上海地基處理(上海勘察設(shè)計(jì)志)

上海地基處理(上?？辈煸O(shè)計(jì)志)第一節(jié)天然地基上海地區(qū)地基土為松軟土，形成年代較新，固結(jié)度低，土質(zhì)軟弱，土層呈帶狀分布，有一定規(guī)律。解放前，建筑物大都是23層的普通民宅，高層建筑不多，大型工業(yè)建筑也較少，因此采用天然地基較多，地基的容許承載力，傳統(tǒng)采用每平方米8噸（80千帕），有“老8噸”的習(xí)慣用法，很多3層及3層以上的建筑采用木樁。解放后，上海巖土工程技術(shù)有很大發(fā)展，對(duì)全市的地質(zhì)勘察資料進(jìn)行了匯總和分析，從承載力和沉降變形兩個(gè)方面進(jìn)行分析研究，使天然地基的合理利用達(dá)到較高水平，6層以下住宅等民用建筑大部分不打樁，節(jié)約了大量資金和材料。 19581960年，上海市城建局勘察總隊(duì)副隊(duì)長孫更生組織全市大部分勘察單位，進(jìn)行了33個(gè)城鄉(xiāng)規(guī)劃地區(qū)的工程地質(zhì)普查，共打鉆孔約2000個(gè)，取土樣2萬個(gè)，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)資料的相關(guān)關(guān)系分析，發(fā)現(xiàn)各土層的固結(jié)快剪C、ø值和壓縮模量E1-2與土的類別和孔隙比有較好的關(guān)系，從而編制了統(tǒng)計(jì)值表格，列為1963年上海地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）附件，兩次再版中仍然保留。由于軟粘土中往往夾有粉砂薄層，固結(jié)快剪的C、ø值不甚穩(wěn)定，有時(shí)統(tǒng)計(jì)值反而更為合理。同時(shí)編制的110000工程地質(zhì)圖集，以地基容許承載力為主，劃分小區(qū)，有分區(qū)工程地質(zhì)剖面和土工指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值，并標(biāo)明鉆孔位置、暗浜位置、試樁和載荷試驗(yàn)位置圖，還圈出可能產(chǎn)生流砂的地區(qū)和可利用的樁基持力層的埋深等，內(nèi)容較為豐富，根據(jù)各區(qū)的不同地質(zhì)條件，地基土的容許承載力范圍為714噸/平方米（70140千帕），有的地區(qū)容許承載力由傳統(tǒng)的“老8噸”提高到1314噸/平方米（130140千帕）。 19601967年，上海民用院按照工程地質(zhì)圖集提供了700多項(xiàng)中小型工程的勘察報(bào)告，以后調(diào)查了數(shù)十幢按圖采用地基容許承載力的住宅，平均沉降量為1020厘米，未發(fā)現(xiàn)因不均勻沉降而發(fā)生裂縫。1984年，上海地礦局勘察公司、上?？辈煸?、三航院勘察處等單位，匯總上海地區(qū)土層分布規(guī)律，結(jié)合土層的地質(zhì)成因，土的工程分類和分布情況，匯總成上海市地基土層次名稱表，按垂直向分布和地質(zhì)時(shí)代及成因類型，野外鑒別特征，給予地層編號(hào)，改變了過去地層編號(hào)混亂情況，對(duì)巖土工程人員不論勘察、設(shè)計(jì)和施工都提供了方便。如號(hào)土是作為天然地基持力層的褐黃色粉質(zhì)粘土，而號(hào)土則是晚更新世Q4 3的暗綠色、草黃色的粘性土，是上海地質(zhì)的重要標(biāo)志層。上海地區(qū)如無地震液化問題，六層的住宅都采用天然地基，不采用樁基，由于上部結(jié)構(gòu)采用了抗裂措施，防止了上部結(jié)構(gòu)的開裂。 天然地基的較大沉降量，是上海軟土地基的一個(gè)特點(diǎn)。在采用一般結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)壓力和施工方法，特別是采用一般加荷速率的情況下，建筑物有較大的沉降和一定程度的不均勻沉降，但不會(huì)發(fā)生地基的破壞。1963年，地基規(guī)范編制組曾對(duì)百余幢建筑物的沉降觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均沉降量為：磚承重結(jié)構(gòu)1040厘米，單層排架結(jié)構(gòu)2050厘米，多層框架結(jié)構(gòu)1530厘米，箱形基礎(chǔ)15160厘米，盡管沉降量較大，但并未影響建筑物的安全使用。