上海高層建筑地基勘察的方法,自1980年開始經(jīng)勘察單位探索,到80年代中期,趨于統(tǒng)一和成熟。隨著高層建設(shè)的發(fā)展,推動(dòng)了深孔鉆探,深層原位測試、土工試驗(yàn)技術(shù)的提高與發(fā)展,加深了巖土工程勘察觀點(diǎn),并開拓了環(huán)境監(jiān)測、動(dòng)力測樁等新業(yè)務(wù)。80年代取得的主要經(jīng)驗(yàn)是:對重大單體超高層和高層群工程地基勘察,初勘時(shí)布置少量控制性鉆孔和靜力觸探與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔??刂菩匀≡嚇鱼@孔,應(yīng)超過擬定樁基受壓層一定深度,對30層或以上的高層,孔深一般為80~100米。靜力觸探孔,應(yīng)貫入擬定樁基持力層一定深度,一般貫穿埋深30余米以下粉砂層(⑦層),到埋深50米以下粉、細(xì)砂層(⑨層)內(nèi),貫入深度一般為50~70米或以下不等。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)一般結(jié)合鉆孔,在砂層中進(jìn)行,或者按控制性孔深進(jìn)行連續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。詳勘時(shí)每幢高層建筑的勘探點(diǎn)不應(yīng)少于5個(gè),其中靜力觸探孔不少于2個(gè),其他原位測試項(xiàng)目可結(jié)合鉆孔或?qū)iT進(jìn)行。高層建筑基礎(chǔ),采用箱基加樁基,常見30層或以上高層建筑,基坑開挖深8~13米,采用大于30米以上的長樁。以靜力觸探比貫入阻力結(jié)合土的物理力學(xué)性質(zhì),標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù),是確定樁基持力層、估算單樁極限承載力、判定沉樁可能性等方面的主要依據(jù)。由于第⑦2層粉細(xì)砂層有較高的端阻力,一般以該層上半部⑦1層和下半部⑦2層,分別作為≤24層和≥30層的高層建筑最適當(dāng)?shù)臉痘至印χ卮笊罨娱_挖設(shè)計(jì),一般尚須進(jìn)行十字板剪力試驗(yàn)和注(抽)水試驗(yàn),以準(zhǔn)確測定土體的自然強(qiáng)度和滲透系數(shù)。對近40層或更高的超高層建筑,一般要進(jìn)行跨孔法剪切波速測定試驗(yàn),以確定各土層動(dòng)力參數(shù)和地基卓越周期,供抗震設(shè)計(jì)用。土工試驗(yàn)除進(jìn)行常規(guī)土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)外,尚應(yīng)測定開挖深度內(nèi)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)、各粘性土層三軸不固結(jié)不排水剪力試驗(yàn),提供擬定樁基下土層的壓縮模量,或進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn),提供壓縮系數(shù)、超固結(jié)比供樁基沉降計(jì)算用。對重大超高層建筑地基勘察報(bào)告,一般應(yīng)按巖土工程勘察報(bào)告要求編寫,充實(shí)地基與基礎(chǔ)分析和評價(jià)內(nèi)容,根據(jù)綜合考慮確定的地基參數(shù),對樁基方案持力層的選定,樁基沉降估算、沉樁判定,深開挖設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)施工及其對環(huán)境影響等,進(jìn)行評述與分析,提出確切的結(jié)論建議。這些有效方法和經(jīng)驗(yàn),都已編入1989年頒發(fā)的《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)。
1986年以前,上海高層建筑一般均采用打入式預(yù)制鋼筋混凝土樁或鋼管樁,由于高層建筑多位于市區(qū)建筑及地下管道密集區(qū),打樁與深開挖施工降水,對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響,為此,上海勘察單位于80年代初便開展了高層建筑施工環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù),對施工期間周圍地表、土體位移進(jìn)行觀測,成為市區(qū)高層建筑施工不可缺少的工作環(huán)節(jié)。1986年以后,由于新的鉆孔灌注樁施工工藝研制成功,市區(qū)高層建筑便迅速推廣采用鉆孔灌注樁,以減少對周圍環(huán)境的不利影響。為了檢驗(yàn)鉆孔樁樁身施工質(zhì)量和承載力,由此開展了大小應(yīng)變動(dòng)測樁試驗(yàn)業(yè)務(wù),尤其以小應(yīng)變動(dòng)測檢驗(yàn)樁身質(zhì)量成為不可缺少的工序。重大高層建筑采用打入樁,一般要進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),核實(shí)所估算的單樁承載力,采用鉆孔灌注樁后,一般均需進(jìn)行樁的靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)。為此樁的靜載試驗(yàn)成了量大面廣的試驗(yàn)項(xiàng)目。
