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第二節(jié) 市政、交通勘察

清光緒三年(1877年)淞滬鐵路的建設(shè)以及光緒三十二年外白渡橋的改造,開始了上海市政交通的勘察。但當(dāng)時(shí)勘察技術(shù)比較落后,且為外商所控制。從19世紀(jì)末、20世紀(jì)初直至20世紀(jì)40年代,上海市政交通勘察工作發(fā)展緩慢。解放后,上海逐步組建了市政、港口、鐵路和隧道專業(yè)勘察單位,為市政建設(shè)、衛(wèi)星城鎮(zhèn)發(fā)展做了大量勘察工作。80年代后期以來,上海重大市政交通項(xiàng)目眾多,勘察任務(wù)繁重,勘察技術(shù)隨之發(fā)展。

一、市政工程

1952年,材料試驗(yàn)所建立土工試驗(yàn)室和鉆探隊(duì),完成了四川北路橫浜橋的工程勘察。1953年底,又完成蕰藻浜大橋的水上鉆探,孔深30米,達(dá)暗綠色硬粘土層。從1957年開始,近40年來,上海市政院勘測室?guī)缀醭袚?dān)了上海市全部的市政工程勘察任務(wù),并承接了外省、市的部分勘察任務(wù),主要有廣西柳州大橋,安徽定遠(yuǎn)汽車試驗(yàn)場,南京北河口水廠等重大市政工程勘察。

1958~1963年,上海在郊縣建立了閔行、吳涇、嘉定等10個(gè)工業(yè)新區(qū)和衛(wèi)星城鎮(zhèn),與之配合的道路、橋梁、給水、排水等市政建設(shè)日益增多,同時(shí)市區(qū)建設(shè)也迅速發(fā)展。為了滿足日益發(fā)展的市政勘察需要,上海市政院開展技術(shù)革新,改進(jìn)鉆具,自制了30米輕便手搖鉆機(jī),提高工作效率,完成了大量市政工程勘察。

在此期間完成了近千座小型橋梁勘察工程。一般載重在20噸級(jí)以內(nèi),跨度小于20米的鋼筋混凝土橋,兩側(cè)橋臺(tái)采用天然地基。大于20米的橋在河中設(shè)橋墩,采用樁基,需進(jìn)行水上勘察。規(guī)模大的橋梁工程勘察項(xiàng)目有:1958年初完成的全市第一座預(yù)應(yīng)力混凝土橋——跨越吳淞江的北翟路橋,1963年完成跨越吳淞江的真北路橋,從該工程起,正式編寫完整的工程地質(zhì)勘察報(bào)告和整理圖件,標(biāo)志市政工程勘察走上正軌。

在此期間完成的道路工程勘察,勘探點(diǎn)一般按300~500米布置,孔深2~3米,采用長桿貫入試驗(yàn)或取土進(jìn)行物理性分類試驗(yàn),以簡便、快速勘察方法進(jìn)行。給水、排水工程勘察,由于構(gòu)筑物對地基的變形性質(zhì)反應(yīng)敏感,勘察重點(diǎn)是查明地基土的均勻性、土層的滲透性和有無地下障礙物,一般按構(gòu)筑物周邊與中心布孔。規(guī)模大的項(xiàng)目有:1959年完成的上海第一座新建30萬噸/日長橋水廠勘察和新建的中山西路一號(hào)水庫勘察。中山西路一號(hào)水庫為兩座2萬立方米矩形半地下式鋼筋混凝土水池,1960年初勘按方格網(wǎng)布孔,間距30~50米,孔深25米,1965年詳勘按構(gòu)筑物周邊和壓縮層厚度布孔和確定孔深。1964年完成規(guī)模較大的吳淞煤氣廠廢水處理工程勘察,場地中堆有鋼渣、煤屑、垃圾等雜物,地面2米以下為砂質(zhì)粉土,開挖時(shí)易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象,勘察報(bào)告建議:表部雜物清除,基礎(chǔ)淺砌,局部換土,防止水池不均勻沉降。經(jīng)設(shè)計(jì)采納,工程施工順利。

1962年開始防汛墻工程勘察,防汛墻沿黃浦江、蘇州河及各支流兩岸全面修筑,長達(dá)100余公里。防汛墻以重力式為主,因此按軸線布孔,孔深8~10米,孔距30~50米,提供固結(jié)快剪指標(biāo)供地基穩(wěn)定計(jì)算,該項(xiàng)任務(wù)為時(shí)達(dá)10年才完成。中船勘察院也參加了部分勘察。