箱形基礎(chǔ)是天然地基的另一種形式。有的建筑物超過67層，甚至達(dá)到12層左右，由于地基承受的荷載較大，或是由于人防的要求，采用了箱形基礎(chǔ)。較為典型的是中蘇友好大廈（現(xiàn)上海展覽中心）中央大廳箱形基礎(chǔ)的沉降情況。該館由蘇聯(lián)專家設(shè)計(jì)，采用的基底總壓力為130千帕（13噸/平方米），未作沉降驗(yàn)算，由于箱基的寬度較大，受影響的壓縮層較深，因此產(chǎn)生了過大的沉降量。完工后11年，累計(jì)沉降量達(dá)1.6米（90年代已超過2米），相對(duì)傾斜為0.44%，平均沉降速率在施工期間為5.4毫米/日，3年減至0.1毫米/日，但仍持續(xù)發(fā)生沉降。盡管沉降量很大，鄰近地表沒有發(fā)生隆起現(xiàn)象，但給使用和相鄰建筑帶來不良影響，由于中央大廳沉降過大，地坪標(biāo)高反比兩側(cè)展覽廳為低，已建的階梯只得廢棄重鋪。由于沉降過大，把貼鄰的條形基礎(chǔ)帶著下沉，使相鄰建筑嚴(yán)重開裂，不得不進(jìn)行加固。 從1974年起，建設(shè)部建筑科學(xué)研究院地基所、華東工業(yè)院和同濟(jì)大學(xué)巖土工程系（現(xiàn)地下建筑與工程系）、上海市政工程研究所等單位在康樂大樓、華盛大樓、胸科醫(yī)院大樓和四平大樓等建筑物的箱形基礎(chǔ)內(nèi)，埋設(shè)沉降觀測(cè)標(biāo)，土壓力盒和鋼筋應(yīng)力計(jì)等進(jìn)行原位觀測(cè)，積累了工程經(jīng)驗(yàn)。為了研究輕型井點(diǎn)降水條件下埋深較大的箱形基礎(chǔ)地基變形規(guī)律，在康樂大樓和四平大樓兩個(gè)工程中埋設(shè)一般沉降標(biāo)和回彈標(biāo)，在華盛大樓和胸科醫(yī)院大樓兩個(gè)工程中，還埋設(shè)了分層標(biāo)；并由同濟(jì)大學(xué)土工試驗(yàn)室在室內(nèi)用固結(jié)儀按5個(gè)階段（降水預(yù)壓基坑開挖基礎(chǔ)施工停止降水上部結(jié)構(gòu)施工和使用）的地基受力狀態(tài)，進(jìn)行壓縮和回彈試驗(yàn)。在華盛大樓，胸科大樓和四平大樓3個(gè)工程的基礎(chǔ)底面，還埋設(shè)了滲壓計(jì)觀測(cè)地下水浮力的大小，并研究基底壓力是否對(duì)浮力有影響，通過實(shí)測(cè)資料得出結(jié)論：地下水的浮力是客觀存在的，基底浮力的大小，取決于地下水位的高低，與基底壓力增大無關(guān)，考慮按全部浮力計(jì)算基底的有效壓力，可以充分挖掘地基的潛在能力，降低基礎(chǔ)造價(jià)，胸科醫(yī)院大樓按此原則計(jì)算，取得很好效果，大樓使用正常。由此，70年代上海自行設(shè)計(jì)施工的箱形基礎(chǔ)，一般沉降量控制在2030厘米以內(nèi)，竣工后使用正常，沒有發(fā)生過量沉降。 在深基礎(chǔ)方面，上海也取得許多重大成果，1970年，華東電力院設(shè)計(jì)的高橋半地下式熱電廠，采用直徑68米，高28.5米，面積為3630平方米的圓形鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的沉井，獲全國和上海市科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)。 第二節(jié)樁基礎(chǔ)上海地區(qū)由于淺部地層軟弱，承載力較低，天然地基變形量大，因此荷重較大，對(duì)變形要求較嚴(yán)的建筑物，大量采用樁基礎(chǔ)（摩擦樁）。新中國成立前建造的5層以上的房屋，大多采用木樁，長度從幾米到幾十米不等。國際飯店下的洋松樁長達(dá)39.8米。有些建筑物基礎(chǔ)下采用組合樁，通常的做法是地下水位以下打入木樁，頂部接一段混凝土灌注樁，如衡山賓館、電管局大樓、長江公寓、閘北電廠A站等均采用這種組樁。也有一些房屋基礎(chǔ)下采用單打沉管灌注樁。新中國建立后木材供應(yīng)緊張，50年代曾大量采用單打沉管灌注樁，由于施工期間連續(xù)沉樁產(chǎn)生的擠土作用，使未達(dá)到強(qiáng)度要求的鄰近樁受擠壓后產(chǎn)生樁身移位、折斷?