第五章第一節　天然地基

第一節　天然地基

上海地區地基土為鬆軟土，形成年代較新，固結度低，土質軟弱，土層呈帶狀分布，有一定規律。解放前，建築物大都是2～3層的普通民宅，高層建築不多，大型工業建築也較少，因此採用天然地基較多，地基的容許承載力，傳統採用每平方米8噸（80千帕），有“老8噸”的習慣用法，很多3層及3層以上的建築採用木樁。解放後，上海岩土工程技術有很大發展，對全市的地質勘察資料進行了匯總和分析，從承載力和沉降變形兩個方面進行分析研究，使天然地基的合理利用達到較高水平，6層以下住宅等民用建築大部分不打樁，節約了大量資金和材料。來源：
1958～1960年，上海市城建局勘察總隊副隊長孫更生組織全市大部分勘察單位，進行了33個城鄉規劃地區的工程地質普查，共打鑽孔約2000個，取土樣2萬個，進行室內土工試驗資料的相關關係分析，發現各土層的固結快剪c、ø值和壓縮模量e1-2與土的類別和孔隙比有較好的關係，從而編制了統計值表格，列為1963年《上海地基基礎設計規範（試行）》附屬檔案，兩次再版中仍然保留。由於軟粘土中往往夾有粉砂薄層，固結快剪的c、ø值不甚穩定，有時統計值反而更為合理。同時編制的《1∶10000工程地質圖集》，以地基容許承載力為主，劃分小區，有分區工程地質剖面和土工指標統計值，並標明鑽孔位置、暗浜位置、試樁和載荷試驗位置圖，還圈出可能產生流砂的地區和可利用的樁基持力層的埋深等，內容較為豐富，根據各區的不同地質條件，地基土的容許承載力範圍為7～14噸/平方米（70～140千帕），有的地區容許承載力由傳統的“老8噸”提高到13～14噸/平方米（130～140千帕）。
1960～1967年，上海民用院按照《工程地質圖集》提供了700多項中小型工程的勘察報告，以後調查了數十幢按圖採用地基容許承載力的住宅，平均沉降量為10～20厘米，未發現因不均勻沉降而發生裂縫。1984年，上海地礦局勘察公司、上海勘察院、三航院勘察處等單位，匯總上海地區土層分布規律，結合土層的地質成因，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時代及成因類型，野外鑑別特徵，給予地層編號，改變了過去地層編號混亂情況，對岩土工程人員不論勘察、設計和施工都提供了方便。如②號土是作為天然地基持力層的褐黃色粉質粘土，而⑥號土則是晚更新世q4 3的暗綠色、草黃色的粘性土，是上海地質的重要標誌層。上海地區如無地震液化問題，六層的住宅都採用天然地基，不採用樁基，由於上部結構採用了抗裂措施，防止了上部結構的開裂。
天然地基的較大沉降量，是上海軟土地基的一個特點。在採用一般結構形式、基礎壓力和施工方法，特別是採用一般加荷速率的情況下，建築物有較大的沉降和一定程度的不均勻沉降，但不會發生地基的破壞。1963年，地基規範編制組曾對百餘幢建築物的沉降觀測資料進行統計，平均沉降量為：磚承重結構10～40厘米，單層排架結構20～50厘米，多層框架結構15～30厘米，箱形基礎15～160厘米，儘管沉降量較大，但並未影響建築物的安全使用。箱形基礎是天然地基的另一種形式。有的建築物超過6～7層，甚至達到12層左右，由於地基承受的荷載較大，或是由於人防的要求，採用了箱形基礎。較為典型的是中蘇友好大廈（現上海展覽中心）中央大廳箱形基礎的沉降情況。該館由蘇聯專家設計，採用的基底總壓力為130千帕（13噸/平方米），未作沉降驗算，由於箱基的寬度較大，受影響的壓縮層較深，因此產生了過大的沉降量。完工後11年，累計沉降量達1.6米（90年代已超過2米），相對傾斜為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，但仍持續發生沉降。儘管沉降量很大，鄰近地表沒有發生隆起現象，但給使用和相鄰建築帶來不良影響，由於中央大廳沉降過大，地坪標高反比兩側展覽廳為低，已建的階梯只得廢棄重鋪。由於沉降過大，把貼鄰的條形基礎帶著下沉，使相鄰建築嚴重開裂，不得不進行加固。
從1974年起，建設部建築科學研究院地基所、華東工業院和同濟大學岩土工程系（現地下建築與工程系）、上海市政工程研究所等單位在康樂大樓、華盛大樓、胸科醫院大樓和四平大樓等建築物的箱形基礎內，埋設沉降觀測標，土壓力盒和鋼筋應力計等進行原位觀測，積累了工程經驗。為了研究輕型井點降水條件下埋深較大的箱形基礎地基變形規律，在康樂大樓和四平大樓兩個工程中埋設一般沉降標和回彈標，在華盛大樓和胸科醫院大樓兩個工程中，還埋設了分層標；並由同濟大學土工試驗室在室內用固結儀按5個階段（降水預壓——基坑開挖——基礎施工——停止降水——上部結構施工和使用）的地基受力狀態，進行壓縮和回彈試驗。在華盛大樓，胸科大樓和四平大樓3個工程的基礎底面，還埋設了滲壓計觀測地下水浮力的大小，並研究基底壓力是否對浮力有影響，通過實測資料得出結論：地下水的浮力是客觀存在的，基底浮力的大小，取決於地下水位的高低，與基底壓力增大無關，考慮按全部浮力計算基底的有效壓力，可以充分挖掘地基的潛在能力，降低基礎造價，胸科醫院大樓按此原則計算，取得很好效果，大樓使用正常。由此，70年代上海自行設計施工的箱形基礎，一般沉降量控制在20～30厘米以內，竣工後使用正常，沒有發生過量沉降。來源：
在深基礎方面，上海也取得許多重大成果，1970年，華東電力院設計的高橋半地下式熱電廠，採用直徑68米，高28.5米，面積為3630平方米的圓形鋼筋混凝土沉井結構，是當時國內最大的沉井，獲全國和上海市科學大會成果獎。