大底盤結(jié)構(gòu)地下車庫基坑開挖距主樓的安全距離

杜延華 李冰冰

(1.洛陽市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司，河南 洛陽 471000； 2.中機(jī)十院國際工程有限公司，河南 洛陽 471000)

大底盤結(jié)構(gòu)地下車庫基坑開挖距主樓的安全距離

杜延華1李冰冰2

(1.洛陽市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司，河南 洛陽 471000； 2.中機(jī)十院國際工程有限公司，河南 洛陽 471000)

針對當(dāng)前工程建設(shè)中的大底盤結(jié)構(gòu)先進(jìn)行主樓施工，再進(jìn)行裙房或地下車庫基坑開挖，對主樓地基安全會產(chǎn)生不利影響這一問題，通過太沙基地基整體剪切破壞模型，對裙房或地下車庫基坑開挖距主樓的安全距離進(jìn)行了探討，以確定最佳的安全距離，保證主樓地基安全。

安全距離，整體剪切破壞，極限平衡狀態(tài)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，土地資源日趨緊張，現(xiàn)階段大部分住宅項目都是主樓帶裙房或大面積地下車庫。而且是主樓與地下車庫直接相連。在施工的過程中，為了達(dá)到地基沉降均勻的目的，一般都是先施工主樓，后施工裙房及地下車庫。但是，事實上主樓地下室與附樓地下室相連且先施工主樓后進(jìn)行附樓施工的做法會對主樓的地基安全產(chǎn)生不利影響。本文就針對這一問題，通過太沙基地基整體剪切破壞模型，對附樓或地下車庫基坑開挖距主樓的安全距離進(jìn)行探討。

1 太沙基地基整體剪切破壞模型

太沙基根據(jù)大量的試驗研究提出兩種經(jīng)典的地基破壞模型，即整體剪切破壞和局部剪切破壞。整體剪切破壞通常發(fā)生于淺埋基礎(chǔ)下的較為堅硬的地基中，而局部剪切破壞通常發(fā)生于中等密實的砂土中。隨著地基處理技術(shù)的成熟，現(xiàn)階段，越來越多的建筑采用地基處理后的人工地基或復(fù)合地基上的淺基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。而無論人工地基還是復(fù)合地基都可看做淺埋基礎(chǔ)下的較為堅硬的地基，在這種情況下就破壞類型而言，地基發(fā)生整體剪切破壞的可能性要大得多。

由太沙基地基整體剪切破壞模型可以看出(見圖1)，基礎(chǔ)下首先形成一個三角形壓密區(qū)Ⅰ，而后壓密區(qū)向兩側(cè)擠壓，地基土中產(chǎn)生塑性區(qū)，從基礎(chǔ)邊緣逐漸擴(kuò)大為圖中的Ⅱ，Ⅲ塑性區(qū)，直至最后形成連續(xù)的滑動面延伸到地面，地基土從基礎(chǔ)兩側(cè)擠出并隆起，基礎(chǔ)的沉降急劇增大，整個地基失穩(wěn)破壞。

2 普朗德爾地基整體剪切破壞模型

普朗德爾(Prandtl,1920)改進(jìn)了太沙基地基整體剪切破壞模型，根據(jù)塑性理論，模擬了剛性沖模壓入無限剛塑性介質(zhì)時的極限壓應(yīng)力狀態(tài)，假設(shè)了地基整體剪切破壞時的滑動面，當(dāng)土體處于極限平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)的邊界如圖2所示。假定基底光滑，Ⅰ區(qū)的大主應(yīng)力為垂直向，破裂面與水平面成角45°+φ/2，稱為主動朗金區(qū)；Ⅲ區(qū)大主應(yīng)力方向水平，破裂面與水平面成45°-φ/2角，稱為被動朗金區(qū)；Ⅱ區(qū)的滑動線由對數(shù)螺線ab和ac組成，且ab=r0，ac=r1，bc的方程為r=r0exp(θtanφ)。

3 安全距離計算原理

由普朗德爾地基整體剪切破壞模型知，當(dāng)?shù)鼗馏w處于極限平衡狀態(tài)時，Ⅰ區(qū)為主動朗金區(qū)，Ⅲ區(qū)為被動朗金區(qū)；假定此時主樓施工完畢，開始進(jìn)行附樓或地下車庫的基坑開挖，當(dāng)開挖至距主樓一定距離時，相當(dāng)于在Ⅲ區(qū)進(jìn)行卸載，這種作法對主樓的地基安全是相當(dāng)危險的，故在工程實踐中，求得這一距離是非常必要的，這一距離即為普朗德爾假設(shè)的滑動面中的ad，下面利用數(shù)學(xué)關(guān)系推導(dǎo)ad:

圖2中：

ad=2r1×cosα，

α=45°-φ/2，

4 不同地基土體的安全距離

容易發(fā)生整體剪切破壞的地基土類型一般有較為密實的粉土、粘性土和砂土，下面根據(jù)這幾種土的內(nèi)摩擦角按照上述原理，計算出安全距離見表1。

表1 不同地基土體的安全距離表

5 結(jié)語

工程實踐中，主樓施工完畢后，在主樓周邊開挖附樓或地下車庫的基坑時，需根據(jù)地基土體類型的不同，計算出距離主樓的安全距離，在該范圍內(nèi)開挖基坑時，需采用必要的措施，以確保主樓地基的安全。

本文對裙房基坑開挖時與主樓的安全距離的探討是基于線性關(guān)系，進(jìn)一步的工作還可以利用有限元等數(shù)值模擬的手段，模擬出更為真實，更切合實際情況的工況，以期得出更為精確的結(jié)論。

[1] 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 肖仁成，俞 曉.土力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社，2006.

[3] GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)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

杜延華(1980- )，男，工程師，注冊巖土工程師； 李冰冰(1982- )，女，碩士，工程師

TU463

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