；蛞蚴┕す芾聿簧?，樁身產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象。因此，這種樁型到70年代時(shí)基本廢棄不用。 在較長一段時(shí)間內(nèi)，上海地區(qū)的樁基礎(chǔ)，以鋼筋混凝土預(yù)制樁占主導(dǎo)地位。預(yù)制樁成本較低，質(zhì)量控制較為可靠，施工周期較短，在各種不同的樁型中占有很大優(yōu)勢(shì)，至8090年代，仍是廣泛應(yīng)用的樁型。由于高層建筑、大型廠房、高爐、大橋等的建造，對(duì)樁基的承載能力和地基的變形提出了更高要求，于是很多工程引進(jìn)了鋼管樁，預(yù)應(yīng)力混凝土樁也普遍使用。市區(qū)密集建筑群中打樁產(chǎn)生的一系列問題，又使鉆孔灌注樁得到重視。1985年，三航局預(yù)制廠從日本引進(jìn)了高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁）生產(chǎn)流水線以后，第20冶金工業(yè)公司預(yù)制廠又自行設(shè)計(jì)了同類型的生產(chǎn)流水線，這種樁能部分取代鋼管樁，已在上海大劇院等工程中得到應(yīng)用，并供應(yīng)香港、澳門地區(qū)。在樁基持力層選擇方面，80年代以前，由于錘擊能量的限制，大多以暗綠色粘性土層作為理想的樁基持力層。80年代后，柴油打樁錘的廣泛使用，給樁基持力層的選擇，提供了更大的余地，以號(hào)粉砂土、號(hào)砂性土作為樁基持力層的工程已有不少。 一、鋼筋混凝土預(yù)制樁 從50年代開始到1977年以前，鋼筋混凝土預(yù)制樁是樁基的一種主要形式。5060年代，除上海重型機(jī)器廠的萬噸水壓機(jī)和鑄鋼車間曾用過43米的長樁外，樁長多數(shù)在2426米之間，以暗綠色粘性土作為持力層，設(shè)計(jì)單樁承載力為600800千牛（6080噸）。70年代后期開始，上海各類高層建筑不斷興建，預(yù)制樁也有了很大發(fā)展。l980年起，鋼筋混凝土長樁長達(dá)45米，開始用于上海賓館，后在電信大樓、華亭賓館工程相繼采用，利用號(hào)粉土或粉砂作為樁基持力層，提高單樁承載力，減少建筑物沉降，取得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，使上海樁基礎(chǔ)發(fā)展到一個(gè)新的水平。在暗綠色粘性土層或第一砂層缺失或很薄，或下臥層較軟弱的區(qū)域，建造30層以上的高層建筑，為控制沉降量，也有采用更長樁的，如華東工業(yè)院設(shè)計(jì)的虹橋賓館和陸家宅滬辦大樓（聯(lián)合大廈），樁長均達(dá)60米。90年代以來，超過100米的超高層的勘探，深度都要達(dá)到第層粉細(xì)砂（上海的第2砂層）以內(nèi)一定深度，是研究第2砂層作為樁基持力層可能性的依據(jù)。 上海地區(qū)采用的預(yù)制方樁，截面邊長為2050厘米，也有少數(shù)采用邊長60厘米的，長度為560米，在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，運(yùn)輸、堆放均較方便，由于樁身質(zhì)量容易得到保證，承載力較高，耐久性較好，現(xiàn)有的沉樁機(jī)械型號(hào)齊全，施工便利，工期短，費(fèi)用較其他樁型便宜，尤其是多年實(shí)踐積累了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，到1995年，預(yù)制樁仍在上海地區(qū)得到廣泛使用。 預(yù)制樁的制作技術(shù)，多年來有很大改進(jìn)，初期木材和勞動(dòng)力消耗多，1956年，首先在江南造船廠1號(hào)萬噸級(jí)船臺(tái)工程中，改用重疊法密肋形澆筑，壓縮了制樁場(chǎng)地，節(jié)約了木模、人工，提高了制樁速度，這項(xiàng)制樁技術(shù)，以后在全國推廣，成效顯著。 預(yù)制樁可以分節(jié)制造，分節(jié)施工，接樁原來采用鋼樁帽電焊辦法。1972年，經(jīng)有關(guān)設(shè)計(jì)、施工單位合作研制，采用硫磺膠泥錨接法獲得成功。