大底盘结构地下车库基坑开挖距主楼的安全距离

杜延华 李冰冰

(1.洛阳市规划建筑设计研究院有限公司，河南 洛阳 471000； 2.中机十院国际工程有限公司，河南 洛阳 471000)

大底盘结构地下车库基坑开挖距主楼的安全距离

杜延华1李冰冰2

(1.洛阳市规划建筑设计研究院有限公司，河南 洛阳 471000； 2.中机十院国际工程有限公司，河南 洛阳 471000)

针对当前工程建设中的大底盘结构先进行主楼施工，再进行裙房或地下车库基坑开挖，对主楼地基安全会产生不利影响这一问题，通过太沙基地基整体剪切破坏模型，对裙房或地下车库基坑开挖距主楼的安全距离进行了探讨，以确定最佳的安全距离，保证主楼地基安全。

安全距离，整体剪切破坏，极限平衡状态

0 引言

随着社会的发展，土地资源日趋紧张，现阶段大部分住宅项目都是主楼带裙房或大面积地下车库。而且是主楼与地下车库直接相连。在施工的过程中，为了达到地基沉降均匀的目的，一般都是先施工主楼，后施工裙房及地下车库。但是，事实上主楼地下室与附楼地下室相连且先施工主楼后进行附楼施工的做法会对主楼的地基安全产生不利影响。本文就针对这一问题，通过太沙基地基整体剪切破坏模型，对附楼或地下车库基坑开挖距主楼的安全距离进行探讨。

1 太沙基地基整体剪切破坏模型

太沙基根据大量的试验研究提出两种经典的地基破坏模型，即整体剪切破坏和局部剪切破坏。整体剪切破坏通常发生于浅埋基础下的较为坚硬的地基中，而局部剪切破坏通常发生于中等密实的砂土中。随着地基处理技术的成熟，现阶段，越来越多的建筑采用地基处理后的人工地基或复合地基上的浅基础进行设计。而无论人工地基还是复合地基都可看做浅埋基础下的较为坚硬的地基，在这种情况下就破坏类型而言，地基发生整体剪切破坏的可能性要大得多。

由太沙基地基整体剪切破坏模型可以看出(见图1)，基础下首先形成一个三角形压密区Ⅰ，而后压密区向两侧挤压，地基土中产生塑性区，从基础边缘逐渐扩大为图中的Ⅱ，Ⅲ塑性区，直至最后形成连续的滑动面延伸到地面，地基土从基础两侧挤出并隆起，基础的沉降急剧增大，整个地基失稳破坏。

2 普朗德尔地基整体剪切破坏模型

普朗德尔(Prandtl,1920)改进了太沙基地基整体剪切破坏模型，根据塑性理论，模拟了刚性冲模压入无限刚塑性介质时的极限压应力状态，假设了地基整体剪切破坏时的滑动面，当土体处于极限平衡状态时，塑性区的边界如图2所示。假定基底光滑，Ⅰ区的大主应力为垂直向，破裂面与水平面成角45°+φ/2，称为主动朗金区；Ⅲ区大主应力方向水平，破裂面与水平面成45°-φ/2角，称为被动朗金区；Ⅱ区的滑动线由对数螺线ab和ac组成，且ab=r0，ac=r1，bc的方程为r=r0exp(θtanφ)。

3 安全距离计算原理

由普朗德尔地基整体剪切破坏模型知，当地基土体处于极限平衡状态时，Ⅰ区为主动朗金区，Ⅲ区为被动朗金区；假定此时主楼施工完毕，开始进行附楼或地下车库的基坑开挖，当开挖至距主楼一定距离时，相当于在Ⅲ区进行卸载，这种作法对主楼的地基安全是相当危险的，故在工程实践中，求得这一距离是非常必要的，这一距离即为普朗德尔假设的滑动面中的ad，下面利用数学关系推导ad:

图2中：

ad=2r1×cosα，

α=45°-φ/2，

4 不同地基土体的安全距离

容易发生整体剪切破坏的地基土类型一般有较为密实的粉土、粘性土和砂土，下面根据这几种土的内摩擦角按照上述原理，计算出安全距离见表1。

表1 不同地基土体的安全距离表

5 结语

工程实践中，主楼施工完毕后，在主楼周边开挖附楼或地下车库的基坑时，需根据地基土体类型的不同，计算出距离主楼的安全距离，在该范围内开挖基坑时，需采用必要的措施，以确保主楼地基的安全。

本文对裙房基坑开挖时与主楼的安全距离的探讨是基于线性关系，进一步的工作还可以利用有限元等数值模拟的手段，模拟出更为真实，更切合实际情况的工况，以期得出更为精确的结论。

[1] 常士骠，张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.

[2] 肖仁成，俞 晓.土力学[M].北京:北京大学出版社，2006.

[3] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

Safe distance of large podium underground garage foundation excavation and main building

DU Yan-hua1LI Bing-bing2

(1.LuoyangPlanningBuildingDesignInstituteCo.,Ltd,Luoyang471000,China;2.ChinaMachineNo.10InstituteInternationalEngineeringCo.,Ltd,Luoyang471000,China)

In light of negative impact of current engineering construction procedure of main building construction, annex or underground garage foundation excavation upon main building foundation security, based on integral shear failure model of Tai-Sha base, the article explores the safe distance of annex or underground garage foundation excavation and main building, with a view to determine optimal safe distance and to guarantee main building foundation security.

safe distance, integral shear failure, limit equilibrium state

1009-6825(2014)07-0069-02

2013-12-24

杜延华(1980- )，男，工程师，注册岩土工程师； 李冰冰(1982- )，女，硕士，工程师

TU463

A