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,結(jié)合地質(zhì)條件和建筑物的特點,積累許多經(jīng)驗,為工程建設(shè)節(jié)約了大量費用。
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,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。對于軟粘土只能起置換作用,場地排污影響環(huán)境,樁間土的結(jié)構(gòu)受到破壞,強度降低,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)對振沖碎石樁的試驗,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,但對處理振動液化,是可靠和有把握的。
擠密碎石樁,加空壓機振沖解決了管內(nèi)投料,曾在石化總廠陳山4只5萬噸級油罐基礎(chǔ)中應(yīng)用,大沉降1米(充水預(yù)壓),樁長20米。
二、擠密砂樁
1959年,上海重型機器廠鑄鋼車間樁基的荷重很大,對沉降和不均勻沉降有嚴(yán)格的要求,當(dāng)時蘇聯(lián)專家提出采用擠密砂樁進行地基加固,由于上海地區(qū)缺乏經(jīng)驗,組織了面積為12米×17米的大型試驗,采取復(fù)打方法使砂樁直徑達到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,加固中心大值竟達139厘米,表明地基土遭到嚴(yán)重擾動。實地試驗表明,地基土的強度和變形雖然得到一定的改善,但未能達到預(yù)期的效果,沉降量仍較大。經(jīng)過比較,后否定了砂樁加固地基的方案。
1978年,寶鋼礦石堆場采用擠密砂樁加固地基。該堆場占地面積38萬平方米,堆料面積27萬平方米,礦石大設(shè)計堆載為32.5噸/平方米。為了取得設(shè)計數(shù)據(jù),在堆場區(qū)進行了加固堆土試驗,試驗區(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14天。試驗從1979年7月開始,歷時近10個月,實際堆載4個月。為堆載試驗,武漢冶金勘察公司曾用國外薄壁取土器(壁厚1.5~2.0毫米)與常用的厚壁取土器(壁厚4毫米)取土樣,作對比分析,對于10~20毫米的軟土,無側(cè)限抗壓強度值較原地基提高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區(qū)進行了十字板抗剪強度試驗,在土中剪切面分為垂直和水平兩個方向,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,得出水平向抗剪強度與垂直向抗剪強度之比平均為1.71。故在地區(qū)穩(wěn)定性分析中,估算土的非等向深強是有意義的。通過試驗獲得的資料,為擠密砂樁的應(yīng)用和改進設(shè)計提供了依據(jù)。在上海市土木學(xué)會組織的有關(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。
三、強夯法
70年代,強夯法在上港十一區(qū)試驗成功后,很快就在上港九區(qū)、十二區(qū)及十六鋪客運站、長橋水廠、耀華玻璃廠等20余項工程中得到應(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等采用塑料排水板排水,鋼渣墊層強夯的工藝取得良好的效果和經(jīng)濟效益。
強夯法加固效果明顯。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50~70千帕,加固后承載力提高到350~510千帕,為加固前的5~7倍。上港十區(qū)加固后,強度由原來的210千帕提高到270千帕;上海港客運站地基強度由80~90千帕提高到200千帕以上。