1966~1970年的四、五年間,因“文化大革命”干擾破壞,上海市政工程勘察幾乎停頓,至1971年后有所恢復(fù)。70年代期間,先后完成了朱楓公路(包括跨徑72米的和尚涇橋)、新華路立交、東溝9號(hào)橋及石化總廠海堤、廠內(nèi)外道路、橋梁、水廠、污水處理廠、海水進(jìn)水管及泵房等工程勘察。勘探設(shè)備有所更新,勘察技術(shù)有所發(fā)展。1976年完成松江泖港大橋勘察,孔深50米,穿過暗綠色粘性土層至粉砂層,首次應(yīng)用靜力觸探試驗(yàn)資料,提供估算單樁承載力的地基參數(shù),并評(píng)價(jià)選擇樁基持力層。標(biāo)志市政工程樁基勘察水平的提高。1978年,寶鋼開始建設(shè),廠內(nèi)外的市政工程勘察由上海市政院承擔(dān),歷時(shí)5年。1978年進(jìn)行蘊(yùn)川路勘察,開始全面應(yīng)用自制的靜力觸探儀,貫入能力為30米,提高了勘察速度和質(zhì)量。為解決寶鋼廠區(qū)和生活區(qū)的用水問題,確定在長江口江堤外沙灘口筑堤圍建蓄水庫,水庫岸線長2000米,土石壩最高9米,最高蓄水位6.5米,配有取水泵站和長約14公里的輸水管道,此項(xiàng)取水工程的勘察中,查明了水庫區(qū)各土層透水性,筑堤用土料的儲(chǔ)量和適宜性,對堤坡和地基穩(wěn)定以及液化判定進(jìn)行了論證分析,保證取水工程建設(shè)順利進(jìn)行。全部勘察任務(wù)于1982年完成。

進(jìn)入80年代后,長橋水廠于1980年擴(kuò)建徐虹路增壓泵站,為庫容量4萬立方米的清水池。地基處理采用強(qiáng)夯加固,進(jìn)行了夯前及夯后地基檢測,采用取土試驗(yàn)、靜力觸探、十字板試驗(yàn)相結(jié)合的測試方法以及地基孔隙水壓力、分層沉降、水平位移、防震溝效應(yīng)觀察等綜合監(jiān)測,使強(qiáng)夯加固施工順利進(jìn)行,并總結(jié)了較完整的軟土地基強(qiáng)夯加固測試資料。同年完成曲陽污水廠工程勘察。該廠污水處理規(guī)模7.5萬立方米/日,勘察后提出了合理利用天然地基,防止大面積水池產(chǎn)生不均勻沉降的措施,并提出施工開挖防止產(chǎn)生流砂和駁岸擋土墻設(shè)反濾層等建議,取得良好效果。1983年6月完成了恒豐路新橋勘察。新橋主橋?yàn)槊慷湛偤芍?000噸。勘探布孔排距20~30米,南岸孔距45~95米,北岸孔距30~60米,孔深控制在暗綠色硬土層以下15米,并作了土層縱、橫向滲透試驗(yàn)。該橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱形橋,勘察后對樁基持力層進(jìn)行論證。為樁基設(shè)計(jì)選擇合理持力層提供可靠依據(jù)。

隨著改革開放形勢的發(fā)展,自1984年起,以改造市區(qū)交通、環(huán)衛(wèi)為重點(diǎn)的市政建設(shè)全面展開,其規(guī)模、技術(shù)難度和投資,在國內(nèi)市政建設(shè)史上是空前的。到1994年底,僅上海市政院勘察處就完成了千余個(gè)取土試驗(yàn)孔,3萬余米鉆探深度,近2萬米靜力觸探,2千次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),近千次十字板剪切試驗(yàn),約2萬只土樣試驗(yàn),15個(gè)深約百米的全巖芯取樣和揭片攝影。在完成各類工程勘察中,手段多樣,針對性較強(qiáng),為大橋工程進(jìn)行深層旁壓試驗(yàn)、跨孔波速、地脈動(dòng)測試;為黃浦江上游引水工程過江管道進(jìn)行重力、磁法初探和淺層剖面測試,探明水域上部障礙物和土層分布情況;為合流污水等深開挖工程進(jìn)行深層承壓水頭測定等。采用鉆探和多種先進(jìn)的原位測試相結(jié)合的勘探,提高工程質(zhì)量和工作效率,保證重點(diǎn)工程順利進(jìn)行。土工試驗(yàn)按工程要求普遍開展了三軸剪切、高壓固結(jié)等力學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目。重視原位測試成果和土工試驗(yàn)指標(biāo)相結(jié)合,綜合確定地基參數(shù),從而提高勘察報(bào)告結(jié)論和對基礎(chǔ)方案、施工等建議的準(zhǔn)確性,向巖土工程勘察方向延伸。室內(nèi)資料整理全面應(yīng)用計(jì)算機(jī),圖件美觀、計(jì)算精確、縮短周期,提高了市政工程勘察的技術(shù)水平。

80年代中期至90年代初期,上海完成的重大市政工程勘察項(xiàng)目有恒豐北路立交橋、莘松高速公路、黃浦江上游引水工程、合流污水治理一期工程、南浦大橋、內(nèi)環(huán)線高架路、楊浦大橋、外灘防汛墻加固等工程。其中主要的有:

