.上海地基处理(上海勘察设计志)第一节天然地基上海地区地基土为松软土，形成年代较新，固结度低，土质软弱，土层呈带状分布，有一定规律。解放前，建筑物大都是23层的普通民宅，高层建筑不多，大型工业建筑也较少，因此采用天然地基较多，地基的容许承载力，传统采用每平方米8吨（80千帕），有“老8吨”的习惯用法，很多3层及3层以上的建筑采用木桩。解放后，上海岩土工程技术有很大发展，对全市的地质勘察资料进行了汇总和分析，从承载力和沉降变形两个方面进行分析研究，使天然地基的合理利用达到较高水平，6层以下住宅等民用建筑大部分不打桩，节约了大量资金和材料。 19581960年，上海市城建局勘察总队副队长孙更生组织全市大部分勘察单位，进行了33个城乡规划地区的工程地质普查，共打钻孔约2000个，取土样2万个，进行室内土工试验资料的相关关系分析，发现各土层的固结快剪C、ø值和压缩模量E1-2与土的类别和孔隙比有较好的关系，从而编制了统计值表格，列为1963年上海地基基础设计规范（试行）附件，两次再版中仍然保留。由于软粘土中往往夹有粉砂薄层，固结快剪的C、ø值不甚稳定，有时统计值反而更为合理。同时编制的110000工程地质图集，以地基容许承载力为主，划分小区，有分区工程地质剖面和土工指标统计值，并标明钻孔位置、暗浜位置、试桩和载荷试验位置图，还圈出可能产生流砂的地区和可利用的桩基持力层的埋深等，内容较为丰富，根据各区的不同地质条件，地基土的容许承载力范围为714吨/平方米（70140千帕），有的地区容许承载力由传统的“老8吨”提高到1314吨/平方米（130140千帕）。 19601967年，上海民用院按照工程地质图集提供了700多项中小型工程的勘察报告，以后调查了数十幢按图采用地基容许承载力的住宅，平均沉降量为1020厘米，未发现因不均匀沉降而发生裂缝。1984年，上海地矿局勘察公司、上海勘察院、三航院勘察处等单位，汇总上海地区土层分布规律，结合土层的地质成因，土的工程分类和分布情况，汇总成上海市地基土层次名称表，按垂直向分布和地质时代及成因类型，野外鉴别特征，给予地层编号，改变了过去地层编号混乱情况，对岩土工程人员不论勘察、设计和施工都提供了方便。如号土是作为天然地基持力层的褐黄色粉质粘土，而号土则是晚更新世Q4 3的暗绿色、草黄色的粘性土，是上海地质的重要标志层。上海地区如无地震液化问题，六层的住宅都采用天然地基，不采用桩基，由于上部结构采用了抗裂措施，防止了上部结构的开裂。 天然地基的较大沉降量，是上海软土地基的一个特点。在采用一般结构形式、基础压力和施工方法，特别是采用一般加荷速率的情况下，建筑物有较大的沉降和一定程度的不均匀沉降，但不会发生地基的破坏。1963年，地基规范编制组曾对百余幢建筑物的沉降观测资料进行统计，平均沉降量为：砖承重结构1040厘米，单层排架结构2050厘米，多层框架结构1530厘米，箱形基础15160厘米，尽管沉降量较大，但并未影响建筑物的安全使用。箱形基础是天然地基的另一种形式。有的建筑物超过67层，甚至达到12层左右，由于地基承受的荷载较大，或是由于人防的要求，采用了箱形基础。较为典型的是中苏友好大厦（现上海展览中心）中央大厅箱形基础的沉降情况。该馆由苏联专家设计，采用的基底总压力为130千帕（13吨/平方米），未作沉降验算，由于箱基的宽度较大，受影响的压缩层较深，因此产生了过大的沉降量。完工后11年，累计沉降量达1.6米（90年代已超过2米），相对倾斜为0.44%，平均沉降速率在施工期间为5.4毫米/日，3年减至0.1毫米/日，但仍持续发生沉降。尽管沉降量很大，邻近地表没有发生隆起现象，但给使用和相邻建筑带来不良影响，由于中央大厅沉降过大，地坪标高反比两侧展览厅为低，已建的阶梯只得废弃重铺。由于沉降过大，把贴邻的条形基础带着下沉，使相邻建筑严重开裂，不得不进行加固。 