■孔笑寒

（天津市楊村第一中學(xué)天津301700）

大型建筑物的工程地質(zhì)條件分析
--以上海市為例

■孔笑寒

（天津市楊村第一中學(xué)天津301700）

近年來，隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，大型高層建筑物如雨后春筍般越來越多。但由于高層建筑物對地基要求甚高，并非所有區(qū)域都適合建造此類建筑，如果選址不當(dāng)，就會存在安全隱患。上海市是我國的經(jīng)濟(jì)中心，高層建筑的分布范圍較廣、發(fā)展時(shí)間較長，在高層建筑的選址方面較為成熟。本文從高層建筑所需的工程地質(zhì)條件入手，以上海市為例，調(diào)查分析了上海市高層大型建筑物密集區(qū)的工程地質(zhì)條件，并總結(jié)了大型高層的建筑物選址時(shí)的必需條件。研究成果可為其他區(qū)域的高層建筑物選址提供參考。

工程地質(zhì)條件 大型高層建筑 上海市

0 引言

10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他高層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)為高層建筑[1]。目前我國的一、二線城市普遍用地緊張，高層建筑的建造和使用能夠節(jié)約土地，緩解土地壓力。但由于高層建筑對地基的地質(zhì)條件要求較高，在為高層建筑選址時(shí)，要根據(jù)工程地質(zhì)層的分布狀況，選擇適宜的區(qū)位進(jìn)行施工。如果選擇了一些工程地質(zhì)層條件較差的區(qū)域，就可能會導(dǎo)致建筑物存在隱患，相應(yīng)的維護(hù)及管理的成本也會增加。更甚者會因此導(dǎo)致一些工程地質(zhì)問題的發(fā)生，損害公共財(cái)產(chǎn)，危及人民生命安全。

圖1 上海市的第四紀(jì)地層分布圖Fig.1 Geographical location of Shanghai

上海市是我國的經(jīng)濟(jì)中心，位于我國東部沿海地區(qū)的長江沖積平原上，是全國高層建筑最密集的地區(qū)之一。上海市浦東新區(qū)的陸家嘴區(qū)域、徐匯區(qū)的徐家匯區(qū)域以及黃浦區(qū)的人民廣場區(qū)域等都屬于高層建筑密集區(qū)。綜合分析，上海市在為高層建筑進(jìn)行選址時(shí)，能綜合考慮地面的地質(zhì)條件與社會經(jīng)濟(jì)條件。本文以上海市為例，分析大型建筑物的選址所需考慮的工程地質(zhì)條件，以期為其他區(qū)域的選址提供參考。

1 研究區(qū)概況

上海市位于我國東部沿海區(qū)域，黃浦江與長江入海匯合處，是長江三角洲沖積平原的一部分，平均海拔高度為4米左右。北界長江，東瀕東海，南臨杭州灣，西接江蘇和浙江兩省。地理坐標(biāo)在東經(jīng)120°52′至122°12′，北緯30°40′至31°53′之間。上海市土地面積為6,340.5平方公里，地勢平坦開闊，港口廣布，自新世紀(jì)以來上海市的社會經(jīng)濟(jì)條件取得了迅猛發(fā)展，成為了中國的經(jīng)濟(jì)中心。至2015年，上海市下設(shè)16個(gè)區(qū)域，共108個(gè)鎮(zhèn)，2個(gè)鄉(xiāng)，99個(gè)街道辦事處，3742個(gè)居民委員會和1702個(gè)村民委員會。截至2014年，上海市常住人口為2 425.68萬人[2]。

2 上海市地質(zhì)概況分析

上海市位于我國長江入?？跊_積平原之上，境內(nèi)除了西南部靠近嘉興市的區(qū)域有少數(shù)丘陵山脈外，全為坦蕩低平的平原，平均海拔為4米。最高點(diǎn)是大金山島主峰，平均海拔103.4米，最低是崇明和南匯沿海一帶，平均海拔為-1米左右。上海境內(nèi)基巖出露面積很少，基本位于上海的西南部丘陵地帶。因此在分析上海的工程條件時(shí)，主要針對覆蓋在基巖上的第四系地層進(jìn)行分析。

本文選擇第四系上部厚度50米的淺土層作為研究對象，上海市的第四紀(jì)地層分布如下（圖1）[3]。崇明縣主要為早期、晚期、現(xiàn)代河口砂壩——三角洲平原沉積。河口濱案沉積、河口側(cè)翼邊探、支流河道心灘沉積主要分布在寶山區(qū)、浦東新區(qū)的東部及黃浦江沿岸地帶。嘉定區(qū)、閔行區(qū)、奉賢區(qū)主要為杭州灣北岸濱海潮灘沉積、“長三角”側(cè)翼岡身帶潮灘沉積和“長三角”側(cè)翼濱海潮灘沉積，其中嘉定區(qū)北部還有沙體分布。青浦區(qū)、松江區(qū)多為盆緣波狀起伏湖泊高地沉積，青浦區(qū)北部靠近淀山湖地帶有湖心洼地湖沼沉積和環(huán)湖淺埋硬土上湖泊低地沉積分布。金山區(qū)主要為外側(cè)受海泛影響湖泊沉積。

表1 上海市區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)分層表

第四系上部厚度50米的淺土層，自上而下的工程地質(zhì)分層分別為：表土層、第一砂層、第一硬土層、第一軟土層、第二軟土層、第二硬土層、第二砂層、第三軟土層，各土層的特征如表1所示。[4]