經(jīng)多年工程實(shí)踐，該項(xiàng)工藝在嚴(yán)格保證操作質(zhì)量前提下，能夠安全地承受錘擊施工應(yīng)力，從1975年開始，用于多節(jié)預(yù)制樁工程，比焊接費(fèi)用可節(jié)約70%左右。80年代后期起，由于對(duì)樁基承載力的要求有所提高，加之硫磺膠泥的質(zhì)量控制等因素，這種接頭已很少采用。 在打樁設(shè)備方面，新中國建立前，樁基施工設(shè)備十分落后，全市僅有2臺(tái)重7噸的蒸汽錘，大部分是蒸汽或電動(dòng)落錘，甚至還有用原始的石硪或鑄鐵落錘，采用人工提升脫鉤打樁。1958年起，樁基任務(wù)增加，于是加工制造了一批蒸汽打樁機(jī)械，錘重最大為10噸。在1977年以前，基本上都是靠蒸汽錘打樁。1978年寶鋼工程開工后，引進(jìn)了37.2噸的柴油錘和履帶式樁機(jī)。以后發(fā)展到引進(jìn)日本的8噸錘和聯(lián)邦德國可調(diào)節(jié)沖擊能量的D60、D62等更為先進(jìn)的柴油錘。上海工程機(jī)械廠在引進(jìn)德國技術(shù)的基礎(chǔ)上，已能生產(chǎn)D型系列的柴油錘。80年代開始，蒸汽錘已被淘汰，柴油錘普遍使用。進(jìn)入90年代，上海第三航務(wù)工程局又引進(jìn)了英國的高能量液壓錘（ZHA-30型），已在金茂大廈工程中應(yīng)用。 在港區(qū)改造中，1965年率先采用壓樁施工，設(shè)備能力為150噸和80噸兩種，到90年代，已經(jīng)發(fā)展到300噸到500噸。1972年開始，將壓樁使用于樁長約20米的許多工業(yè)和民用建筑工程，1986年上海勘察院在金山水泥廠施工的71米長靜壓樁達(dá)到10001200噸。近年來500噸的壓樁機(jī)可以壓入樁長達(dá)38米，進(jìn)入號(hào)粉性土，應(yīng)用在上海龍華鑫隆花園2幢24層的住宅樓。壓樁施工具有無噪音、無振動(dòng)、對(duì)周圍環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，但受到設(shè)備能力的限制，存在不能穿透較厚的砂土或粉土層的局限性。 二、鉆孔灌注樁 60年代初，上海已采用鉆孔灌注樁，建造了一些市區(qū)、近郊的橋梁，當(dāng)時(shí)采用人工推磨并出土的大鍋錐，逐步由泥漿護(hù)壁發(fā)展到清水護(hù)壁（利用孔內(nèi)粘土自然造漿），以保持孔內(nèi)水位，防止?jié)撐g和塌孔。1965年，上鋼三廠3號(hào)轉(zhuǎn)爐改建工程曾做過鉆孔灌注樁試驗(yàn)，但與預(yù)制打入樁對(duì)比，因承載力偏低而放棄使用。 1975年開始建造的公交公司電車修配廠，又一次進(jìn)行了鉆孔灌注樁的試驗(yàn)，采用潛水電鉆成孔，樁的設(shè)計(jì)直徑為600毫米，入土深度25.8米，試樁極限承載力9801078千牛，此值明顯偏低，原因是沒有做好清孔措施，樁底淤土沉積達(dá)0.81.0米。 1981年，色織四廠綜合樓改造，考慮打樁對(duì)鄰近建筑物的危害，決定選用鉆孔灌注樁方案，2根試樁（直徑800毫米，深32米）承載力為19602136千牛，極限側(cè)摩阻力和端承力與電車修配廠試樁結(jié)果相似。1983年，上?；A(chǔ)公司從聯(lián)邦德國引進(jìn)一臺(tái)NVC120/2型成樁機(jī)，可施工900毫米的貝諾托（Benoto）樁，以后在上海雁蕩公寓、混凝土二分廠及中山北路立交橋作過9根試驗(yàn)樁，靜載試驗(yàn)做得比較完整的有6根。以后基礎(chǔ)公司采取了向樁底周圍壓漿等措施，取得較好效果，但因成孔機(jī)械需要進(jìn)口，成孔后尚需采取附加措施，降低了貝諾托樁的使用價(jià)值。 1983年，上海市機(jī)械化施工公司與中船勘察院聯(lián)合進(jìn)行凹凸形鉆孔灌注樁的研究試驗(yàn)，獲得了成功。這種樁的施工工藝特點(diǎn)，為孔壁呈明顯的凹凸形，采用二次清孔措施，減少了孔底沉淤，在澆搗水下混凝土?xí)r，用首罐混凝土量集中在大漏斗中，以沖擊清除部分孔底殘余沉淤等多項(xiàng)措施，使樁的垂直極限承載力得到提高。 隨著市區(qū)建設(shè)和改造的步伐加快，在建筑物密集地區(qū)打樁施工對(duì)周圍環(huán)境的影響和危害日益嚴(yán)重，鉆孔灌注樁則無擠土、無振動(dòng)、無噪聲，成為取代打入樁的重要樁型，應(yīng)用日益廣泛。