1984年,上海市政院開始承擔(dān)黃浦江上游引水工程勘察,任務(wù)包括泵站、凈水廠、工作井和過江管、輸水管道、倒虹管等工程。4座泵站的初勘按100米×100米方格網(wǎng)布孔,孔深30~31米。采用取土孔與靜力觸探相結(jié)合,進(jìn)行一般物理力學(xué)試驗(yàn)。一期工程中的3座又進(jìn)行了詳勘,按建(構(gòu))筑物位置布孔和確定孔深。對樁基礎(chǔ),按壓縮層厚度考慮,控制孔深為55米?碧綀(bào)告建議了樁基持力層,提供了樁側(cè)各層土的極限摩阻力和樁尖土的極限端承力。在過江管道工作井勘察中,每個(gè)工作井布置40~50米深取土孔2個(gè),靜力觸探孔2個(gè)。在過江管兩側(cè)8~10米范圍內(nèi)交錯(cuò)布置鉆孔,孔距50米,孔深為管埋深下加2~3倍管徑,鉆孔終孔后,隨即封堵。同時(shí)在過江管軸線兩側(cè)各20米內(nèi)進(jìn)行物探,了解江中上部障礙物及地質(zhì)分布情況。在管中心附近加密取土樣,每米取土1個(gè)。粉性土、粉砂土進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),還進(jìn)行了承壓水頭測定,地下水水質(zhì)分析,了解場地的水文地質(zhì)條件。全部土樣做了常規(guī)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、全顆粒分析試驗(yàn),并做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和高壓固結(jié)試驗(yàn)等,為盾構(gòu)施工提供不均勻系數(shù)?辈靾(bào)告除提供必要數(shù)據(jù)外,還提出了沉井和盾構(gòu)施工的注意事項(xiàng)。其它部分工程勘察,也都按要求進(jìn)行,保證了整個(gè)工程的順利施工。1986年,浦東段中汾涇倒虹管施工時(shí)發(fā)生滑坡,上海市政院隨即做了勘探。采用取土孔結(jié)合靜力觸探、十字板抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)等手段,分析事故原因是開挖堆土較高,離坑基較近,當(dāng)時(shí)下雨,而井點(diǎn)降水又未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置所致。提出的處理建議得到采納,撤銷了改道計(jì)劃。該勘察獲1989年上海市優(yōu)秀勘察三等獎(jiǎng)。

1985~1990年,上海市政院承擔(dān)了上海合流污水治理一期工程勘察,按設(shè)計(jì)勘察分三個(gè)階段進(jìn)行。任務(wù)涉及所有管道、泵站和預(yù)處理廠。在詳勘階段,僅管道部分鉆孔就達(dá)300余個(gè)。在采用頂管及隧道法施工的管段都加密取土,并配合工作井勘探,以取土孔配合靜力觸探孔,十字板剪切孔。土工試驗(yàn)增做全顆粒、滲透、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)等,還根據(jù)土層情況測定承壓水頭。對泵站和污水處理廠,勘探點(diǎn)按構(gòu)筑物位置,以取土孔結(jié)合靜力觸探孔布置,對粉土、砂性土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),判別在地震烈度為7度時(shí)液化的可能性、液化等級(jí)和強(qiáng)度。對大開挖施工場地,上部粉土增做滲透性試驗(yàn)和粘性土中的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),下部土層增做前期固結(jié)力和壓縮指數(shù)測定,以判別應(yīng)力歷史和壓縮性能。彭越浦泵站為內(nèi)徑60米,埋深23.4米沉井結(jié)構(gòu),詳勘由中船勘察院承擔(dān),該勘察獲1994年上海市優(yōu)秀勘察三等獎(jiǎng)。因整個(gè)工程為世界銀行貸款項(xiàng)目,詳勘報(bào)告均按規(guī)定的要求和格式整理,并進(jìn)行土樣揭片攝影,報(bào)告還出了英文本,進(jìn)行了與國際接軌的一次實(shí)踐。

1988~1989年,上海市政院承擔(dān)了南浦大橋詳細(xì)勘察任務(wù),(1959年和1979年,該院曾為建橋進(jìn)行了兩次選址和可行性勘察,1987年又進(jìn)行了可行性和初步勘察。在這些勘察中,最深鉆孔達(dá)96.5米。)在詳勘時(shí),采用鉆探取土孔、靜力觸探孔及標(biāo)準(zhǔn)貫入孔相結(jié)合的手段進(jìn)行。在主橋主墩鉆孔中,進(jìn)行孔內(nèi)旁壓試驗(yàn)及查明地下障礙物的物探。主橋主墩按墩臺(tái)四角及中心呈梅花形布孔,孔深60~90米,主橋副墩各布2個(gè)勘察孔,孔深35~45米,引橋段沿軸線兩側(cè)隔墩相錯(cuò)交叉布孔,孔深20~60米。由于布孔合理,孔深恰當(dāng),比原方案節(jié)約勘察費(fèi)用約1/3。對上部軟粘土進(jìn)行了水平荷載試驗(yàn),對各土層試樣作了共振柱試驗(yàn),提供了剪切波速度值,采用泥漿護(hù)壁連續(xù)作業(yè),取得了孔深完好土樣,采用邊貫入邊掃孔,下護(hù)套管方法,獲得了深層土完整的靜力觸探曲線。對獲得的各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理分析,經(jīng)綜合評(píng)價(jià)提出主橋直徑900毫米鋼管樁以⑦2密實(shí)砂層為樁基持力層,引橋400毫米×500毫米鋼筋混凝土預(yù)制樁或鉆孔灌注樁以⑦1粉層砂為樁基持力層。提供的單樁承載力與試樁結(jié)果基本吻合。預(yù)估/試樁結(jié)果為:浦東主橋墩,樁長47/51米,單樁極限承載力13230/12500(靜載)千牛。浦西主橋墩,樁長47/51米,單樁極限承載力13140 />11500(動(dòng)測)千牛。南浦大橋的勘察,開創(chuàng)了在松散地基上興建特大型橋梁的先例。通車后,實(shí)測主橋墩沉降量僅4厘米。在南浦大橋勘察中獲得的成功經(jīng)驗(yàn),后被用于楊浦大橋工程地質(zhì)勘察中。該勘察獲1991年上海市優(yōu)秀勘察二等獎(jiǎng)。