強夯法的施工工藝和設(shè)備比較簡單,但在施工過程中必須重視和加強現(xiàn)場測試,以有效地控制現(xiàn)場施工質(zhì)量,并檢驗加固效果。上海的工程勘察單位在檢測方面,不僅能滿足施工配合的需要,而且在測試技術(shù)的發(fā)展方面做出很大貢獻。強夯法變形測定,一般是用深層土體側(cè)向變形儀和普通沉降位移標(biāo)。強度和力學(xué)性指標(biāo)現(xiàn)場測度,主要有孔隙水壓力計、十字板剪切試驗儀、靜力觸探和動力觸探儀、旁壓儀和荷載板試驗儀。夯擊振動用測振儀。在這些測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,并通過部級鑒定。旁壓試驗除了用來了解土的變形和強度外,已推廣到淺基礎(chǔ)內(nèi)承載力和沉降計算、單樁承載力計算、水平荷載下樁的應(yīng)力應(yīng)變計算以及板樁墻的土壓力計算等。1994年,上??辈煸涸?8層的金茂大廈工程中,使用經(jīng)改進的國產(chǎn)預(yù)鉆旁壓儀做到孔深136米,創(chuàng)國內(nèi)深度之,成果資料獲得國外設(shè)計單位滿意。為了檢驗強夯法加固深度,上??辈煸汉偷刭|(zhì)學(xué)會于1981年在上海石化總廠化工一廠強夯場地(夯錘20噸,落距20米)取土進行了微觀結(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,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),壓實密度≥0.93。該工程施工填筑材料和試驗樣品均選用寶鋼電廠貯灰場中的濕排粉煤灰,實驗室提供施工壓實參數(shù)是:大干密度1.16噸/立方米,優(yōu)含水量為30.5±4%,使用二輪振動壓路機和三輪內(nèi)燃壓路機進行壓實。鋪筑粉煤灰墊層厚度約0.7米,耗灰量達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)約費用60萬元,且提前完成施工。靜載荷試驗的結(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。它是用鉆機鉆孔,然后放入鋼筋籠或者一根型鋼,同時放入注漿管,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)開始試驗研究和應(yīng)用樹根樁,初用于蘇州虎丘塔的糾偏和地基加固。以后通過試驗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地層加固工程。天文臺是清光緒十年(1884年)法租界公董局出資建造的,已有百余年的歷史,被列為保護性建筑。延安東路越江隧道(盾構(gòu)直徑11米)從天文臺附近通過,隧道中心線距天文臺地表外緣僅18米,隧道開挖將直接威脅天文臺的安全,上海市政府指示,要對天文臺進行加固保護。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)對天文臺地基土體加固,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143根。經(jīng)過加固后,天文臺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,累計施工油罐約70座。其單項大容量為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天充水至高水位,到1975年3月開始卸荷,歷時148天,測得中心沉降131.9厘米,固結(jié)度達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,全部時間不超過1年。
油罐充水預(yù)壓加固地基的設(shè)計,必須驗算地基的穩(wěn)定性,包括地基土的天然抗剪強度,地基在受荷固結(jié)過程中抗剪強度的增長,并須計算地基在逐級加荷下的固結(jié)度。在充水加荷過程中,還需觀測孔隙水壓力的增長和消散,測量沉降變形的發(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)計和監(jiān)測人員作出了很大的貢獻。在土工試驗方面,除了直接固結(jié)快剪外,也做無側(cè)限抗壓強度試驗和三軸固結(jié)不排水剪切試驗,測定有效內(nèi)摩擦角。同時在軟粘土內(nèi)進行十字板剪切試驗,以驗算受荷過程中抗剪強度的增長。還進行豎向和徑向固結(jié)試驗,測定在不同壓力下的固結(jié)系數(shù),供計算固結(jié)度調(diào)正。由于對上海軟土的工程特性研究和掌握得比較全面,因而使油罐充水預(yù)壓加固技術(shù)能夠推廣應(yīng)用,創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟效益。除充水預(yù)壓外,堆載預(yù)壓和真空抽氣預(yù)壓技術(shù)也得到了應(yīng)用,為軟土地基排水固結(jié)加固取得了經(jīng)驗。由華東電力院負責(zé)設(shè)計的利港電廠煤場,利用堆煤作為荷載,采用塑料排水板作為豎向排水通道,節(jié)約了大量地基處理費用。這種方法在高速公路建設(shè)中也得到了廣泛應(yīng)用。
七、水泥土攪拌樁