从1974年起，建设部建筑科学研究院地基所、华东工业院和同济大学岩土工程系（现地下建筑与工程系）、上海市政工程研究所等单位在康乐大楼、华盛大楼、胸科医院大楼和四平大楼等建筑物的箱形基础内，埋设沉降观测标，土压力盒和钢筋应力计等进行原位观测，积累了工程经验。为了研究轻型井点降水条件下埋深较大的箱形基础地基变形规律，在康乐大楼和四平大楼两个工程中埋设一般沉降标和回弹标，在华盛大楼和胸科医院大楼两个工程中，还埋设了分层标；并由同济大学土工试验室在室内用固结仪按5个阶段（降水预压基坑开挖基础施工停止降水上部结构施工和使用）的地基受力状态，进行压缩和回弹试验。在华盛大楼，胸科大楼和四平大楼3个工程的基础底面，还埋设了渗压计观测地下水浮力的大小，并研究基底压力是否对浮力有影响，通过实测资料得出结论：地下水的浮力是客观存在的，基底浮力的大小，取决于地下水位的高低，与基底压力增大无关，考虑按全部浮力计算基底的有效压力，可以充分挖掘地基的潜在能力，降低基础造价，胸科医院大楼按此原则计算，取得很好效果，大楼使用正常。由此，70年代上海自行设计施工的箱形基础，一般沉降量控制在2030厘米以内，竣工后使用正常，没有发生过量沉降。 在深基础方面，上海也取得许多重大成果，1970年，华东电力院设计的高桥半地下式热电厂，采用直径68米，高28.5米，面积为3630平方米的圆形钢筋混凝土沉井结构，是当时国内最大的沉井，获全国和上海市科学大会成果奖。 第二节桩基础上海地区由于浅部地层软弱，承载力较低，天然地基变形量大，因此荷重较大，对变形要求较严的建筑物，大量采用桩基础（摩擦桩）。新中国成立前建造的5层以上的房屋，大多采用木桩，长度从几米到几十米不等。国际饭店下的洋松桩长达39.8米。有些建筑物基础下采用组合桩，通常的做法是地下水位以下打入木桩，顶部接一段混凝土灌注桩，如衡山宾馆、电管局大楼、长江公寓、闸北电厂A站等均采用这种组桩。也有一些房屋基础下采用单打沉管灌注桩。新中国建立后木材供应紧张，50年代曾大量采用单打沉管灌注桩，由于施工期间连续沉桩产生的挤土作用，使未达到强度要求的邻近桩受挤压后产生桩身移位、折断。或因施工管理不善，桩身产生缩颈现象。因此，这种桩型到70年代时基本废弃不用。 在较长一段时间内，上海地区的桩基础，以钢筋混凝土预制桩占主导地位。预制桩成本较低，质量控制较为可靠，施工周期较短，在各种不同的桩型中占有很大优势，至8090年代，仍是广泛应用的桩型。由于高层建筑、大型厂房、高炉、大桥等的建造，对桩基的承载能力和地基的变形提出了更高要求，于是很多工程引进了钢管桩，预应力混凝土桩也普遍使用。市区密集建筑群中打桩产生的一系列问题，又使钻孔灌注桩得到重视。1985年，三航局预制厂从日本引进了高强度预应力混凝土管桩（PHC桩）生产流水线以后，第20冶金工业公司预制厂又自行设计了同类型的生产流水线，这种桩能部分取代钢管桩，已在上海大剧院等工程中得到应用，并供应香港、澳门地区。在桩基持力层选择方面，80年代以前，由于锤击能量的限制，大多以暗绿色粘性土层作为理想的桩基持力层。80年代后，柴油打桩锤的广泛使用，给桩基持力层的选择，提供了更大的余地，以号粉砂土、号砂性土作为桩基持力层的工程已有不少。 一、钢筋混凝土预制桩 从50年代开始到1977年以前，钢筋混凝土预制桩是桩基的一种主要形式。5060年代，除上海重型机器厂的万吨水压机和铸钢车间曾用过43米的长桩外，桩长多数在2426米之间，以暗绿色粘性土作为持力层，设计单桩承载力为600800千牛（6080吨）。70年代后期开始，上海各类高层建筑不断兴建，预制桩也有了很大发展。l980年起，钢筋混凝土长桩长达45米，开始用于上海宾馆，后在电信大楼、华亭宾馆工程相继采用，利用号粉土或粉砂作为桩基持力层，提高单桩承载力，减少建筑物沉降，取得显著的社会经济效益，使上海桩基础发展到一个新的水平。