1990年5月,上海市政院承擔(dān)楊浦大橋可行性勘察,1991年2月又承擔(dān)了初步勘察。1991年6月進(jìn)行詳勘時(shí),主橋主墩由上?辈煸撼袚(dān),主橋副墩和浦西引橋由上海市政院承擔(dān),浦東引橋由上海城市建設(shè)設(shè)計(jì)院(簡稱上海城建院)承擔(dān)。控制孔深主橋主墩達(dá)120米,副墩達(dá)80米,引橋達(dá)60米,使用了當(dāng)時(shí)幾乎所有的勘察測試手段。主橋墩采用直徑900毫米鋼管樁,以埋藏標(biāo)高-52~-53米⑦2層作樁基持力層,單樁容許承載力6000千牛。浦西引橋采用45厘米×45厘米,長28米鋼筋混凝土預(yù)制樁,單樁容許承載力1100千牛,該勘察獲1993年上海市優(yōu)秀勘察二等獎(jiǎng)。

上海內(nèi)環(huán)線高架道路的勘察,浦西段由上海市政院和上海勘察院分別承擔(dān),浦東段由上海市政院承擔(dān)。一期勘察在80年代末完成,二期勘察在90年代初完成。其中上海市政院在1992年完成的羅山路楊高路立交工程勘察,獲1995年上海市優(yōu)秀勘察二等獎(jiǎng)。來源:考試大

二、港口工程

“一五”(1953~1957年)期間,上海市開始黃浦江兩岸老碼頭改擴(kuò)建工程,工程地質(zhì)勘察由交通部航務(wù)工程總局勘察總隊(duì)派出專門勘察隊(duì)伍來滬完成,或由船舶工業(yè)局上?睖y隊(duì)(現(xiàn)中船勘察院)等單位承擔(dān)。1958年初,交通部在上海組建上海筑港工程局,局內(nèi)設(shè)有設(shè)計(jì)室,配有土工試驗(yàn)組和鉆探隊(duì),專門負(fù)責(zé)港口工程勘察,1963年改名第三航務(wù)工程局設(shè)計(jì)室勘察隊(duì)(現(xiàn)第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院勘察工程公司,簡稱三航院勘察公司)。1958~1990年,該單位完成華東地區(qū)沿海、沿江港區(qū)碼頭及配套工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目共1070項(xiàng),其中屬上海市項(xiàng)目850項(xiàng)。

上海港建設(shè)經(jīng)歷了三次建港高潮,推動(dòng)了港口勘察技術(shù)發(fā)展。

1959~1962年為上海第一次建港高潮時(shí)期。港口建設(shè)以吳淞張華浜地區(qū)為起點(diǎn),新建6個(gè)萬噸級(jí)深水泊位,并對一批碼頭進(jìn)行擴(kuò)建,主要有北票碼頭7、8泊位,改建匯山碼頭4泊位等項(xiàng)目。碼頭結(jié)構(gòu)由現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架改為預(yù)制安裝梁板式,樁基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力空心樁,樁基勘察深度一般以鉆入埋深30米上下暗綠色硬土層內(nèi)1米為限,在該硬土層缺失的地區(qū),則鉆達(dá)40米以下的砂層內(nèi),最深達(dá)60米。剛組建的勘察隊(duì)伍經(jīng)受了鍛煉,摸索實(shí)踐逐步完善。1959年,張華浜3、4泊位打樁施工過快,發(fā)生軟土地滑動(dòng)事故,交通部組織有關(guān)科研、設(shè)計(jì)單位專家會(huì)診處理。為查清原因,三航院勘察公司在張華浜地區(qū)前后進(jìn)點(diǎn)勘探施工45次,完成了大量水上勘察任務(wù)。60年代末,總結(jié)一套特有的在軟土層中清水沖擊清孔鉆進(jìn)工藝,和相應(yīng)的直接成孔采樣的厚壁取土器,提高了水上鉆探效率和取土質(zhì)量。原位測試較多地采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),室內(nèi)試驗(yàn)較多地進(jìn)行軟土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)勘察資料,均由室內(nèi)土工試驗(yàn)人員完成,70年代初,增加文字說明,改為探驗(yàn)報(bào)告,以反映鉆探試驗(yàn)成果。1970年,委托周家渡船廠制造了“滬工鉆1號(hào)”鉆探船。裝機(jī)動(dòng)力為89.5千瓦(120馬力),為上海港第一艘港工勘察的專用船舶。在此期間,中船勘察院前身——華東勘察公司,除完成上海市浦江兩岸修、造船廠的水域碼頭和有關(guān)水工構(gòu)筑物工程勘察任務(wù)外,也承擔(dān)了部分上海港口工程的勘察任務(wù)。