使用深層攪拌法加固軟土地基,由于施工工期短、施工過程無振動、無噪音、無地面隆起、不排污、不擠土和對相鄰建筑物不產(chǎn)生有害影響,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
水泥土攪拌樁和粉噴樁是深層攪拌法加固地基的兩種方法。前者以水泥漿液注入土層加以攪拌而形成水泥土樁,后者以干的水泥粉噴入土層加以攪拌而形成水泥土樁。深層攪拌法是在日本研究的石灰深層拌合法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,國內(nèi)從1977年10月起,由交通部水運規(guī)劃設(shè)計院和冶金部建筑研究總院協(xié)作進行機械設(shè)備研制和室內(nèi)外試驗,已形成一套適合中國條件的陸上深層攪拌法。
1981年,寶鋼緯三路P5污水處理站,是國內(nèi)首次采用深層攪拌法制作水泥土擋墻,作為深基坑開挖時的擋土措施。使用情況表明,這種擋墻的位移、傾斜均較小,樁體搭接良好,無滲水、漏土現(xiàn)象,支擋側(cè)向土體的效果顯著。同時擋墻本身可用作其內(nèi)部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工時的外模板,甚至可以成為結(jié)構(gòu)物壁體的一部分,可減薄鋼筋混凝土墻壁的厚度,降低工程造價。隨著城市建設(shè)的發(fā)展,水泥土系列的攪拌樁和粉噴樁,被廣泛用于多層房屋的地基處理和深基坑開挖的圍護。
在發(fā)展粉噴樁技術(shù)方面,1988年,由鐵道部第四設(shè)計院和上海探礦機械廠聯(lián)合研制的GPP5型深層粉體噴射攪拌機,通過專家鑒定后,投入批量生產(chǎn)。90年代以來,上海探礦機械廠生產(chǎn)的粉噴樁機,成為熱門產(chǎn)品,供不應(yīng)求。1992年,上??辈煸和瓿闪擞墒锌莆㈨椀姆蹏姌堆芯空n題,通過了市建委科技委組織的鑒定,使粉噴樁技術(shù)在上海地區(qū)的應(yīng)用更趨成熟。
八、旋噴法
1978年,在寶鋼工程中,對深22米的冷軋廠鐵皮坑淤泥質(zhì)粘土層地基,采取了旋噴法加固。基坑加固范圍600平方米,加固厚度為22.5~27米。通過旋噴加固,提高了基底強度,克服了管涌危險,增加了邊坡穩(wěn)定,為基坑開挖和基礎(chǔ)全面施工創(chuàng)造了有利條件。
90年代,上海石化總廠排污管加固、吳淞路閘橋基底堵漏、陳行水庫防滲墻等工程都用旋噴法完成。
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,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。對于軟粘土只能起置換作用,場地排污影響環(huán)境,樁間土的結(jié)構(gòu)受到破壞,強度降低,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)對振沖碎石樁的試驗,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,但對處理振動液化,是可靠和有把握的。
擠密碎石樁,加空壓機振沖解決了管內(nèi)投料,曾在石化總廠陳山4只5萬噸級油罐基礎(chǔ)中應(yīng)用,大沉降1米(充水預(yù)壓),樁長20米。
二、擠密砂樁
1959年,上海重型機器廠鑄鋼車間樁基的荷重很大,對沉降和不均勻沉降有嚴(yán)格的要求,當(dāng)時蘇聯(lián)專家提出采用擠密砂樁進行地基加固,由于上海地區(qū)缺乏經(jīng)驗,組織了面積為12米×17米的大型試驗,采取復(fù)打方法使砂樁直徑達到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,加固中心大值竟達139厘米,表明地基土遭到嚴(yán)重擾動。實地試驗表明,地基土的強度和變形雖然得到一定的改善,但未能達到預(yù)期的效果,沉降量仍較大。經(jīng)過比較,后否定了砂樁加固地基的方案。