進(jìn)入90年代,上海高層建筑仍方興未艾,且規(guī)模加大,高度增高。80年代總結(jié)的勘察經(jīng)驗(yàn)得到全面貫徹,有些技術(shù)又有新的發(fā)展。
1991年上海勘察院完成上海東方明珠廣播電視塔勘察任務(wù)。該塔高468米,屬超高、超重、超大的復(fù)雜構(gòu)筑物,對地基土強(qiáng)度和變形要求很高。上海勘察院利用陸家嘴小區(qū)規(guī)劃的地質(zhì)資料,安排了初勘和詳勘方案。工程勘察除一般鉆探取土和常規(guī)試驗(yàn)外,還布置了靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、十字板、現(xiàn)場抽水試驗(yàn),跨孔波速及地脈動(dòng)試驗(yàn),室內(nèi)靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn),共振柱及動(dòng)三軸試驗(yàn)等??缈撞ㄋ僭囼?yàn)深度達(dá)80米,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)上海最深紀(jì)錄。在技術(shù)措施上,采用電火花震源,用鉆孔方位測斜儀校正孔斜,保證了測試精度。勘察報(bào)告根據(jù)地層分布和工程特性,建議⑦2粉細(xì)砂層為樁基持力層,為設(shè)計(jì)采納。實(shí)踐證明樁基選擇符合經(jīng)濟(jì)、安全、合理、可靠的建設(shè)要求。該勘察獲1994年上海市優(yōu)秀勘察一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人施開林。
1993年,上??辈煸撼袚?dān)勘察的浦東金茂大廈,是上海在建的建筑,地上88層,高420.5米,地下5層,開挖深度18米。這項(xiàng)工程對所有勘察要求都很高,特別引人注目的是旁壓試驗(yàn)。上海勘察院顧國榮副總工程師利用國產(chǎn)儀器進(jìn)行改進(jìn),成功地將旁壓試驗(yàn)深度達(dá)到地面下135米,創(chuàng)造了全國之最。連美國設(shè)計(jì)專家也說,他們從未做過如此深的旁壓試驗(yàn),沒想到中國有如此高水平的巖土工程隊(duì)伍。90年代中期進(jìn)行勘察的超高層建筑,還有中船勘察院承擔(dān)的68層協(xié)和大廈。這些超高層建筑一般以埋深50米以下的密實(shí)細(xì)、中砂層(第⑨層)為樁基持力層,勘察的孔深達(dá)120~150米,進(jìn)一步發(fā)展了深層土體的鉆探、取土和測試技術(shù),使上海巖土工程達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。
1994年,上海民用院承擔(dān)勘察的南京西路商業(yè)辦公大樓(恒隆廣場),是兩座大樓加兩區(qū)裙房的建筑群,擬建第一辦公大樓地面以上62層,第二辦公大樓36層,A區(qū)裙房5層。兩大樓和裙房不設(shè)沉降縫,為整塊基礎(chǔ)。擬建物有2層地下室,深10.5米?;A(chǔ)底板厚度4~6米。由于基底荷重相差很大,樓達(dá)1300千帕,最低裙房(B區(qū))僅80千帕,對勘察提出了極高要求。上海民用院利用了齊全的現(xiàn)場鉆探和測試手段,有取土孔、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔、靜力觸探孔、注水試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、波速試驗(yàn)、地脈動(dòng)等。室內(nèi)土工試驗(yàn)也項(xiàng)目齊全,除常規(guī)的物理力學(xué)性試驗(yàn)外,還有高壓固結(jié)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、靜止壓力系數(shù)試驗(yàn)、無側(cè)限抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、三軸UU、CU試驗(yàn)。工程地質(zhì)鉆孔最深達(dá)170米,創(chuàng)上海市浦西地區(qū)最深記錄。旁壓試驗(yàn)孔深130米,試驗(yàn)壓力70千帕,在國內(nèi)也是少見的。