90年代以來，房屋建筑的鉆孔灌注樁直徑從600毫米、800毫米擴(kuò)大為1000毫米、1200毫米甚至更大。橋梁地基早在70年代就采用11.5米大直徑鉆孔灌注樁，如松浦大橋引橋，樁的直徑為1.5米，長度50米達(dá)到上海的第2砂層（號(hào)土）。1988年，中國建筑西南勘察院承擔(dān)了上海恒豐大樓的鉆孔灌注樁施工任務(wù)，該大樓為2幢毗鄰的33層蝶形公寓，鉆孔灌注樁樁徑850毫米、樁長75米，為當(dāng)時(shí)上海市內(nèi)樁身最長的鉆孔灌注樁工程。90年代初，海侖賓館、新世界商場(chǎng)、京城大廈等工程，鉆孔灌注樁均達(dá)地面下73米，海侖賓館建成后，沉降量不超過5厘米。三、鋼管樁和H型鋼樁 鋼管樁具有強(qiáng)度高、擠土量小、裁接方便，貫入性能好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，消耗大量鋼材。因此，只能在軟土分布深度大的重大工程項(xiàng)目中應(yīng)用。 70年代中期，鋼管樁開始在石化總廠碼頭使用。70年代末，寶鋼開始建設(shè)，外徑609.6毫米的鋼管樁被大量使用，寶鋼一、二期工程共約打入6萬余根，30余萬米，計(jì)39萬噸各種規(guī)格的鋼管樁。通過寶鋼工程的大量使用，鋼管樁的優(yōu)越性得到了肯定。以后，上海的寶鋼電廠、石洞口電廠、華能上海石洞口第二電廠、外高橋電廠等大型電廠，南浦大橋、楊浦大橋和徐浦大橋，以及許多高層建筑都采用了鋼管樁，88層的金茂大廈采用直徑912毫米的鋼管樁，打入深度達(dá)83米，可稱“上海之最”。 上海從事巖土工程的工程技術(shù)人員，在鋼管樁的應(yīng)用方面做出了許多貢獻(xiàn)，寶鋼設(shè)計(jì)院和寶鋼顧問委員會(huì)的專家，曾對(duì)鋼管樁做過廣泛的研究、試驗(yàn)和理論分析，對(duì)于鋼管樁的承載能力、土芯閉塞效應(yīng)、負(fù)摩阻力和樁頂位移等方面，結(jié)合上海的地質(zhì)條件，提出了切合實(shí)際的設(shè)計(jì)方法。華東電力院為在大型電廠中應(yīng)用鋼管樁，曾做過大量的試驗(yàn)研究和分析，特別是在北侖港電廠做過2根直徑609.6毫米11毫米、長45米的閉口鋼管樁的堆載負(fù)摩擦試驗(yàn)，采用瑞士生產(chǎn)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)測(cè)量樁身應(yīng)變，獲得了樁身負(fù)摩擦力的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為堆煤場(chǎng)地基處理節(jié)約了大量工程費(fèi)用。1989年，在外高橋電廠進(jìn)行了規(guī)模很大的試樁，樁身上貼了電阻應(yīng)變片，區(qū)分樁側(cè)摩阻和樁端阻力，在此基礎(chǔ)上確定了樁基持力層位置和單樁承載力，修正了可行性研究時(shí)確定的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，僅樁基一項(xiàng)，節(jié)約8000萬元。 H型鋼樁在國外應(yīng)用甚廣，與鋼管樁相比，沉樁阻力小，擠土量也小，穿透能力強(qiáng)，由于一次軋制成型，成本較低，運(yùn)輸、儲(chǔ)存均較方便，缺點(diǎn)是相同材料用量下斷面尺寸較小，側(cè)壁摩阻力較鋼管樁為小，樁入土較深時(shí)沉樁易發(fā)生屈折。 80年代，上海引進(jìn)了盧森堡的H型鋼，曾由上海基礎(chǔ)公司特種基礎(chǔ)研究所和上?？辈煸汉献鳎诤鐦蜷_發(fā)區(qū)的蓮花大廈做過試樁。1988年，又由三航局科研所在太陽廣場(chǎng)兩幢30層大廈中進(jìn)行了試驗(yàn)，成功地作為大廈樁基礎(chǔ)使用。第三節(jié)地基處理新中國建立以來，上海的地基基礎(chǔ)處理技術(shù)，在工業(yè)和民用建筑中，都取得了很大進(jìn)步。人工處理地基在全市采用較多的有：振沖碎石樁和擠密碎石樁、短樁處理局部暗浜和填土、充水預(yù)壓、擠密砂樁、樹根樁、錨桿壓糾偏、強(qiáng)夯、旋噴和粉煤灰墊層等。