1978年,寶鋼礦石堆場采用擠密砂樁加固地基。該堆場占地面積38萬平方米,堆料面積27萬平方米,礦石大設(shè)計堆載為32.5噸/平方米。為了取得設(shè)計數(shù)據(jù),在堆場區(qū)進行了加固堆土試驗,試驗區(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14天。試驗從1979年7月開始,歷時近10個月,實際堆載4個月。為堆載試驗,武漢冶金勘察公司曾用國外薄壁取土器(壁厚1.5~2.0毫米)與常用的厚壁取土器(壁厚4毫米)取土樣,作對比分析,對于10~20毫米的軟土,無側(cè)限抗壓強度值較原地基提高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區(qū)進行了十字板抗剪強度試驗,在土中剪切面分為垂直和水平兩個方向,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,得出水平向抗剪強度與垂直向抗剪強度之比平均為1.71。故在地區(qū)穩(wěn)定性分析中,估算土的非等向深強是有意義的。通過試驗獲得的資料,為擠密砂樁的應(yīng)用和改進設(shè)計提供了依據(jù)。在上海市土木學(xué)會組織的有關(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。
三、強夯法
70年代,強夯法在上港十一區(qū)試驗成功后,很快就在上港九區(qū)、十二區(qū)及十六鋪客運站、長橋水廠、耀華玻璃廠等20余項工程中得到應(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等采用塑料排水板排水,鋼渣墊層強夯的工藝取得良好的效果和經(jīng)濟效益。
強夯法加固效果明顯。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50~70千帕,加固后承載力提高到350~510千帕,為加固前的5~7倍。上港十區(qū)加固后,強度由原來的210千帕提高到270千帕;上海港客運站地基強度由80~90千帕提高到200千帕以上。
強夯法的施工工藝和設(shè)備比較簡單,但在施工過程中必須重視和加強現(xiàn)場測試,以有效地控制現(xiàn)場施工質(zhì)量,并檢驗加固效果。上海的工程勘察單位在檢測方面,不僅能滿足施工配合的需要,而且在測試技術(shù)的發(fā)展方面做出很大貢獻。強夯法變形測定,一般是用深層土體側(cè)向變形儀和普通沉降位移標(biāo)。強度和力學(xué)性指標(biāo)現(xiàn)場測度,主要有孔隙水壓力計、十字板剪切試驗儀、靜力觸探和動力觸探儀、旁壓儀和荷載板試驗儀。夯擊振動用測振儀。在這些測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,并通過部級鑒定。旁壓試驗除了用來了解土的變形和強度外,已推廣到淺基礎(chǔ)內(nèi)承載力和沉降計算、單樁承載力計算、水平荷載下樁的應(yīng)力應(yīng)變計算以及板樁墻的土壓力計算等。1994年,上??辈煸涸?8層的金茂大廈工程中,使用經(jīng)改進的國產(chǎn)預(yù)鉆旁壓儀做到孔深136米,創(chuàng)國內(nèi)深度之,成果資料獲得國外設(shè)計單位滿意。為了檢驗強夯法加固深度,上??辈煸汉偷刭|(zhì)學(xué)會于1981年在上海石化總廠化工一廠強夯場地(夯錘20噸,落距20米)取土進行了微觀結(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,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),壓實密度≥0.93。該工程施工填筑材料和試驗樣品均選用寶鋼電廠貯灰場中的濕排粉煤灰,實驗室提供施工壓實參數(shù)是:大干密度1.16噸/立方米,優(yōu)含水量為30.5±4%,使用二輪振動壓路機和三輪內(nèi)燃壓路機進行壓實。鋪筑粉煤灰墊層厚度約0.7米,耗灰量達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)約費用60萬元,且提前完成施工。靜載荷試驗的結(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。它是用鉆機鉆孔,然后放入鋼筋籠或者一根型鋼,同時放入注漿管,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)開始試驗研究和應(yīng)用樹根樁,初用于蘇州虎丘塔的糾偏和地基加固。以后通過試驗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地層加固工程。天文臺是清光緒十年(1884年)法租界公董局出資建造的,已有百余年的歷史,被列為保護性建筑。延安東路越江隧道(盾構(gòu)直徑11米)從天文臺附近通過,隧道中心線距天文臺地表外緣僅18米,隧道開挖將直接威脅天文臺的安全,上海市政府指示,要對天文臺進行加固保護。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)對天文臺地基土體加固,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143根。經(jīng)過加固后,天文臺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,累計施工油罐約70座。其單項大容量為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天充水至高水位,到1975年3月開始卸荷,歷時148天,測得中心沉降131.9厘米,固結(jié)度達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,全部時間不超過1年。
