上海市最早建造的高層建筑,是民國2年(1913年)建成的有利大樓和亞細亞大樓,都是8層,高度分別為29米、33米,采用樁基礎。20~30年代,是上海高層建筑建設興旺時期,共建成各類高層建筑91幢,建筑為民國23年建成的國際飯店,24層,高83.8米。對一些重大的高層建筑曾做過簡易地基勘察和樁的靜載試驗,但資料多為承包工程設計施工的外商掌握。解放后,上海高層建筑起步于70年代,大發(fā)展于80年代末,特別是1990年浦東開放以后。截止1995年,已建成各類高層1500余幢,68~88層超高層大廈正在施工中。相應的勘察技術(shù)在20多年來有很大的發(fā)展。承擔高層勘察任務的單位有上海民用院、上??辈煸?、中船勘察院、華東電力院等。
1973年,上海民用院負責勘察、設計的康樂大樓,為12層住宅,板墻框架結(jié)構(gòu),箱形基礎,基底平面尺寸為69.64米×14.1米,砌深5.8米,以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為地基持力層,基底有效壓力85千帕。為取得箱形基礎在上海軟土地基建造的工程經(jīng)驗,由北京建筑科學研究院地基所、上海市政工程研究所、同濟大學地基教研組、上海民用院、上海市第四建筑工程公司合作,進行了系統(tǒng)的地基應力和沉降觀測工作,在基底土體中埋設了大量壓力盒,箱基底板中埋鋼筋應力計。地基變形觀測自1974年7月19日基坑開挖觀測基底土體回彈開始,至每層加高建成,直到1979年3月13日為止,經(jīng)歷了1698天,觀測趨于穩(wěn)定沉降值為16厘米,計算值為21厘米,取得極有價值的觀測數(shù)據(jù)。接著,四平大樓(12層)、華盛大樓(12層)、胸科醫(yī)院大樓(10層)先后建造,均采用箱形基礎,砌深5米左右,都進行了系統(tǒng)地基反力,沉降觀測工作,其中胸科醫(yī)院大樓位于上海市西區(qū),箱基砌置在高壓縮性淤泥質(zhì)粘土層上,建成后,累積沉降大于35厘米(大于計算沉降值),但未影響正常使用。陸家宅5座13層高層住宅,采用箱形基礎,箱基置于厚約8米的砂質(zhì)粉土、粉砂層上,其下為淤泥質(zhì)粘土層。1978年該高層群建成后,基礎穩(wěn)定沉降值7厘米左右。70年代上海地震基本烈度按6度計,所以對此粉砂層未作液化判定。
1979年,上海輕工院負責勘察設計的中國鐘廠鐘殼大樓,位于肇嘉浜路,8層箱形基礎兼地下室,基礎座落在厚層的淤泥質(zhì)粘土層上。埋設了壓力盒、深層標,進行了基底壓力地基變形觀測。由于該區(qū)淤泥質(zhì)粘土層軟弱,產(chǎn)生沉降值50余厘米,引起不均勻沉降,大樓向西北傾斜,后進行糾偏處理,恢復正常。70年代期間,采用箱形基礎建造的高層建筑還有長陽飯店(10層),共和新路住宅樓4幢(9層)等。在上海軟土地基采用箱形基礎,建造8~14層高層建筑的勘察設計經(jīng)驗有:要著重查清地基的不均勻性,每幢高層建筑物勘察孔不得少于5個,其中控制孔不少于2個,宜采用原位測試驗證和補充鉆孔資料的不足,在平均地下水(潛水)位以下的箱基部分應扣除浮力,以使基底有效壓力減少,基底有效壓力應根據(jù)土質(zhì)情況,控制在40~80千帕,下臥層強度宜控制在πCu公斤/平方厘米以內(nèi),其中Cu為軟粘性土不固結(jié)快剪強度值;基礎平均沉降量不宜大于35厘米,橫向整體傾斜的計算值按建筑物的高度,取值不宜大于3~4‰等。這些經(jīng)驗均編入1980年國家建筑工程總局批準頒發(fā)的《高層建筑箱形基礎設計與施工規(guī)程》(JGJ6-86)內(nèi)。1980年,由上海工業(yè)建筑設計院負責編制《上海市軟土地基上高層建筑箱形基礎(天然地基)設計試行規(guī)定》(DBJ08-1-81),內(nèi)容包括地基勘察、基礎設計、施工3個主要方面,適用于14層以內(nèi)高層建筑物。經(jīng)上海市建委于1981年組織評審,1982年3月正式批準試行。