各種不同的地基處理方法，都有其適用性，上海地區(qū)在具體應(yīng)用時(shí)，結(jié)合地質(zhì)條件和建筑物的特點(diǎn)，積累許多經(jīng)驗(yàn)，為工程建設(shè)節(jié)約了大量費(fèi)用。一、振沖法 1981年開始，在海潮路多層住宅、閔行東風(fēng)新村、南市水廠等8項(xiàng)工程中先后采用振沖法。加固后地基容許承載力可提高約90%，加固深度一般為10米，最大深度18米，平面置換率約20%左右，樁的直徑80厘米，振沖加固適用于砂土地基。對(duì)于軟粘土只能起置換作用，場(chǎng)地排污影響環(huán)境，樁間土的結(jié)構(gòu)受到破壞，強(qiáng)度降低，因此效果不理想。1984年，10層的田林賓館采用振沖碎石樁加固地基，由于土層軟弱，施工下料未能滿足設(shè)計(jì)要求，發(fā)生超量沉降，造成房屋傾斜和裂縫，但地基土并未產(chǎn)生塑流破壞，因此在上部結(jié)構(gòu)經(jīng)過處理后，并未影響使用。自從發(fā)生這一事故后，上海地區(qū)對(duì)振沖碎石樁的試驗(yàn)，采取極為慎重的態(tài)度，在市區(qū)因排污困難，石料較貴，故較少采用，但對(duì)處理振動(dòng)液化，是可靠和有把握的。 擠密碎石樁，加空壓機(jī)振沖解決了管內(nèi)投料，曾在石化總廠陳山4只5萬噸級(jí)油罐基礎(chǔ)中應(yīng)用，最大沉降1米（充水預(yù)壓），樁長20米。 二、擠密砂樁 1959年，上海重型機(jī)器廠鑄鋼車間樁基的荷重很大，對(duì)沉降和不均勻沉降有嚴(yán)格的要求，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)專家提出采用擠密砂樁進(jìn)行地基加固，由于上海地區(qū)缺乏經(jīng)驗(yàn)，組織了面積為12米17米的大型試驗(yàn)，采取復(fù)打方法使砂樁直徑達(dá)到60厘米，樁距為110厘米，加固深度為20米，共打入202根砂樁，并在加固范圍內(nèi)鋪了50厘米厚的砂墊層，以利排水。打砂樁后，地表向上隆起，加固中心最大值竟達(dá)139厘米，表明地基土遭到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)。實(shí)地試驗(yàn)表明，地基土的強(qiáng)度和變形雖然得到一定的改善，但未能達(dá)到預(yù)期的效果，沉降量仍較大。經(jīng)過比較，最后否定了砂樁加固地基的方案。 1978年，寶鋼礦石堆場(chǎng)采用擠密砂樁加固地基。該堆場(chǎng)占地面積38萬平方米，堆料面積27萬平方米，礦石最大設(shè)計(jì)堆載為32.5噸/平方米。為了取得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在堆場(chǎng)區(qū)進(jìn)行了加固堆土試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)面積為50米50米，打入兩種規(guī)格的擠密砂樁：密樁區(qū)，樁徑700毫米，間距1.65米；疏樁區(qū)，樁徑500毫米，間距3米。樁身形狀上細(xì)下粗（上段5米樁徑為400毫米），樁長20米，共打入砂樁658根。打好砂樁后，在100米40米范圍內(nèi)填砂1.8萬立方米，堆高為10米，重16噸/平方米，分24層堆高，分層碾壓，填砂歷時(shí)14天。試驗(yàn)從1979年7月開始，歷時(shí)近10個(gè)月，實(shí)際堆載4個(gè)月。為堆載試驗(yàn)，武漢冶金勘察公司曾用國外薄壁取土器（壁厚1.52.0毫米）與常用的厚壁取土器（壁厚4毫米）取土樣，作對(duì)比分析，對(duì)于1020毫米的軟土，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值較原地基提高1.43倍。卸土后，密樁區(qū)為1.28，疏樁區(qū)為1.54。華東電力院勘察處為試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了十字板抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，在土中剪切面分為垂直和水平兩個(gè)方向，用50毫米50毫米、50毫米100毫米和50毫米150毫米3種尺寸的翼板，得出水平向抗剪強(qiáng)度與垂直向抗剪強(qiáng)度之比平均為1.71。