3 上海市大型高層建筑密集區(qū)選址分析

上海市大型高層建筑區(qū)較為密集，截止2014年，上海市各區(qū)縣30層以上的建筑總數(shù)達(dá)到1510幢，建筑面積總數(shù)達(dá)到了4272萬平方米。其中，浦東新區(qū)和黃浦區(qū)的30層以上建筑數(shù)量最多，均為200幢以上；普陀區(qū)、徐匯區(qū)、長寧區(qū)、虹口區(qū)、閘北區(qū)、靜安區(qū)次之，均為100幢到200幢之間；楊浦區(qū)、閔行區(qū)、寶山區(qū)、嘉定區(qū)、松江區(qū)、奉賢區(qū)均在10幢到100幢之間；青浦區(qū)、金山區(qū)較少，在0到10幢之間；崇明縣則為0幢。[2]（表1）

松江、青浦和金山等區(qū)的西部存在第一、二硬土層。該區(qū)以沖湖積平原為主，地勢相對低洼。本類型土體75米以淺普遍發(fā)育有二層硬土層，且大部分地區(qū)淺部砂層不發(fā)育，因此本區(qū)的地基條件明顯優(yōu)于其它地區(qū)。但由于局部地區(qū)的表土層中夾有工程性質(zhì)極差的泥炭質(zhì)土，所以，對依賴天然地基的建筑工程需要采取開挖消除或治理；嘉定、寶山區(qū)大部，青浦、松江區(qū)的東部，閔行區(qū)西部，金山區(qū)東、北部，徐匯區(qū)大部及浦東新區(qū)川沙、市區(qū)的局部地區(qū)，有第二硬土層無第一硬土層分布，總體認(rèn)為屬于地基條件尚好的土體結(jié)構(gòu)類型；市區(qū)局部和寶山區(qū)北部，長江河口的崇明、長興和橫沙等三島，無第二硬土層無第一硬土層分布，第三軟土層局部缺失，第一、二軟土層厚度較大，河口地區(qū)易產(chǎn)生滲流、震動液化，綜合分析認(rèn)為屬于地基條件較差的土體結(jié)構(gòu)類型。[5]

作為上海乃至全國改革開放與創(chuàng)新發(fā)展的龍頭先驅(qū)，浦東新區(qū)不僅在經(jīng)濟(jì)建設(shè)上具有舉足輕重的地位，同時(shí)作為上海市高層建筑最密集區(qū)，它也是我們研究上海市高樓選址分析的絕佳對象。浦東新區(qū)區(qū)內(nèi)絕大部分地基土建筑條件較好，存在第一、二硬土層，僅在沿江地帶，缺失第一、二硬土層。因此，在該綜合區(qū)內(nèi)發(fā)展金融、商業(yè)、對外服務(wù)等現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，興建大型－特大型高層建筑，只要避開其沿江地段，從地質(zhì)環(huán)境考慮，是十分合理的。

徐匯區(qū)位于上海市區(qū)西南部，也是區(qū)內(nèi)大型建筑密集區(qū)。但區(qū)內(nèi)大部有第二硬土層無第一硬土層分布，由于大量開采地下水，造成土地沉降。區(qū)境內(nèi)部龍華等地區(qū)為河漫灘相灰色亞砂土或灰色輕亞粘土夾薄層粉砂層所組成，天然含水量高，易產(chǎn)生流沙，高層建筑物選址應(yīng)避開此處。

4 結(jié)論與展望

本文的研究可初步得出結(jié)論：表土層和第一砂層可作為天然地基或淺基礎(chǔ)持力層，第一、二硬土層作為多層或小高層建筑樁基持力層較為合適，高層或超高層建筑建議以第二、三砂層作為樁基持力層。更具體的說，若以第一、第二硬土層作為標(biāo)志層研究建筑物地基的土體結(jié)構(gòu)類型，存在第一、二硬土層的土體結(jié)構(gòu)類型區(qū)與存在第二硬土層、缺失第一硬土層的土體結(jié)構(gòu)類型區(qū)由于土層天然含水量比較低，孔隙比較小，土體不易壓縮，土質(zhì)密實(shí)，屬于地基條件尚好的土體結(jié)構(gòu)類型；缺失第一、二硬土層的土體結(jié)構(gòu)類型區(qū)由于在相同水位條件下地面沉降量大，屬于地基條件較差的土體結(jié)構(gòu)類型。建筑適宜性與工程地質(zhì)條件密切相關(guān)。根據(jù)工程地質(zhì)層產(chǎn)出狀況，可以確定相適應(yīng)的建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及其建筑規(guī)模。

總體上來看，上海市的大型高層建筑布局基本合理，在進(jìn)行高層建筑選址時(shí)，能夠考慮到各個(gè)區(qū)域的工程地質(zhì)條件。我們從浦東規(guī)劃案例可以看到，城市規(guī)劃需要充分考慮地質(zhì)資源與地質(zhì)環(huán)境的承載能力。城市地質(zhì)應(yīng)先行于城市規(guī)劃，為城市規(guī)劃提供諸如基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等方面的綜合基礎(chǔ)地質(zhì)資料和專業(yè)建議。

[1]JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 [S],2010.

[2]上海統(tǒng)計(jì)局.2015年上海統(tǒng)計(jì)年鑒 [EB/OL].http://www.stats-sh.gov.cn/data/toTjnj. xhtml?y=2015.html，2015-01-26/2015-12-21.

[3上海地質(zhì)調(diào)查院.第四紀(jì)地層 [EB/OL].http://www.sigs.com.cn/sigsonlines/.html，2012-10-17/2015-12-21.

[4]張宏良.上海地區(qū)地下資源和地質(zhì)環(huán)境概論 [J].上海地質(zhì).1991，第1期：3-4.

[5]嚴(yán)學(xué)新、史玉金.上海市工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征 [J].上海地質(zhì).2006，第4期：19-24.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-22-2

孔笑寒（1999～），高中在讀。