上海地區(qū)超過14層的高層,基本采用樁基礎。70年代中后期上海民用院完成了漕溪北路高層(16~17層)住宅群、烏鎮(zhèn)路6幢20層高層住宅群、曹楊路20層北海飯店等勘察設計。樁的類型多為預制樁。1981~1982年建設的上海賓館是當時上海的建筑,基礎為箱基加樁基,高90.5米,26層。開挖深度8米,用截面450毫米×450毫米、長40.5米的鋼筋混凝土預制樁,打入至-44.85米,穿過暗綠色粘土層,進入其下灰綠色粉細層內(nèi)1米,單樁容許承載力達140噸,建成后實測沉降12厘米。70年代后期,上海勘察院、中船勘察院分別研制液壓和機械傳動的深層靜力觸探設備,貫入深度可達60~70米,有效提高了中——長樁基勘察測試水平。1982年,同濟大學等5個單位,繼續(xù)完成以靜力觸探估算打入樁單樁極限承載力的科研成果,充實了估算≥30米長樁承載力的內(nèi)容,該成果被迅速推廣應用,為勘察設計、施工單位熟悉認同。結(jié)合在寶鋼工程勘察中已掌握應用過深層鉆探取土技術(shù)、深層連續(xù)標準貫入試驗、室內(nèi)精密力學試驗等技術(shù),相互配套應用,已能適應重大超高層地基勘察的技術(shù)需要,滿足國內(nèi)外設計單位所提出的技術(shù)要求,并漸趨完善。
1980年,上??辈煸撼袚松虾k娦糯髽?地上21層,地下3層)和聯(lián)誼大廈(29層,地下1層)勘察任務,這是當時上海建筑。上??辈煸航M織全院技術(shù)力量,并走訪國內(nèi)有名地基專家,確定了勘探方案??辈熘?,采用深層靜力觸探、連續(xù)標準貫入試驗、現(xiàn)場抽水試驗(淺井簡易抽水試驗和多降深群井抽水試驗)、前期固結(jié)壓力試驗等原位測試和室內(nèi)試驗技術(shù),確定樁基和深基坑設計所需的地基參數(shù),取得高層地基許多開創(chuàng)性勘察經(jīng)驗。同年,華東電力院勘察處承擔華亭賓館地基勘察任務。主樓28層,高90米,地下1層,挖土深度10.7米,副樓4層。工程勘察中,進行了深60~100米全斷面取芯鉆探,查出深50~60米粉砂層粘性土夾層;采用深層靜力觸探試驗,最深貫入深度為66米,貫入中密粉砂層內(nèi)16米;進行了70米深連續(xù)標準貫入試驗。還進行了十字板剪力試驗、塊體自由振蕩試驗,以測定土層動態(tài)抗壓系數(shù)。注水試驗,測定開挖基坑土體的滲透系數(shù)。水力破裂試驗,測定13米以內(nèi)各土層的靜止土壓力系數(shù)。室內(nèi)試驗對各土層進行了三軸不排水剪力和先期固結(jié)壓力等力學試驗。根據(jù)以上多種原位測試和室內(nèi)力學試驗,綜合確定高層地基深基坑、樁基設計所需的動靜地基力學參數(shù),進行了巖土工程評價,應用靜力觸探比貫力,估算打入樁單樁極限承載力的科研成果,提出持力層和鋼筋混凝土單樁承載力的明確建議。根據(jù)比貫入阻力和標準貫入擊數(shù),提出了沉樁可能性的分析與判斷。對開挖基坑臨時邊坡支護的穩(wěn)定性進行了驗算,提出了場地地基深101.2米內(nèi)土體的卓越周期,供高層結(jié)構(gòu)抗震設計用。對打樁和井點抽水對鄰近建筑的影響,提出了建議。華亭賓館于1983年施工,1987年建成。該勘察獲1991年國家優(yōu)秀勘察金質(zhì)獎。