油罐充水預(yù)壓加固地基的設(shè)計,必須驗算地基的穩(wěn)定性,包括地基土的天然抗剪強度,地基在受荷固結(jié)過程中抗剪強度的增長,并須計算地基在逐級加荷下的固結(jié)度。在充水加荷過程中,還需觀測孔隙水壓力的增長和消散,測量沉降變形的發(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)計和監(jiān)測人員作出了很大的貢獻。在土工試驗方面,除了直接固結(jié)快剪外,也做無側(cè)限抗壓強度試驗和三軸固結(jié)不排水剪切試驗,測定有效內(nèi)摩擦角。同時在軟粘土內(nèi)進行十字板剪切試驗,以驗算受荷過程中抗剪強度的增長。還進行豎向和徑向固結(jié)試驗,測定在不同壓力下的固結(jié)系數(shù),供計算固結(jié)度調(diào)正。由于對上海軟土的工程特性研究和掌握得比較全面,因而使油罐充水預(yù)壓加固技術(shù)能夠推廣應(yīng)用,創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟效益。除充水預(yù)壓外,堆載預(yù)壓和真空抽氣預(yù)壓技術(shù)也得到了應(yīng)用,為軟土地基排水固結(jié)加固取得了經(jīng)驗。由華東電力院負責(zé)設(shè)計的利港電廠煤場,利用堆煤作為荷載,采用塑料排水板作為豎向排水通道,節(jié)約了大量地基處理費用。這種方法在高速公路建設(shè)中也得到了廣泛應(yīng)用。
七、水泥土攪拌樁
使用深層攪拌法加固軟土地基,由于施工工期短、施工過程無振動、無噪音、無地面隆起、不排污、不擠土和對相鄰建筑物不產(chǎn)生有害影響,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
水泥土攪拌樁和粉噴樁是深層攪拌法加固地基的兩種方法。前者以水泥漿液注入土層加以攪拌而形成水泥土樁,后者以干的水泥粉噴入土層加以攪拌而形成水泥土樁。深層攪拌法是在日本研究的石灰深層拌合法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,國內(nèi)從1977年10月起,由交通部水運規(guī)劃設(shè)計院和冶金部建筑研究總院協(xié)作進行機械設(shè)備研制和室內(nèi)外試驗,已形成一套適合中國條件的陸上深層攪拌法。
1981年,寶鋼緯三路P5污水處理站,是國內(nèi)首次采用深層攪拌法制作水泥土擋墻,作為深基坑開挖時的擋土措施。使用情況表明,這種擋墻的位移、傾斜均較小,樁體搭接良好,無滲水、漏土現(xiàn)象,支擋側(cè)向土體的效果顯著。同時擋墻本身可用作其內(nèi)部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工時的外模板,甚至可以成為結(jié)構(gòu)物壁體的一部分,可減薄鋼筋混凝土墻壁的厚度,降低工程造價。隨著城市建設(shè)的發(fā)展,水泥土系列的攪拌樁和粉噴樁,被廣泛用于多層房屋的地基處理和深基坑開挖的圍護。
在發(fā)展粉噴樁技術(shù)方面,1988年,由鐵道部第四設(shè)計院和上海探礦機械廠聯(lián)合研制的GPP5型深層粉體噴射攪拌機,通過專家鑒定后,投入批量生產(chǎn)。90年代以來,上海探礦機械廠生產(chǎn)的粉噴樁機,成為熱門產(chǎn)品,供不應(yīng)求。1992年,上??辈煸和瓿闪擞墒锌莆㈨椀姆蹏姌堆芯空n題,通過了市建委科技委組織的鑒定,使粉噴樁技術(shù)在上海地區(qū)的應(yīng)用更趨成熟。
八、旋噴法
1978年,在寶鋼工程中,對深22米的冷軋廠鐵皮坑淤泥質(zhì)粘土層地基,采取了旋噴法加固。基坑加固范圍600平方米,加固厚度為22.5~27米。通過旋噴加固,提高了基底強度,克服了管涌危險,增加了邊坡穩(wěn)定,為基坑開挖和基礎(chǔ)全面施工創(chuàng)造了有利條件。
90年代,上海石化總廠排污管加固、吳淞路閘橋基底堵漏、陳行水庫防滲墻等工程都用旋噴法完成。

