得出。

1．垂直偏差测量工具和方法

（1）采用经纬仪和标尺。测量较精准，应首选这种方法。但此法要求有足够大的测量地域，经纬仪应安置

在离钢塔桅1.5倍左右高的固定观测点处，观测方向设在塔柱中心点延长线上，其偏差大小将会影响测量准确。

（2）采用吊线和钢尺。使用8kg 吊线锤和Φ1mm钢丝，此方法简便易行，不受测量地域影响，在不能使用经纬仪情况下使用，如在楼顶，山区和有高层建筑物遮挡等处的钢塔桅。在测量较高钢塔桅或风力较大时，误差较大。当受风力影响时，可将吊线放进挡风板内以防止吊线摆动影响读数精度。

（3）综合使用以上两种方法。现多数移动通信基站为防盗，四周围有2-3米高围墙，或者有民房、树木等低矮遮挡物，采用经纬仪和标尺不能一次测量到钢塔桅脚底板底面，采用此方法能测量到可测的最低横隔处，记录其垂直偏差。再采用吊线和钢尺测量从最低横隔到脚底板底面处，记录其垂直偏差。对于整基钢塔桅某方向上的垂直偏差，是两次测量垂直偏差代数和，即。在实际测量工作中，多数采用这种综合测量方法。

2．四种形状钢塔桅的垂直偏差测量

垂直偏差测量应在小于2级风，阴天或阳光未照射到钢塔桅结构上时进行。采用双向尽可能是垂直双向测量，并计算出双向偏差矢量和。现在使用的移动通信

钢塔桅从外形上可分为：方形，正三角形，圆锥形，单根钢桅杆四种，现分别阐述其垂直偏差测量方法。

图1 方形钢塔桅垂直偏差测量 图2 正三角形钢塔桅垂直偏差测量

图3 圆锥形钢塔桅垂直偏差测量

（1）方形钢塔桅垂直偏差测量

此类多为角钢塔，以钢塔桅顶部横隔中心点或近似采用最上端交叉中心为起点X 向下测量，观测到脚底板底面得点X 2，若沿侧面发生倾斜，则与钢塔桅脚底板底面中心点X 1不重合，用标尺或钢尺可量出偏移量Δx，见图1。使用同样方法也可测定出另一方向偏移量Δy。方形钢塔桅两矢量夹角为90°，运用矢量相加求出钢塔桅垂直偏差：。

（2）正三角形钢塔桅垂直偏差测量

正三角形钢塔桅测量方法同方形钢塔桅，仅是被测量两矢量夹角为60°，见图2。运用矢量相加求出钢塔桅垂直偏差：。

（3）圆锥形钢塔桅垂直偏差测量

此类多为单管塔，对于圆锥形钢塔桅垂直偏差测量，在两个相互垂直方向上测量其顶部中心对脚底板底面中心的偏心距，见图3。在圆锥形钢塔桅底部横放一标尺或钢尺，分别测量钢塔桅顶部边缘和底部边缘，它们在标尺上的投影分别是 , 可得出顶部中心O 对底部中心O′在X 轴方向的偏差，按以上方法，可测得另一方向顶部中心O 对底部中心O′在Y 轴方向的偏差，它们偏差分别为： , 。则其垂直偏差：。

如果不能在两个相互垂直方向上测量，用同样方法测量出双向偏差，再使用罗盘测量出矢量夹角，或用钢卷尺测量出两矢量间弧长和圆管周长c ，矢量夹角可以通过公式计算得出。其垂直偏差：

（4）单根钢桅杆垂直偏差测量

单根钢桅杆一般是长6米Φ60钢管，最长也仅有9米，安装在楼面女儿墙上。可采用吊线和钢尺直接测量，以偏差最大的数值做为其垂直偏差。

通过以上方法测量出垂直偏差，根据垂直度计算公式，可计算出钢塔桅垂直度。与相关标准或设计要求比较，一般自立式钢塔桅垂直倾斜不得大于全高的1/1500，对于单管塔、桅杆垂直倾斜不得大于全高的1/750，从而可以判定垂直度是否合格。同时可以根据三角函数公式计算出钢塔桅倾斜方向，例如在两个相互垂直方

向上测量时，钢塔桅倾斜方向为：，只要用罗盘测量出某方向的磁方位角，即可求出钢塔桅倾斜方向的磁方位角。

二、造成钢塔桅垂直度不合格的原因

钢塔桅垂直度是其工程质量优劣的重要指标，是工程质量结果的表现值。若不合格，说明钢塔桅在制造安装过程中存在某处工艺不合格，以下简述造成钢塔桅垂直度不合格的主要原因：

1．钢塔桅基础不合格。基础是影响钢塔桅垂直度重要因数，钢塔桅安装前，应根据基础验收资料复核各项数据，保证塔桅柱支承表面水平、地脚螺栓相邻之间偏差和其对角线偏差等符合设计要求。需要填垫钢板时，每叠不得多于二块，垫实不能有滑移。但在施工中为赶工期，没有对基础认真复核，发现不合格，也没有及时调整和采取有效的补救措施，造成钢塔桅从底部开始整体倾斜。