1984年,上海民用院承擔了靜安希爾頓酒店地基勘察任務。該樓42層,由港人設計,港方派人在現(xiàn)場監(jiān)督勘察,并帶來部分勘察設備。該院精心組織,高效完成任務,勘察周期僅為規(guī)定時間的80%。所做工程地質(zhì)鉆孔,深達122.5米,是當時鉆孔深度的紀錄。高壓固結(jié)壓力達128公斤/平方厘米,直接剪切試驗垂直壓力達6公斤/平方厘米,在當時都是少見的。該勘察獲1989年國家優(yōu)秀勘察銀質(zhì)獎。1987年,上??辈煸撼袚嘶▓@飯店工程地質(zhì)勘察。該樓34層,由日本投資。地質(zhì)鉆孔孔深120米,按日方要求,標準貫入試驗深度要達120米,靜力觸探孔深度73.5米。為保證孔的垂直度,采用了下套管的工藝措施,反復下了5次套管,達到預定深度,創(chuàng)造了上海靜力觸探的新記錄。隨后,上??辈煸航邮苋辗轿?,在1986~1994年,進行了施工期及使用期的巖土工程監(jiān)測。主要有:建立深達75米的沉降觀察基準點,對周圍建筑物、煤氣管、上水管、鋼板樁頭部和背部的水平、垂直位移,建筑物傾斜和裂縫觀測,鋼板樁的變形及在開挖支撐處的位移觀測,地基土孔隙水壓力觀測,地基土土中變位觀測,側(cè)向土壓力、基坑外圍地下水位、建筑物和地基土分層沉降觀測,基礎底板鋼筋應力、鋼管樁樁頭應力觀測等項目。測試手段之完整,在上海高層施工中是少見的。沉降觀測基準點及分層沉降標的深度都開創(chuàng)了新記錄。通過這一監(jiān)測活動,較全面地提高了監(jiān)測技術(shù)和方法,對在建筑物密集地段,解決深基坑施工的技術(shù)難點,積累了經(jīng)驗。該監(jiān)測獲1990年上海市優(yōu)秀工程三等獎。
90年代,上海勘察院還完成國際貿(mào)易中心大樓(地上37層)、錦滄文華大酒店(地上30層,地下2層)、新錦江大酒店(地上43層,地下1層,高153.4米)、上海商城(48層,高164.8米);上海民用院還完成瑞金大廈(27層)、業(yè)泰廣場(28層)、羅馬花園(16~17層);中船勘察院完成包兆龍圖書館(20層)、聯(lián)合大廈(36層,地下1層)、物資貿(mào)易中心大廈(31層,地下2層)、金橋大廈(30層,地下2層)等約300余幢高層和超高層建筑的地基工程勘察任務。其中不少獲市優(yōu)秀勘察二、三等獎。1984年,中船勘察院承擔的上海電影藝術(shù)中心樁基施工監(jiān)測,獲1991年國家優(yōu)秀勘察銅質(zhì)獎。
1973年,上海民用院負責勘察、設計的康樂大樓,為12層住宅,板墻框架結(jié)構(gòu),箱形基礎,基底平面尺寸為69.64米×14.1米,砌深5.8米,以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為地基持力層,基底有效壓力85千帕。為取得箱形基礎在上海軟土地基建造的工程經(jīng)驗,由北京建筑科學研究院地基所、上海市政工程研究所、同濟大學地基教研組、上海民用院、上海市第四建筑工程公司合作,進行了系統(tǒng)的地基應力和沉降觀測工作,在基底土體中埋設了大量壓力盒,箱基底板中埋鋼筋應力計。地基變形觀測自1974年7月19日基坑開挖觀測基底土體回彈開始,至每層加高建成,直到1979年3月13日為止,經(jīng)歷了1698天,觀測趨于穩(wěn)定沉降值為16厘米,計算值為21厘米,取得極有價值的觀測數(shù)據(jù)。接著,四平大樓(12層)、華盛大樓(12層)、胸科醫(yī)院大樓(10層)先后建造,均采用箱形基礎,砌深5米左右,都進行了系統(tǒng)地基反力,沉降觀測工作,其中胸科醫(yī)院大樓位于上海市西區(qū),箱基砌置在高壓縮性淤泥質(zhì)粘土層上,建成后,累積沉降大于35厘米(大于計算沉降值),但未影響正常使用。陸家宅5座13層高層住宅,采用箱形基礎,箱基置于厚約8米的砂質(zhì)粉土、粉砂層上,其下為淤泥質(zhì)粘土層。1978年該高層群建成后,基礎穩(wěn)定沉降值7厘米左右。70年代上海地震基本烈度按6度計,所以對此粉砂層未作液化判定。