故在地區(qū)穩(wěn)定性分析中，估算土的非等向深強(qiáng)是有意義的。通過試驗(yàn)獲得的資料，為擠密砂樁的應(yīng)用和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。在上海市土木學(xué)會(huì)組織的有關(guān)專家多次討論提出建議的基礎(chǔ)上，修改后的設(shè)計(jì)用砂量從175萬立方米減為69萬立方米，節(jié)約投資3千余萬元。1994年起，寶鋼三期工程開工后，新的礦石堆場(chǎng)繼續(xù)采用砂樁加固地基，且在一期工程的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)。 三、強(qiáng)夯法 70年代，強(qiáng)夯法在上港十一區(qū)試驗(yàn)成功后，很快就在上港九區(qū)、十二區(qū)及十六鋪客運(yùn)站、長橋水廠、耀華玻璃廠等20余項(xiàng)工程中得到應(yīng)用。90年代初，又在浦東凌橋的染化一、三廠工程和羅涇港煤堆場(chǎng)等采用塑料排水板排水，鋼渣墊層強(qiáng)夯的工藝取得良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。 強(qiáng)夯法加固效果明顯。上港十一區(qū)倉庫地基表層為回填土，中層為粉砂土，下層為軟塑、流塑狀態(tài)的粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粘土。未加固前由荷載板（70.7厘米70.7厘米）確定的承載力較低，約5070千帕，加固后承載力提高到350510千帕，為加固前的57倍。上港十區(qū)加固后，強(qiáng)度由原來的210千帕提高到270千帕；上海港客運(yùn)站地基強(qiáng)度由8090千帕提高到200千帕以上。 強(qiáng)夯法的施工工藝和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，但在施工過程中必須重視和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以有效地控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，并檢驗(yàn)加固效果。上海的工程勘察單位在檢測(cè)方面，不僅能滿足施工配合的需要，而且在測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方面做出很大貢獻(xiàn)。強(qiáng)夯法變形測(cè)定，一般是用深層土體側(cè)向變形儀和普通沉降位移標(biāo)。強(qiáng)度和力學(xué)性指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)度，主要有孔隙水壓力計(jì)、十字板剪切試驗(yàn)儀、靜力觸探和動(dòng)力觸探儀、旁壓儀和荷載板試驗(yàn)儀。夯擊振動(dòng)用測(cè)振儀。在這些測(cè)試儀器中較為重要的是旁壓儀。旁壓儀于30年代首創(chuàng)于德國，50年代末法國又重新研制，主要是隨強(qiáng)夯法應(yīng)用而發(fā)展成熟。在70年代后期，國內(nèi)研制成功預(yù)鉆型旁壓儀，并推廣使用。1980年，華東電力院研制成功三腔水壓式自鉆旁壓儀，并通過部級(jí)鑒定。旁壓試驗(yàn)除了用來了解土的變形和強(qiáng)度外，已推廣到淺基礎(chǔ)內(nèi)承載力和沉降計(jì)算、單樁承載力計(jì)算、水平荷載下樁的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算以及板樁墻的土壓力計(jì)算等。1994年，上?？辈煸涸?8層的金茂大廈工程中，使用經(jīng)改進(jìn)的國產(chǎn)預(yù)鉆旁壓儀做到孔深136米，創(chuàng)國內(nèi)深度之最，成果資料獲得國外設(shè)計(jì)單位滿意。為了檢驗(yàn)強(qiáng)夯法加固深度，上?？