1995年底~1996年3月,上海勘察院完成上海環(huán)球金融中心勘察任務(wù)。該項(xiàng)目位于浦東陸家嘴金融貿(mào)易開發(fā)區(qū)Z4-1地塊,建筑物主樓高度460米,地上95層,地下3層,建成后為世界建筑之最。這次勘察的主要目的是查清場地的地基土結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性質(zhì)(靜態(tài)、動(dòng)態(tài)),為超高層建筑及其周圍設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工提供資料,并作出工程評價(jià)。勘察中,有多項(xiàng)原位測試及鉆探深度創(chuàng)下了上海地區(qū)工程地質(zhì)勘察史的新記錄,主要的有:鉆探深度277.8米(進(jìn)入花崗巖0.8米),土體彈性波速試驗(yàn)深度250米(用懸掛式P-S檢層儀),標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)深度150米,靜力觸探試驗(yàn)深度90米,地脈動(dòng)試驗(yàn)深度82米。還進(jìn)行了100米深的旁壓試驗(yàn)、現(xiàn)場十字板試驗(yàn)、鉆孔降水頭注水試驗(yàn)、電測井及孔徑測斜工作。為結(jié)構(gòu)抗震分析,考慮了上海市及鄰近地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)情況,進(jìn)行了工程場地地震效應(yīng)和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的分析、計(jì)算,并首次作了樁頂在軸向荷載作用下,樁土間應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律的室內(nèi)光彈模型試驗(yàn)。
1986年以前,上海高層建筑一般均采用打入式預(yù)制鋼筋混凝土樁或鋼管樁,由于高層建筑多位于市區(qū)建筑及地下管道密集區(qū),打樁與深開挖施工降水,對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響,為此,上海勘察單位于80年代初便開展了高層建筑施工環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù),對施工期間周圍地表、土體位移進(jìn)行觀測,成為市區(qū)高層建筑施工不可缺少的工作環(huán)節(jié)。1986年以后,由于新的鉆孔灌注樁施工工藝研制成功,市區(qū)高層建筑便迅速推廣采用鉆孔灌注樁,以減少對周圍環(huán)境的不利影響。為了檢驗(yàn)鉆孔樁樁身施工質(zhì)量和承載力,由此開展了大小應(yīng)變動(dòng)測樁試驗(yàn)業(yè)務(wù),尤其以小應(yīng)變動(dòng)測檢驗(yàn)樁身質(zhì)量成為不可缺少的工序。重大高層建筑采用打入樁,一般要進(jìn)行靜載荷試驗(yàn),核實(shí)所估算的單樁承載力,采用鉆孔灌注樁后,一般均需進(jìn)行樁的靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)。為此樁的靜載試驗(yàn)成了量大面廣的試驗(yàn)項(xiàng)目。
進(jìn)入90年代,上海高層建筑仍方興未艾,且規(guī)模加大,高度增高。80年代總結(jié)的勘察經(jīng)驗(yàn)得到全面貫徹,有些技術(shù)又有新的發(fā)展。
1991年上海勘察院完成上海東方明珠廣播電視塔勘察任務(wù)。該塔高468米,屬超高、超重、超大的復(fù)雜構(gòu)筑物,對地基土強(qiáng)度和變形要求很高。上海勘察院利用陸家嘴小區(qū)規(guī)劃的地質(zhì)資料,安排了初勘和詳勘方案。工程勘察除一般鉆探取土和常規(guī)試驗(yàn)外,還布置了靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、十字板、現(xiàn)場抽水試驗(yàn),跨孔波速及地脈動(dòng)試驗(yàn),室內(nèi)靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn),共振柱及動(dòng)三軸試驗(yàn)等??缈撞ㄋ僭囼?yàn)深度達(dá)80米,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)上海最深紀(jì)錄。在技術(shù)措施上,采用電火花震源,用鉆孔方位測斜儀校正孔斜,保證了測試精度。勘察報(bào)告根據(jù)地層分布和工程特性,建議⑦2粉細(xì)砂層為樁基持力層,為設(shè)計(jì)采納。實(shí)踐證明樁基選擇符合經(jīng)濟(jì)、安全、合理、可靠的建設(shè)要求。該勘察獲1994年上海市優(yōu)秀勘察一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人施開林。