1979年,上海輕工院負責勘察設計的中國鐘廠鐘殼大樓,位于肇嘉浜路,8層箱形基礎兼地下室,基礎座落在厚層的淤泥質(zhì)粘土層上。埋設了壓力盒、深層標,進行了基底壓力地基變形觀測。由于該區(qū)淤泥質(zhì)粘土層軟弱,產(chǎn)生沉降值50余厘米,引起不均勻沉降,大樓向西北傾斜,后進行糾偏處理,恢復正常。70年代期間,采用箱形基礎建造的高層建筑還有長陽飯店(10層),共和新路住宅樓4幢(9層)等。在上海軟土地基采用箱形基礎,建造8~14層高層建筑的勘察設計經(jīng)驗有:要著重查清地基的不均勻性,每幢高層建筑物勘察孔不得少于5個,其中控制孔不少于2個,宜采用原位測試驗證和補充鉆孔資料的不足,在平均地下水(潛水)位以下的箱基部分應扣除浮力,以使基底有效壓力減少,基底有效壓力應根據(jù)土質(zhì)情況,控制在40~80千帕,下臥層強度宜控制在πCu公斤/平方厘米以內(nèi),其中Cu為軟粘性土不固結(jié)快剪強度值;基礎平均沉降量不宜大于35厘米,橫向整體傾斜的計算值按建筑物的高度,取值不宜大于3~4‰等。這些經(jīng)驗均編入1980年國家建筑工程總局批準頒發(fā)的《高層建筑箱形基礎設計與施工規(guī)程》(JGJ6-86)內(nèi)。1980年,由上海工業(yè)建筑設計院負責編制《上海市軟土地基上高層建筑箱形基礎(天然地基)設計試行規(guī)定》(DBJ08-1-81),內(nèi)容包括地基勘察、基礎設計、施工3個主要方面,適用于14層以內(nèi)高層建筑物。經(jīng)上海市建委于1981年組織評審,1982年3月正式批準試行。
上海地區(qū)超過14層的高層,基本采用樁基礎。70年代中后期上海民用院完成了漕溪北路高層(16~17層)住宅群、烏鎮(zhèn)路6幢20層高層住宅群、曹楊路20層北海飯店等勘察設計。樁的類型多為預制樁。1981~1982年建設的上海賓館是當時上海的建筑,基礎為箱基加樁基,高90.5米,26層。開挖深度8米,用截面450毫米×450毫米、長40.5米的鋼筋混凝土預制樁,打入至-44.85米,穿過暗綠色粘土層,進入其下灰綠色粉細層內(nèi)1米,單樁容許承載力達140噸,建成后實測沉降12厘米。70年代后期,上海勘察院、中船勘察院分別研制液壓和機械傳動的深層靜力觸探設備,貫入深度可達60~70米,有效提高了中——長樁基勘察測試水平。1982年,同濟大學等5個單位,繼續(xù)完成以靜力觸探估算打入樁單樁極限承載力的科研成果,充實了估算≥30米長樁承載力的內(nèi)容,該成果被迅速推廣應用,為勘察設計、施工單位熟悉認同。結(jié)合在寶鋼工程勘察中已掌握應用過深層鉆探取土技術(shù)、深層連續(xù)標準貫入試驗、室內(nèi)精密力學試驗等技術(shù),相互配套應用,已能適應重大超高層地基勘察的技術(shù)需要,滿足國內(nèi)外設計單位所提出的技術(shù)要求,并漸趨完善。
1980年,上??辈煸撼袚松虾k娦糯髽?地上21層,地下3層)和聯(lián)誼大廈(29層,地下1層)勘察任務,這是當時上海建筑。上??辈煸航M織全院技術(shù)力量,并走訪國內(nèi)有名地基專家,確定了勘探方案??辈熘?,采用深層靜力觸探、連續(xù)標準貫入試驗、現(xiàn)場抽水試驗(淺井簡易抽水試驗和多降深群井抽水試驗)、前期固結(jié)壓力試驗等原位測試和室內(nèi)試驗技術(shù),確定樁基和深基坑設計所需的地基參數(shù),取得高層地基許多開創(chuàng)性勘察經(jīng)驗。同年,華東電力院勘察處承擔華亭賓館地基勘察任務。主樓28層,高90米,地下1層,挖土深度10.7米,副樓4層。