1973~1978年是上海第二次建港高潮時(shí)期。1973年7月,三航院勘察公司承擔(dān)了石化總廠的陳山原油碼頭工程勘察任務(wù)。包括兩個(gè)2.5萬噸級(jí)泊位、一個(gè)碼頭和長900米的引橋。碼頭全部采用鋼樁墩式結(jié)構(gòu),1975年初工程勘察全部結(jié)束。在此期間還承擔(dān)了吳淞口、張華浜10余座深水泊位改擴(kuò)建及集裝箱專用泊位新建的勘察任務(wù)。1978年1月,承擔(dān)了寶鋼的港口碼頭群的工程勘察任務(wù),工程包括原料碼頭、成品碼頭和內(nèi)河碼頭等。該項(xiàng)工程勘察任務(wù)因項(xiàng)目多,工作量大,分期、分批進(jìn)行,一直延至80年代后期才基本結(jié)束。由于這一時(shí)期港口建設(shè)迅速發(fā)展,三航院勘察公司經(jīng)國家特允,從全國各地抽調(diào)一批工程勘察專業(yè)技術(shù)人員,擴(kuò)增到近200人,技術(shù)隊(duì)伍素質(zhì)有較大提高。1975年,委托上海滬東造船廠制造了適合海上作業(yè)的雙體鉆探船,80年代初,又改裝了一艘退役登陸艇作為上海港第三條專用鉆探船,提高了水域勘探能力?辈旆秶蓞卿量趦(nèi)黃浦江上游,擴(kuò)展至吳淞口外羅涇——寶山和外高橋及金山一帶。大噸位樁基設(shè)計(jì)要求勘察深度普遍由40米擴(kuò)展到60米,為了提高港口水域勘察的效率和精度,進(jìn)口了日本制造的淺地層剖面儀,交通部組織了水上勘探技術(shù)攻關(guān)組,重點(diǎn)解決水上靜力觸探技術(shù)和淺地層剖面儀在港口勘察中的應(yīng)用,積累了資料,提高了水平。為了總結(jié)港口勘察經(jīng)驗(yàn),統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),70年代后期,交通部組織了所屬各航務(wù)局的勘察、設(shè)計(jì)、科研以及河海大學(xué)等有關(guān)單位的科技人員,制定國內(nèi)第一本《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》,1979年出版單行本。1982年起,三航院勘察公司將長期慣用的港口工程探驗(yàn)報(bào)告,全部改為港口工程地質(zhì)勘察報(bào)告,加強(qiáng)了工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià),提高了港口工程地質(zhì)勘察質(zhì)量與水平。1981年完成的張華浜集裝箱專用泊位工程地質(zhì)勘察,獲1987年交通部優(yōu)秀工程勘察一等獎(jiǎng)。

1986年起,上海港建設(shè)進(jìn)入第三次建港高潮時(shí)期,上海港又新建擁有萬噸級(jí)以上泊位的寶山、關(guān)港和朱家門3個(gè)裝卸作業(yè)區(qū);改擴(kuò)建了一大批碼頭泊位,吳淞口北側(cè)長江沿岸,從與江蘇交界的瀏河口,至吳淞口炮中國臺(tái)灣一線,碼頭泊位已基本連成一片。外高橋新港區(qū)和外高橋電廠等碼頭群已建成,新的碼頭建設(shè)仍在進(jìn)行。杭州灣北側(cè)以石化總廠碼頭群為中心,電廠、油庫等各種碼頭正在快速崛起。這一時(shí)期上海港工程勘察的特點(diǎn)是:地域新、條件差、任務(wù)重、時(shí)間緊、要求高。上海港口工程勘察隊(duì)伍經(jīng)受了考驗(yàn),除三航院勘察公司發(fā)揮主力作用外,中船勘察院、國家海洋局海洋地質(zhì)大隊(duì)等單位也參與了上海港口有關(guān)的工程勘察的任務(wù)。三航院勘察公司對水上勘探技術(shù)作了進(jìn)一步改進(jìn),完善了水上水沖清孔鉆進(jìn)工藝,充實(shí)了泥漿循環(huán)成孔工藝、麻花鉆進(jìn)工藝、巖心管鉆進(jìn)工藝和水上薄壁取土器工藝等。為適應(yīng)軟土勘察需要,研制成功薄壁取土器系列,1990年經(jīng)交通部組織鑒定,達(dá)到國際先進(jìn)水平。積長期水上勘探經(jīng)驗(yàn),已有了迎潮擱灘、簡易回填、簡便臺(tái)架、潮間測試等一整套水域各類原位測試操作經(jīng)驗(yàn),提高水域原位測試能力與精度。同時(shí)引進(jìn)英國劍橋自鉆式旁壓儀,為研究地基土水平受力特征提供有效的原位測試手段。工程地質(zhì)報(bào)告編寫和資料整理,采用計(jì)算機(jī)處理技術(shù),加強(qiáng)了地基與基礎(chǔ)方面的論證分析,向“巖土工程勘察報(bào)告”延伸。

