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第二節市政和交通調查

清光緒三年(1877),光緒三十二年修建淞滬鐵路,改造外白渡橋,開始了上海市政交通的調查。但當時勘測技術比較落後,被外商控制。從19年底,20世紀初至20世紀40年代,上海市政交通調查發展緩慢。解放後,上海逐步成立了市政、港口、鐵路、隧道等專業勘測單位,為市政建設和衛星城發展做了大量勘測工作。自20世紀80年代後期以來,上海出現了許多重大的市政交通工程,勘測任務繁重,勘測技術也隨之發展。

壹、市政工程

1952,材料測試所成立巖土實驗室和鉆探隊,完成四川北路恒邦大橋工程勘察。1953底,若棗浜大橋水上鉆孔完成,孔深30米,暗綠色硬粘土層。從1957開始,近40年來,上海市政府學院勘測所承擔了上海市幾乎所有的市政工程勘測任務,以及部分外省市的勘測任務,主要包括廣西柳州大橋、安徽定遠汽車試驗場、南京北河口水廠等。

從1958到1963,上海在郊縣建立了10個新工業區和衛星城,道路、橋梁、給排水等市政建設日益增多,城市建設發展迅速。為了滿足日益增長的市政勘測需要,上海市政府勘測院進行了技術創新,改進了鉆探工具,制作了30米便攜式手鉆,提高了工作效率,完成了大量的市政工程勘測工作。

在此期間,調查了近1000座小橋。對於壹般荷載小於20噸、跨度小於20米的鋼筋混凝土橋梁,兩側橋臺采用天然地基。大於20米的橋在河中有橋墩,采用樁基,需要進行水上勘察。大型橋梁工程勘察項目有:1958年初完成的第壹座跨吳淞江預應力混凝土橋北寨大橋,1963年完成的跨吳淞江鎮北橋。從此項目正式編制了完整的工程地質勘察報告和圖件,標誌著市政工程勘察步入正軌。

在此期間完成的道路工程勘察中,勘探點壹般布置在300 ~ 500m,孔深2 ~ 3m。物理分類試驗采用長桿貫入試驗或取土樣,勘察方法簡單快捷。給排水工程勘察,由於結構對地基的變形比較敏感,勘察的重點是查明地基土的均勻性、土層的滲透性以及是否有地下障礙物。壹般來說,孔是根據結構的外圍和中心來布置的。大型工程有:1959完成的上海市第壹座新建30萬噸/日長橋水廠勘察、中山西路新建壹號水庫勘察。中山西路1號水庫為兩個長方形半地下鋼筋混凝土水池,容積為20000立方米。鉆孔按1960開頭的方格網布設,間距30 ~ 50m,孔深25m。根據1965詳勘中周邊結構和壓縮層的厚度進行布孔和確定孔深。1964,完成吳淞天然氣廠廢水處理工程調查。場地內堆放有鋼渣、煤渣、垃圾等雜物,砂質淤泥離地面2米以下,開挖時容易造成流砂。勘察報告建議清除表面雜物,淺埋基礎,局部換土,防止水池不均勻沈降。設計被采納後,工程建設順利。

1962年開始防洪墻工程勘察,沿黃浦江、蘇州河及其支流全面修建防洪墻,長度超過100公裏。防洪墻以重力式為主,故按軸線布置孔,孔深8 ~ 10米,孔距30 ~ 50米,為地基穩定計算提供固結快剪指標。這項任務花了10年才完成。CSIC也參加了壹些調查。

在1966到1970的四五年間,由於“文化*”的幹擾和破壞,上海市政工程的勘察幾乎停止,1971年後才恢復。20世紀70年代,先後勘察了珠鳳公路(含72m跨河上涇橋)、新華路立交、東溝9號橋、石化總廠海堤、廠內外道路、橋梁、水廠、汙水處理廠、海水取水管道、泵房等。勘探設備更新了,勘探技術發展了。1976完成松江泖港大橋勘測,孔深50米,穿過深綠色粘性土層至粉砂層。首次應用靜力觸探試驗數據為估算單樁承載力提供地基參數,並對樁基持力層進行評價和選擇。標誌著市政工程樁基勘察水平的提高。從65438到0978,寶鋼開工建設,廠內外市政工程勘察由上海市政院承擔,歷時5年。1978進行雲川路勘測,充分應用自制靜力觸探儀,貫入能力達30米,提高了勘測速度和質量。為解決寶鋼廠區及生活區用水問題,決定在長江口外的灘口周圍修建壹座蓄水水庫。水庫岸線2000米,土石壩9米,蓄水位6.5米,配有取水泵站和長約14公裏的輸水管道。本次取水工程勘察過程中,查明了庫區各土層的透水性、築堤用土料的儲量和適宜性,判斷了堤坡和地基的穩定性和液化性。1982完成所有調查任務。