工程勘察中,進行了深60~100米全斷面取芯鉆探,查出深50~60米粉砂層粘性土夾層;采用深層靜力觸探試驗,最深貫入深度為66米,貫入中密粉砂層內(nèi)16米;進行了70米深連續(xù)標準貫入試驗。還進行了十字板剪力試驗、塊體自由振蕩試驗,以測定土層動態(tài)抗壓系數(shù)。注水試驗,測定開挖基坑土體的滲透系數(shù)。水力破裂試驗,測定13米以內(nèi)各土層的靜止土壓力系數(shù)。室內(nèi)試驗對各土層進行了三軸不排水剪力和先期固結(jié)壓力等力學試驗。根據(jù)以上多種原位測試和室內(nèi)力學試驗,綜合確定高層地基深基坑、樁基設計所需的動靜地基力學參數(shù),進行了巖土工程評價,應用靜力觸探比貫力,估算打入樁單樁極限承載力的科研成果,提出持力層和鋼筋混凝土單樁承載力的明確建議。根據(jù)比貫入阻力和標準貫入擊數(shù),提出了沉樁可能性的分析與判斷。對開挖基坑臨時邊坡支護的穩(wěn)定性進行了驗算,提出了場地地基深101.2米內(nèi)土體的卓越周期,供高層結(jié)構(gòu)抗震設計用。對打樁和井點抽水對鄰近建筑的影響,提出了建議。華亭賓館于1983年施工,1987年建成。該勘察獲1991年國家優(yōu)秀勘察金質(zhì)獎。
1984年,上海民用院承擔了靜安希爾頓酒店地基勘察任務。該樓42層,由港人設計,港方派人在現(xiàn)場監(jiān)督勘察,并帶來部分勘察設備。該院精心組織,高效完成任務,勘察周期僅為規(guī)定時間的80%。所做工程地質(zhì)鉆孔,深達122.5米,是當時鉆孔深度的紀錄。高壓固結(jié)壓力達128公斤/平方厘米,直接剪切試驗垂直壓力達6公斤/平方厘米,在當時都是少見的。該勘察獲1989年國家優(yōu)秀勘察銀質(zhì)獎。1987年,上??辈煸撼袚嘶▓@飯店工程地質(zhì)勘察。該樓34層,由日本投資。地質(zhì)鉆孔孔深120米,按日方要求,標準貫入試驗深度要達120米,靜力觸探孔深度73.5米。為保證孔的垂直度,采用了下套管的工藝措施,反復下了5次套管,達到預定深度,創(chuàng)造了上海靜力觸探的新記錄。隨后,上??辈煸航邮苋辗轿?,在1986~1994年,進行了施工期及使用期的巖土工程監(jiān)測。主要有:建立深達75米的沉降觀察基準點,對周圍建筑物、煤氣管、上水管、鋼板樁頭部和背部的水平、垂直位移,建筑物傾斜和裂縫觀測,鋼板樁的變形及在開挖支撐處的位移觀測,地基土孔隙水壓力觀測,地基土土中變位觀測,側(cè)向土壓力、基坑外圍地下水位、建筑物和地基土分層沉降觀測,基礎底板鋼筋應力、鋼管樁樁頭應力觀測等項目。測試手段之完整,在上海高層施工中是少見的。沉降觀測基準點及分層沉降標的深度都開創(chuàng)了新記錄。通過這一監(jiān)測活動,較全面地提高了監(jiān)測技術(shù)和方法,對在建筑物密集地段,解決深基坑施工的技術(shù)難點,積累了經(jīng)驗。該監(jiān)測獲1990年上海市優(yōu)秀工程三等獎。
90年代,上海勘察院還完成國際貿(mào)易中心大樓(地上37層)、錦滄文華大酒店(地上30層,地下2層)、新錦江大酒店(地上43層,地下1層,高153.4米)、上海商城(48層,高164.8米);上海民用院還完成瑞金大廈(27層)、業(yè)泰廣場(28層)、羅馬花園(16~17層);中船勘察院完成包兆龍圖書館(20層)、聯(lián)合大廈(36層,地下1層)、物資貿(mào)易中心大廈(31層,地下2層)、金橋大廈(30層,地下2層)等約300余幢高層和超高層建筑的地基工程勘察任務。其中不少獲市優(yōu)秀勘察二、三等獎。1984年,中船勘察院承擔的上海電影藝術(shù)中心樁基施工監(jiān)測,獲1991年國家優(yōu)秀勘察銅質(zhì)獎。