三、鐵路工程

上海自清光緒二年(1876年)建設(shè)淞滬鐵路以來,至1949年,雖已建有滬寧、滬杭干線和淞滬、真(如)西(站)、新(龍華)日(暉)支線。但上海鐵路局無工程地質(zhì)勘察專業(yè)隊(duì)伍,勘察工作主要是明挖試坑或用人力鉆探,憑工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)處理。1950年,上海鐵路局成立了土工試驗(yàn)室,1953年擴(kuò)充為勘測隊(duì)。1958年擴(kuò)編成三個(gè)綜合勘測設(shè)計(jì)隊(duì),后又幾經(jīng)變動(dòng),1973年成立上海鐵路勘測設(shè)計(jì)所,1990年更名為上海鐵路局勘測設(shè)計(jì)院(簡稱上海鐵勘院),有職工447人,其中勘測隊(duì)84人。1953~1993年,該院共計(jì)完成鐵路工程地質(zhì)勘測項(xiàng)目5000余項(xiàng),其中直接與上海市有關(guān)的工程約1500項(xiàng)。

50年代期間,上海鐵勘院承擔(dān)的新建鐵路工程地質(zhì)勘察有:津浦、滬寧、滬杭線復(fù)線工程和寧蕪線等技改工程。上海地區(qū)的鐵路支線有新(橋)閔(行)線、南(翔)何(家灣)線、南(翔)新(橋)環(huán)線(現(xiàn)滬杭環(huán)線一部分)、吳(涇)閔(行)線。鐵路專用線有:上鋼一廠、上鋼三廠(即吳(涇)周(家渡)支線,浦東段1962年拆除)、上鋼五廠、吳涇熱電廠、焦化廠、閔行重機(jī)廠、鍋爐廠、電機(jī)廠、汽輪機(jī)廠。鐵路編組站有南翔、新橋、何家灣和新龍華站改建工程。整治病害為主的工程主要有浙贛線司鋪紅巖層路基滑坡坍方處理、津浦線東葛——花旗營間路基軟土處理、肖甬線寧波軟土路基處理和曹娥江大橋等。這期間勘察隊(duì)伍從組建到逐步壯大,人員邊干邊學(xué)。鉆探工具主要是捷克產(chǎn)50型鉆機(jī)和國產(chǎn)30型鉆機(jī)。機(jī)動(dòng)鉆機(jī)鉆孔采用水沖法鉆進(jìn),遇有易產(chǎn)生坍孔的地層用套管進(jìn)行護(hù)壁。使用取樣器采取土樣,供土工試驗(yàn),用提水器采取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)。需作地層滲透試驗(yàn)的,利用水泵進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

60年代,上海鐵路勘察工作配合調(diào)整工程建設(shè)項(xiàng)目,主要完成填平補(bǔ)齊滬寧、津浦線復(fù)線工程和上海鐵路樞紐等工程勘察。完成了南京梅山鋼鐵廠(9424工程)、徐州大屯煤礦、新余鋼鐵廠和上海港區(qū)、糧食等專用線的工程勘察。1966年后,受“文化大革命”影響,勘察隊(duì)伍調(diào)整,被撤并到施工單位,采取“邊勘測、邊設(shè)計(jì)、邊施工”的工作方法。1973年,為適應(yīng)恢復(fù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,重新成立了上海鐵路勘測設(shè)計(jì)所,還從成都第二鐵路勘測設(shè)計(jì)院調(diào)來勘察技術(shù)力量,帶來了電探儀、直剪儀和100型工程鉆機(jī)等,并研制組裝了靜力觸探儀,提高了綜合勘察技術(shù)能力。在這期間,恢復(fù)了滬寧、滬杭鐵路復(fù)線工程的建設(shè)和安徽巢湖水泥廠、上海上糧七庫專用線,金山支線等工程共計(jì)約完成1250項(xiàng)工程地質(zhì)勘察。由于這一期間的工程多建在軟土地區(qū),設(shè)計(jì)要求較高,勘察中較多應(yīng)用了靜力觸探等原位測試技術(shù),從而提高了樁基工程勘察技術(shù)水平。在金山支線工程中,對一般位于軟基處小型橋梁、立交橋改樁基為箱形基礎(chǔ),有的用擴(kuò)大砂樁、砂墊、短樁等不同方法處理。對黃浦江上第一座大橋(松浦公路鐵路兩用橋),正橋水中墩用直徑1.25米鋼管樁,連岸橋臺(tái)和8座公鐵共用墩臺(tái)采用直徑1.25米灌注樁,其余均為直徑55厘米鋼筋混凝土樁。均獲得成功。