在暗绿色粘性土层或第一砂层缺失或很薄，或下卧层较软弱的区域，建造30层以上的高层建筑，为控制沉降量，也有采用更长桩的，如华东工业院设计的虹桥宾馆和陆家宅沪办大楼（联合大厦），桩长均达60米。90年代以来，超过100米的超高层的勘探，深度都要达到第层粉细砂（上海的第2砂层）以内一定深度，是研究第2砂层作为桩基持力层可能性的依据。 上海地区采用的预制方桩，截面边长为2050厘米，也有少数采用边长60厘米的，长度为560米，在工厂或施工现场预制，运输、堆放均较方便，由于桩身质量容易得到保证，承载力较高，耐久性较好，现有的沉桩机械型号齐全，施工便利，工期短，费用较其他桩型便宜，尤其是多年实践积累了较为成熟的经验，到1995年，预制桩仍在上海地区得到广泛使用。 预制桩的制作技术，多年来有很大改进，初期木材和劳动力消耗多，1956年，首先在江南造船厂1号万吨级船台工程中，改用重叠法密肋形浇筑，压缩了制桩场地，节约了木模、人工，提高了制桩速度，这项制桩技术，以后在全国推广，成效显著。 预制桩可以分节制造，分节施工，接桩原来采用钢桩帽电焊办法。1972年，经有关设计、施工单位合作研制，采用硫磺胶泥锚接法获得成功。经多年工程实践，该项工艺在严格保证操作质量前提下，能够安全地承受锤击施工应力，从1975年开始，用于多节预制桩工程，比焊接费用可节约70%左右。80年代后期起，由于对桩基承载力的要求有所提高，加之硫磺胶泥的质量控制等因素，这种接头已很少采用。 在打桩设备方面，新中国建立前，桩基施工设备十分落后，全市仅有2台重7吨的蒸汽锤，大部分是蒸汽或电动落锤，甚至还有用原始的石硪或铸铁落锤，采用人工提升脱钩打桩。1958年起，桩基任务增加，于是加工制造了一批蒸汽打桩机械，锤重最大为10吨。在1977年以前，基本上都是靠蒸汽锤打桩。1978年宝钢工程开工后，引进了37.2吨的柴油锤和履带式桩机。以后发展到引进日本的8吨锤和联邦德国可调节冲击能量的D60、D62等更为先进的柴油锤。上海工程机械厂在引进德国技术的基础上，已能生产D型系列的柴油锤。80年代开始，蒸汽锤已被淘汰，柴油锤普遍使用。进入90年代，上海第三航务工程局又引进了英国的高能量液压锤（ZHA-30型），已在金茂大厦工程中应用。 在港区改造中，1965年率先采用压桩施工，设备能力为150吨和80吨两种，到90年代，已经发展到300吨到500吨。1972年开始，将压桩使用于桩长约20米的许多工业和民用建筑工程，1986年上海勘察院在金山水泥厂施工的71米长静压桩达到10001200吨。近年来500吨的压桩机可以压入桩长达38米，进入号粉性土，应用在上海龙华鑫隆花园2幢24层的住宅楼。压桩施工具有无噪音、无振动、对周围环境影响较小等优点，但受到设备能力的限制，存在不能穿透较厚的砂土或粉土层的局限性。 二、钻孔灌注桩 60年代初，上海已采用钻孔灌注桩，建造了一些市区、近郊的桥梁，当时采用人工推磨并出土的大锅锥，逐步由泥浆护壁发展到清水护壁（利用孔内粘土自然造浆），以保持孔内水位，防止潜蚀和塌孔。1965年，上钢三厂3号转炉改建工程曾做过钻孔灌注桩试验，但与预制打入桩对比，因承载力偏低而放弃使用。 1975年开始建造的公交公司电车修配厂，又一次进行了钻孔灌注桩的试验，采用潜水电钻成孔，桩的设计直径为600毫米，入土深度25.8米，试桩极限承载力9801078千牛，此值明显偏低，原因是没有做好清孔措施，桩底淤土沉积达0.81.0米。 1981年，色织四厂综合楼改造，考虑打桩对邻近建筑物的危害，决定选用钻孔灌注桩方案，2根试桩（直径800毫米，深32米）承载力为19602136千牛，极限侧摩阻力和端承力与电车修配厂试桩结果相似。1983年，上海基础公司从联邦德国引进一台NVC120/2型成桩机，可施工900毫米的贝诺托（Benoto）桩，以后在上海雁荡公寓、混凝土二分厂及中山北路立交