1993年,上??辈煸撼袚?dān)勘察的浦東金茂大廈,是上海在建的建筑,地上88層,高420.5米,地下5層,開挖深度18米。這項(xiàng)工程對所有勘察要求都很高,特別引人注目的是旁壓試驗(yàn)。上海勘察院顧國榮副總工程師利用國產(chǎn)儀器進(jìn)行改進(jìn),成功地將旁壓試驗(yàn)深度達(dá)到地面下135米,創(chuàng)造了全國之最。連美國設(shè)計(jì)專家也說,他們從未做過如此深的旁壓試驗(yàn),沒想到中國有如此高水平的巖土工程隊(duì)伍。90年代中期進(jìn)行勘察的超高層建筑,還有中船勘察院承擔(dān)的68層協(xié)和大廈。這些超高層建筑一般以埋深50米以下的密實(shí)細(xì)、中砂層(第⑨層)為樁基持力層,勘察的孔深達(dá)120~150米,進(jìn)一步發(fā)展了深層土體的鉆探、取土和測試技術(shù),使上海巖土工程達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。
1994年,上海民用院承擔(dān)勘察的南京西路商業(yè)辦公大樓(恒隆廣場),是兩座大樓加兩區(qū)裙房的建筑群,擬建第一辦公大樓地面以上62層,第二辦公大樓36層,A區(qū)裙房5層。兩大樓和裙房不設(shè)沉降縫,為整塊基礎(chǔ)。擬建物有2層地下室,深10.5米?;A(chǔ)底板厚度4~6米。由于基底荷重相差很大,樓達(dá)1300千帕,最低裙房(B區(qū))僅80千帕,對勘察提出了極高要求。上海民用院利用了齊全的現(xiàn)場鉆探和測試手段,有取土孔、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔、靜力觸探孔、注水試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、波速試驗(yàn)、地脈動(dòng)等。室內(nèi)土工試驗(yàn)也項(xiàng)目齊全,除常規(guī)的物理力學(xué)性試驗(yàn)外,還有高壓固結(jié)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、靜止壓力系數(shù)試驗(yàn)、無側(cè)限抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、三軸UU、CU試驗(yàn)。工程地質(zhì)鉆孔最深達(dá)170米,創(chuàng)上海市浦西地區(qū)最深記錄。旁壓試驗(yàn)孔深130米,試驗(yàn)壓力70千帕,在國內(nèi)也是少見的。
1995年底~1996年3月,上海勘察院完成上海環(huán)球金融中心勘察任務(wù)。該項(xiàng)目位于浦東陸家嘴金融貿(mào)易開發(fā)區(qū)Z4-1地塊,建筑物主樓高度460米,地上95層,地下3層,建成后為世界建筑之最。這次勘察的主要目的是查清場地的地基土結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性質(zhì)(靜態(tài)、動(dòng)態(tài)),為超高層建筑及其周圍設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工提供資料,并作出工程評價(jià)。勘察中,有多項(xiàng)原位測試及鉆探深度創(chuàng)下了上海地區(qū)工程地質(zhì)勘察史的新記錄,主要的有:鉆探深度277.8米(進(jìn)入花崗巖0.8米),土體彈性波速試驗(yàn)深度250米(用懸掛式P-S檢層儀),標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)深度150米,靜力觸探試驗(yàn)深度90米,地脈動(dòng)試驗(yàn)深度82米。還進(jìn)行了100米深的旁壓試驗(yàn)、現(xiàn)場十字板試驗(yàn)、鉆孔降水頭注水試驗(yàn)、電測井及孔徑測斜工作。為結(jié)構(gòu)抗震分析,考慮了上海市及鄰近地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)情況,進(jìn)行了工程場地地震效應(yīng)和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的分析、計(jì)算,并首次作了樁頂在軸向荷載作用下,樁土間應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律的室內(nèi)光彈模型試驗(yàn)。