80年代是華東區(qū)鐵路重點(diǎn)發(fā)展建設(shè)時(shí)期。上海處樞紐地位,為此加速了上海地區(qū)鐵路建設(shè)步伐。這一時(shí)期完成的主要工程勘察項(xiàng)目有:上海新客站、寶鋼支線、南何支線部分復(fù)線、藻浜大橋、上海地鐵車輛段和鎮(zhèn)(江)大(港)地方鐵路等約2000項(xiàng)任務(wù)。其中上海新客站線路站場工程,1990年獲國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng)。這一時(shí)期開展的工程建設(shè)多處于河網(wǎng)地區(qū)軟土地基,因軟土具高壓縮性,低強(qiáng)度,且有流變、觸變性質(zhì),天然地基承載力受允許沉降的限制,工程技術(shù)要求高。在滬寧線江橋、黃渡立交橋、蕰藻浜大橋等橋頭兩端,路基高度嚴(yán)格控制在4~5米,超高填筑路基一般需采用反壓護(hù)道、砂墊石、砂樁或袋裝砂井,塑性排水板等方法排水固結(jié),加固處理。對中小型橋梁推廣采用箱式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),降低了造價(jià),縮短了工期。滬杭線位于杭嘉湖水網(wǎng)地帶,復(fù)線工程路基在大橋兩端的軟土地基上,需要處理的地段共有3113延長米。南翔編組站在駝峰一、二、三部位緩行器前后,路基高達(dá)6米的軟土地基上,超過了臨界高度,經(jīng)采取底部鋪設(shè)砂墊層及豎向打入spb型塑料排水板,并進(jìn)行超載預(yù)壓,使土層達(dá)到排水固結(jié)提高強(qiáng)度措施,滿足了后期沉降小于10厘米的技術(shù)要求。

1991~1994年,完成主要工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目有:浦東鐵路、富陽地方鐵路、小富春江、黃渡(立交橋)大橋和浙贛、滬杭線部分復(fù)線工程712項(xiàng)。其中浦東鐵路、富陽地方鐵路新線項(xiàng)目尚未施工。其余工程項(xiàng)目都已完成,為完善華東鐵路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行發(fā)揮了巨大作用。這幾年來工程勘察技術(shù)有很大進(jìn)步,鉆機(jī)輕便、機(jī)械化有很大改進(jìn),原位測試多樣化,自動(dòng)記錄和微機(jī)技術(shù)已在勘察測試、資料整理、土工試驗(yàn)中推廣應(yīng)用,提高了鐵路工程勘察的效率與質(zhì)量。

四、隧道工程

1958年8月,中共上海市委指示“積極籌建上海地下鐵道”,批準(zhǔn)成立“上海市地下鐵道籌建處”,進(jìn)行規(guī)劃和試驗(yàn)研究。以上海城市建設(shè)局規(guī)劃設(shè)計(jì)院勘察總隊(duì)為主,組織上海民用院、上?辈煸、上海市人民委員會(huì)石油普查大隊(duì)等單位對地下鐵道、越江隧道進(jìn)行地質(zhì)普查。1958~1963年,共完成地下鐵道淺埋、中埋、深埋地質(zhì)普查鉆孔1058只,進(jìn)尺79762.04米。1965年上海市隧道工程設(shè)計(jì)院成立。1976年組建隧道設(shè)計(jì)研究所勘察隊(duì),機(jī)構(gòu)幾經(jīng)變遷。1985年4月,恢復(fù)上海市隧道工程設(shè)計(jì)院(簡稱上海隧道院)。1985~1990年,共完成地下鐵道、各類工程隧道、地下立交、過江隧道等大型工程(不包括地面建筑)地質(zhì)勘察47項(xiàng)。

上海地下鐵道的規(guī)劃論證和地質(zhì)普查始于50年代,持續(xù)30年之久,前后共提出近30個(gè)建設(shè)方案。至1986年,地下鐵道路網(wǎng)規(guī)劃了8條,總長度176公里。越江隧道共規(guī)劃延安路、復(fù)興路、董家渡、江邊路、打浦路、謹(jǐn)記路等6條。60年代中期以前,對深埋地下鐵道進(jìn)行普查和實(shí)勘,鉆孔深度在250~350米(即深入新鮮基巖內(nèi)30米),這類鉆孔170余只,進(jìn)尺39605.66米,占當(dāng)時(shí)工作量的49.3%,初步查明上海市區(qū)線路范圍內(nèi)基巖埋藏深度、巖性分布、地質(zhì)構(gòu)造、主要斷裂帶的分布和覆蓋的分布規(guī)律;中埋鉆孔深度150~180米,主要查明180米附近,即⑩層雜色(褐黃色為主)粘性土層的分布規(guī)律和特征,進(jìn)尺15387米,占當(dāng)時(shí)工作量的19.3%。

1965~1968年,地質(zhì)部上海水文地質(zhì)二大隊(duì)完成了打浦路越江隧道初步勘察、詳細(xì)勘察任務(wù)。江底隧道頂最大埋深為-19.41米,采用盾構(gòu)在軟流塑軟土層中施工,于1970年建成,投入使用。

