论文导读：当浅层地基土质不良,采用浅基础不能满足承载力强度和地基变形要求时,则可以采用桩基础。

关键词：混凝土烟囱，桩基础，桩布置形式

　　在冶金工程中,烟囱属于土建特种结构,一定程度上控制工程的建设进度,在设计和施工方面都具有特殊性。而烟囱基础是整个烟囱设计中主要的组成部分。由于烟囱属于长柔悬臂结构,在风荷载、地震荷载及烟囱筒身的附加弯矩作用下,作用于烟囱底部的弯矩值是相当大的,往往数倍于烟囱底部的竖向力。因此,烟囱基础力计算主要由偏心荷载作用控制。高大构筑物的基础若产生很小的转动,将会引起严重的后果,为此,基础设计不容忽视,在烟囱的基础设计中,常见的基础形式有刚性基础、钢筋混凝土板式基础和钢筋混凝土壳体基础等。当浅层地基土质不良,采用浅基础不能满足承载力强度和地基变形要求时,则可以采用桩基础。

　　1选型

　　烟囱桩基础的承台平面一般为圆形或环形，桩的平面布置应以承台平面中心点为圆心，呈放射状布置。但承台平面究竟选用圆形还是环形．需根据具体情况选择相应形式。

　　2桩基础的受力分析

　　在一般情况下，地基应包括的计算内容为：① 基础底面压力，包括轴心荷载作用下的基础底面压力和偏心荷载作用下的基础底面压力；②变形验算，包括基础最终沉降量和基础倾斜值。由于烟囱的特殊结构形式,烟囱基础底面压力计算主要由偏心荷载作用控制。偏心荷载作用下基桩的竖向力计算公式如下：

　　

　　式中—偏心荷载作用下的基桩的最大竖向力设计值；

　　— 作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；

　　— 桩基承台和承台上土自重设计值；

　　— 作用于桩基承台底面通过群桩形心轴的弯矩设计值；

　　— 桩基承台底面群桩对形心轴的抵抗矩；

　　— 桩基中的桩数。

　　根据上式可以发现，抵抗矩对于的大小起关键作用。越大，就越小，尤其较大时更为明显。论文发表。因此，在烟囱桩基础设计当中，如何合理布置桩位，充分发挥桩基础的作用，便成为桩基础设计的关键。

　　烟囱桩基础设计中，桩的平面布置一般是以烟囱中心点为圆心呈m道圆环状布置，所以W的计算公式如下：

　　

　　式中— 由里往外数第i道圆环上桩的个数；

　　—由里往外数第i道圆环的半径；

　　—圆环的总道数。论文发表。

　　从上式中可以看出，在m和总桩数确定的情况下，外侧圆环半径越大，其上的桩越多，则越大；相反，越小。并且，对于的贡献效率，离圆心近的内环上的桩，要明显低于离圆心远的外环上的桩，圆心上的桩对于W的贡献效率为零。也就是说，离圆心较近的桩，主要对提供竖向承载力方面作出贡献，而对抵抗弯矩方面贡献不大。根据上述特点，在设计桩基础时，桩要尽量远离烟囱的圆心，应优先考虑将桩基础布置成环形。环形桩基础不仅经济合理，而且可减小承台本身及其上覆土的自重，同时由于避开了基础中部的高温区，可减小基础的温度应力。

　　3桩基础的布置

　　当桩基础单桩承载力较大时，进行竖向轴心荷载和偏心荷载的桩基计算时，较少的桩即可满足，使得桩基础布置成环状成为可能，此时，桩基础应优先布置成环状。因为环形桩基础的整体几何特性与受力特性相一致，能充分发挥单桩承载力高的优势；当桩基础单桩承载力不是很高时，即使轴心受压计算也需要相当多的桩，按环状布置根本摆放不下，桩基础及基础承台只能按圆形摆放。此时，由于桩基础中桩的数量往往由偏心受压计算决定，桩的数量较多，导致靠近烟囱中心部位的桩无法充分发挥全部承载力。同时，圆形桩基础承台尺寸很大，导致承台混凝土量相对环形承台增加很多。且按圆板模型受力计算时，由于圆板半径很大，导致配筋量很大。综合而言，桩基础及基础承台按圆形摆放势必要造成经济上的很大浪费。在这种情况下，如无地质条件、技术条件等限制，建议加大桩的直径或增加桩的长度，以提高单桩承载力，按环状形式布置桩基础和桩基承台，往往能降低许多成本，取得良好的经济效益。

　　4结语

　　在烟囱桩基础设计中，常采用的桩的形式为钢筋混凝土灌注桩和预制桩。灌注桩主要采用沉管灌注桩和钻孔灌注桩，预制桩主要采用混凝土方桩和预应力混凝土薄壁管桩。在选取烟囱基础桩的形式时，应与整个工程项目全盘考虑．并应尽量采用统一形式的桩，以便于桩的制作和施工。

　　烟囱桩基础的布置和构造应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94—94和《建筑地基基础设计规范》GB50007 2002中的相应要求。

　　环形桩基础布置桩时需注意：

　　1)桩布置的环数不宜过多，否则会造成基础承台尺寸过大，增加钢筋用量。但环数也不宜少于两道，当环数少于两道时，桩群的整体性较差。一般来说，桩的截面尺寸较小时，布置2～4道环为宜；桩的截面尺寸较大时，布置成2～3道环为宜。由于桩的环数主要根据总桩数和桩的截面尺寸来确定，所以在设计时，设计人员可通过调整单桩承载力和桩的截面尺寸及桩的形式，来调整桩的环数，以达到较为合理的布置形式。

　　2)桩的平面布置应以烟囱的形心为圆心，对称地分布在烟囱环状竖壁的两侧，并应遵守内疏外密的原则。论文发表。

　　3)桩间距不可过小，需满足桩基规范中桩的最小中心距的要求。桩间距也不可过大，应控制在6倍桩径的范围内，以便满足群桩的整体性要求。

　　4)各道环上的桩数宜以4的倍数或偶数为佳，这样桩排布时易于均布整齐。在进行承台设计时，桩基础承台应具有较大的刚度，以保证群桩的协调工作。承台的平面尺寸及厚度可参照环板和圆板基础的尺寸要求。桩顶嵌人承台内的长度不应小于50mm，桩身主筋伸人承台锚固长度不应小于30d(d为主筋直径)，对于抗拔桩基不应小于40d。烟囱桩基础承台应进行抗冲切和抗弯计算，可采用简化计算方法，按一般的环形或圆形基础求出承台底平面的地基反力，再参照板式基础的计算方法进行抗冲切和抗弯计算。

参考文献：

[1] JGJ 94—94，建筑桩基技术规范[s]．

[2] GB 50007—2002，建筑地基基础设计规范[s]．

[3] 牛春良，主编，烟囱工程手册．中国计划出版社.