2．螺栓杆与螺栓孔的间隙过大，造成钢塔桅垂直度局部不合格，从而造成整体垂直度不合格。构件制孔要求：C 级六角头螺栓孔孔径一般情况下比螺栓杆公称直径大1.5mm ；A 、B 级六角头螺栓孔孔径应与螺栓杆公称直径相等。制孔时螺栓孔孔径允许偏差

0-0.8mm 。例如：M20的C 级六角头螺栓的螺栓孔孔

径为Φ21.5mm，加上孔径允许的最大偏差，其孔径应不大于22.3mm 。但有些施工单位为便于安装，制造时螺栓孔孔径过大，达23mm ，甚至更大，若再加上螺栓杆径为负公差，加大了螺栓杆与螺栓孔的间隙。造成钢塔桅整体累积误差差异较大，加上安装好天馈等通信设备器材，这些负载不均匀地加载在钢塔桅上，更容易造成不确定的倾斜。这种建设好的钢塔桅垂直度一旦不合格，极其不容易整改校正。

3．钢塔桅构件起拱，局部变形，造成钢塔桅垂直度局部不合格，从而造成整体垂直度不合格。在制造过程中，螺栓孔孔距，同一组内任意两孔间距离，相邻两组的端孔间距离，准线距等，根据螺栓孔孔距的长短不同有相应的允许偏差。制造过程中，构件的螺栓孔孔距偏差较大，造成构件安装困难。强行安装后，造成构件起拱，局部变形。在热浸镀锌过程中的构件热变形，构件弯曲变形要求≤构件长度L/1500，热变形的构件没有校直。尤其是单管塔管体扭曲变形或法兰接触面不平整。没有按要求包装，散件运输，在途中造成构件变形，安装前没有校直或更换。盲目吊装，没有对吊装组件进行强度和稳定性验算，在吊装过程中造成变形起拱。

4．安装完一段塔桅段后，未进行检查，校正，造成钢塔桅某段垂直度不合格，从而造成整体垂直度不合格。每段安装完后，必须对该单节塔桅段的垂直偏差、塔桅截面几何形状如对角线、边长等误差、塔桅柱顶面水平高差等进行测量，不合格的应进行调整校正。每安装完一段紧固好螺栓后，继续安装下一段构件时还应考虑其偏差值。

三、维护中钢塔桅垂直度的控制

钢塔桅通过竣工验收，交付维护单位维护。钢塔桅使用年限一般为50年，所有钢塔桅每年至少检查维护一次，拉线式等城区钢塔桅每年至少检查维护二次。测量钢塔桅垂直偏差，是重要的维护项目。通过每次测量垂直偏差可推断出钢塔桅是否倾斜，基础是否不均匀沉降，构件是否有显著变形等不安全的情况。 垂直偏差测量时，会产生测量误差，其来源有三个方面：人为误差，仪器误差，外界环境条件的影响误差，在维护中尽量避免各种误差产生。在第一次钢塔桅维护时，其垂直偏差测量工作很重要。可在钢塔桅上标记出测量中心点，若使用经纬仪，应确定好观测点位置，以后每次测量均在这个方位和位置，从而减少测量误差。

对每次测量的数据应及时统计分析，作出合理有效的判定，以下介绍一种简便的统计分析判定方法。 每次测量的垂直偏差：，是测量次数。每次垂直偏差的均值为：，，… 。前后两次垂直偏差的差值为：，，… 。分析数据，有以下两种情况。第一种情况是：均以0为轴上下（正负）随机无规律变化，且近似为0或为0，说明在测量周期内，钢塔桅垂直偏差正常。第二种情况是：，钢塔桅垂直偏差受某种外力等因数影响，在测量周期内，钢塔桅垂直偏差异常，呈现出变大趋势。

钢塔桅垂直度和垂直偏差变化趋势存在以下四种情况：

1．垂直度不合格，垂直偏差存在变大趋势。钢塔桅整体结构很不稳定，随时有可能失稳倾斜，存在严重安全隐患。应立即分析原因，及时整改消除隐患，必要时拆除重建。若是基础不均匀沉降，确认沉降已经落实后，通过填垫钢板抬高钢塔桅某脚来校正。钢塔桅负载过大，造成局部构件变形，尤其是在横隔变坡较大处，横隔材料扭曲或起拱变形，塔柱螺栓弯曲甚至断裂。应减少负载，更换变形材料和螺栓，进行局部整改。对调整后的钢塔桅，应重新统计垂直偏差，调整前的垂直偏差数据已没有任何分析意义。

2．垂直度合格，垂直偏差存在变大趋势。钢塔桅整体结构不稳定，存在较大安全隐患。需要增加维护频次，确认是否存在继续变大的趋势。也应及时分析原因，有效调整垂直偏差。

3．垂直度不合格，垂直偏差无异常变化。钢塔桅整体结构相对稳定，在垂直度不合格程度不大时，一般不存在安全隐患。垂直度不合格程度较大时，应分析原因，及时适当调整。

4．垂直度合格，垂直偏差无异常变化，钢塔桅整体结构很稳定，不存在任何安全隐患，正常维护即可。

四、结束语

以上初步介绍一点钢塔桅垂直偏差工程实践经验，还有不够完善的地方。今后在实践中不断总结经验，切实有效地使用更简便的工程方法。和大家共同探讨，共同提高移动通信钢塔桅工程质量，保证钢塔桅的安全使用。