辈煸汉偷刭|(zhì)學(xué)會(huì)于1981年在上海石化總廠化工一廠強(qiáng)夯場(chǎng)地（夯錘20噸，落距20米）取土進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)研究，得出影響深度20米，有效深度7米的結(jié)論。 四、粉煤灰墊層 70年代末，上海開始利用粉煤灰作為地基加固材料，主要用作墊層、回填料和摻合料。80年代后期，隨著高速公路和高等級(jí)公路的興建，大量使用粉煤灰作為路基墊層材料。 1990年，上海冷軋薄板工程設(shè)計(jì)，要求廠房地坪承重結(jié)構(gòu)回填墊層的容許承載力0.12兆帕（12噸/平方米），壓實(shí)密度0.93。該工程施工填筑材料和試驗(yàn)樣品均選用寶鋼電廠貯灰場(chǎng)中的濕排粉煤灰，實(shí)驗(yàn)室提供施工壓實(shí)參數(shù)是：最大干密度1.16噸/立方米，最優(yōu)含水量為30.54%，使用二輪振動(dòng)壓路機(jī)和三輪內(nèi)燃?jí)郝窓C(jī)進(jìn)行壓實(shí)。鋪筑粉煤灰墊層厚度約0.7米，耗灰量達(dá)4萬噸以上。自1990年3月起施工，至同年6月完工，年底投產(chǎn)。大量的薄板鋼材堆放在混凝土地坪上，粉煤灰墊層未發(fā)生任何異常情況。車間局部開挖表明，粉煤灰墊層已有凝硬作用，為工程填筑節(jié)約費(fèi)用60萬元，且提前完成施工。靜載荷試驗(yàn)的結(jié)果表明，粉煤灰地基的容許承載壓力為0.3兆帕（30噸/平方米），變形模量為19.0兆帕，均大于設(shè)計(jì)要求，也較常用的土夾石墊層為高。五、樹根樁 樹根樁是一種小型的鉆孔灌注樁，通常的直徑是7.5厘米至25厘米。它是用鉆機(jī)鉆孔，然后放入鋼筋籠或者一根型鋼，同時(shí)放入注漿管，注入水泥漿或混凝土而成樁。樹根樁可以是單根的，也可以是成束的，是垂直的也可以是傾斜的。 80年代，國內(nèi)開始試驗(yàn)研究和應(yīng)用樹根樁，最初用于蘇州虎丘塔的糾偏和地基加固。以后通過試驗(yàn)研究廣泛用于建筑物加層、糾偏、防止不均勻沉降、古建筑地基基礎(chǔ)加固、巖石和土體加坡穩(wěn)定的加固、地下?lián)跬翂头罎B墻等。比較典型的是上海延安東路外灘天文臺(tái)地層加固工程。天文臺(tái)是清光緒十年（1884年）法租界公董局出資建造的，已有百余年的歷史，被列為保護(hù)性建筑。延安東路越江隧道（盾構(gòu)直徑11米）從天文臺(tái)附近通過，隧道中心線距天文臺(tái)地表外緣僅18米，隧道開挖將直接威脅天文臺(tái)的安全，上海市政府指示，要對(duì)天文臺(tái)進(jìn)行加固保護(hù)。上海隧道院提出采用兩排樹根樁（兩排間距30厘米，樁間間距30厘米）對(duì)天文臺(tái)地基土體加固，在土層中形成一道防坍地下墻，樁長為30米，配主筋4根直徑25毫米、箍筋直徑8毫米500毫米，樁伸入隧道盾構(gòu)底標(biāo)高4.5米，計(jì)143根。經(jīng)過加固后，天文臺(tái)安然屹立在黃浦江畔。六、預(yù)壓加固 70年代以來，在石化總廠化工油罐區(qū)、陳山碼頭油罐區(qū)及高橋煉油廠、寶鋼等油罐區(qū)陸續(xù)推廣使用充水預(yù)壓加固地基技術(shù)。到80年代末，累計(jì)施工油罐約70座。其單項(xiàng)最大容量為3萬噸。石化總廠1萬立方米油罐于1974年10月28日開始加荷預(yù)壓地基，41天充水至最高水位，到1975年3月開始卸荷，歷時(shí)148天，測(cè)得中心沉降131.9厘米，固結(jié)度達(dá)93%，環(huán)基沉降84.2厘米，回彈量3.24厘米，不僅預(yù)壓效果良好，而且工期短。從土建開工，油罐制作安裝到充水預(yù)壓后卸荷結(jié)束，全部時(shí)間不超過1年。 油罐充水預(yù)壓加固地基的設(shè)計(jì)，必須驗(yàn)算地基的穩(wěn)定性，包括地基土的天然抗剪強(qiáng)度，地基在受荷固結(jié)過程中抗剪強(qiáng)度的增長，并須計(jì)算地基在逐級(jí)加荷下的固結(jié)度。在充水加荷過程中，還需觀測(cè)孔隙水壓力的增長和消散，測(cè)量沉降變形的發(fā)展和穩(wěn)定。所有這些工作，上海的巖土工程技術(shù)人員，包括勘察設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)人員作