1978~1981年,上海隧道設(shè)計(jì)研究所勘察隊(duì)完成了延安東路隧道初步設(shè)計(jì)階段的工程地質(zhì)勘察,1982年完成詳細(xì)勘察,1985~1986年進(jìn)行了補(bǔ)充勘察。1985年,由地礦部海洋地質(zhì)局物探大隊(duì)專門為此進(jìn)行了物探工作,查明江底地形變化以及水下是否有疑存物等。延安東路隧道沿線水文地質(zhì)、工程地質(zhì)情況復(fù)雜,隧道經(jīng)過地層為飽和含水、軟流塑、高壓縮性土層,浦西經(jīng)古河道(洋涇浜)有巨厚填土,浦東為砂質(zhì)粉土層,砂層伸向黃浦江,給盾構(gòu)施工帶來很大困難,江中覆土5.8米處,其中亦有1~2米透水的砂質(zhì)粉土,給江底盾構(gòu)施工帶來威脅。經(jīng)過加強(qiáng)地質(zhì)勘察,進(jìn)行地基處理,實(shí)行施工監(jiān)控等,取得了效果。該隧道于1988年12月試通車,1989年5月1日正式通車運(yùn)營。

1978年,上海隧道院勘察隊(duì)為地鐵一號(hào)線方案進(jìn)行了可行性階段勘察,南起漕溪路,北至人民廣場,按孔距100米布點(diǎn),孔深30米,查明沿線地質(zhì)基本情況。地鐵一號(hào)線總圖確定后,上海隧道院勘察隊(duì)經(jīng)8個(gè)月完成詳細(xì)勘察,勘察范圍為沿地鐵軸線兩側(cè)25米,孔距為50~100米。1989年5月,地礦部海洋地質(zhì)局物探大隊(duì)又進(jìn)行了淺層地震勘探,著重查清沿線深30米內(nèi)土層中的粉土、粉砂層。工程所處地層在蘇州河以南基本為飽和含水流塑軟塑粘土層,土體抗剪強(qiáng)度低,含水量高達(dá)40%以上,靈敏度在4~5,屬高壓縮性,并具有較大的流變性。土體經(jīng)擾動(dòng)后明顯降低強(qiáng)度和壓縮模量,且在長期間內(nèi)進(jìn)行固結(jié)和次固結(jié)沉降。在蘇州河以北地區(qū),遇到飽和含水疏松砂性土,在動(dòng)水壓力下易發(fā)生流砂現(xiàn)象。地鐵穿越市中心區(qū),街道狹窄,最窄處僅20米左右,與車站外寬相近,街道兩旁建筑密麻,地下管線密布,很多靠近車站或隧道。工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和市中心區(qū)市政環(huán)境對工程設(shè)計(jì)與施工極為困難。地鐵建成后,沿線附近進(jìn)行深基坑和樁基工程等加載和卸載的施工,會(huì)引起地鐵區(qū)間隧道和車站的位移而影響地鐵正常使用。對此,如何進(jìn)行預(yù)測和防治,也是當(dāng)時(shí)國內(nèi)外很大的難題。面對這些困難,在工程實(shí)踐中進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān),取得經(jīng)驗(yàn)。1號(hào)盾構(gòu)由上體館站向中間接收井推進(jìn)時(shí),隧道軸線與滬杭鐵路南環(huán)線斜交(約50°),盾構(gòu)穿越鐵路段覆土深度7.3米左右。最大隆起量≤10毫米,一個(gè)月內(nèi)累計(jì)沉降量≤30毫米;沉降速率≤4毫米/小時(shí)。地鐵一號(hào)線工程于1990年3月正式施工,1994年12月竣工投入運(yùn)行。

延安東路隧道和地鐵一號(hào)線的勘察除沿用傳統(tǒng)的鉆探、取樣、土工試驗(yàn)方法外,還采用靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測試手段和地球物理探測新技術(shù)。原位測試孔在延安東路隧道初勘時(shí)約占40%,詳勘階段提高到65%。地下鐵道一號(hào)線原位測試孔不少于30%,采用荷蘭孔壓靜力觸探儀,可測定土的超孔隙水和孔隙水壓力的消散曲線,提供土的滲透參數(shù),這些資料對地下工程安全和高質(zhì)量施工提供了可靠保障。延安東路隧道復(fù)線和地鐵一號(hào)線,部分原狀土樣,采用連續(xù)取土器和薄壁取土器。根據(jù)地下工程特點(diǎn),為滿足設(shè)計(jì)和施工需要,必須對隧道沿線土層,特別是對盾構(gòu)危害最大的砂性土,要詳細(xì)分層,為此,地下鐵道和越江隧道勘察時(shí),約1/4的鉆孔連續(xù)取土。采用荷蘭引進(jìn)的連續(xù)取土器,一次可連續(xù)取土2米,該取土器內(nèi)裝有尼龍襪套,減少土與取土器壁摩擦力。與此同時(shí),上海隧道院自行設(shè)計(jì)研制薄壁連續(xù)取土器,取得階段性成果。90年代初,研究同位素c137s(銫)靜力觸探密度探測儀取得成功,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。