20世紀80年代後,長橋水廠擴建徐紅路加壓泵站1980,為清水池,庫容4萬立方米。地基處理采用強夯法,夯前夯後進行地基檢測。采用地基孔隙水壓力、分層沈降、水平位移和抗震溝效應觀測的綜合監測,使強夯施工順利進行,總結了較為完整的軟土地基強夯試驗數據。同年,曲陽汙水處理廠工程勘察完成。該廠汙水處理規模為7.5萬立方米/日。經過調查,提出了合理利用天然地基防止大型水池不均勻沈降的措施,並提出了施工開挖時防止流沙和在護岸擋土墻上設置反濾層的建議,取得了良好的效果。6月1983,恒豐路新橋勘察完成。新橋主橋每墩總荷載3000噸。勘探孔間距20 ~ 30米,南岸孔間距45 ~ 95米,北岸孔間距30 ~ 60米,孔深控制在深綠色硬土層以下15米。進行了土層的垂直和水平滲透試驗。該橋為預應力混凝土連續梁拱橋,經勘察論證樁基持力層。為樁基設計選擇合理的持力層提供了可靠的依據。

隨著改革開放的發展,自1984以來,以城市交通和環衛為重點的市政建設全面展開,其規模、技術難度和投資在國內市政建設中前所未有。截止1994年底,僅上海市政府學院勘測室就完成了1000多個取土樣測試孔,鉆孔深度超過3萬米,靜力觸探試驗近2萬次,十字板剪切試驗近1000個,取土樣約2萬個,15全巖心取樣和曝光攝影深度約100米。在完成各類工程勘察中,手段多樣,針對性強,對橋梁工程進行了深層旁壓試驗、跨孔波速試驗、地脈動試驗;為查明上遊水域障礙物和土層的分布情況,對黃浦江上遊引水工程過江管道進行了重力、磁法和淺層剖面測試。等深合流汙水開挖工程深層承壓水頭的確定。采用鉆探和各種超前原位測試相結合的勘探方法,提高工程質量和工作效率,確保重點工程的順利進行。根據工程需要,在土工試驗中壹般都要進行三軸剪切、高壓固結等力學試驗。重視原位測試結果和土工試驗指標的結合,綜合確定地基參數,提高勘察報告結論和基礎方案、施工建議的準確性,向巖土工程勘察方向延伸。室內資料整理充分利用計算機,圖紙美觀,計算準確,周期縮短,提高了市政工程勘察的技術水平。

20世紀80年代中期至90年代初,上海完成了重大市政工程勘察項目,包括恒豐北路立交橋、宋新高速公路、黃浦江上遊引水工程、汙水綜合處理壹期工程、南浦大橋、內環路高架路、楊浦大橋、外灘防汛墻加固等工程。主要的有:

65438-0984,上海市政府學院開始承擔黃浦江上遊引水工程勘察,包括泵站、凈水廠、工作井、過江管、輸水管道、倒虹管等工程。在四個泵站的初勘中,孔的布設網格為100m× 100m,孔深為30 ~ 31m。壹般物理力學試驗采用土洞和靜力觸探試驗相結合的方法進行。壹期工程三棟建築已詳勘,根據建(構)築物位置進行布孔,確定孔深。對於樁基,根據壓縮層厚度,控制孔深度為55米。勘探報告提出了樁基持力層,並提供了樁側土的極限摩阻力和樁端土的極限端承載力。在穿越河流管道的工作井勘察中,每口工作井布置2個深度為40-50m的土壤孔和2個靜力觸探孔。過江管道兩側8 ~ 10米範圍內交錯布置鉆孔,孔距50米。孔深為管道埋深的2 ~ 3倍,然後堵孔。同時在過江管軸線兩側20米範圍內進行物探,了解河道中上部障礙物及地質分布情況。在管道中心附近采取加密土壤樣本,每米采取1個樣本。對粉土和粉砂進行標準貫入試驗,測定承壓水頭,分析地下水水質,了解場地水文地質條件。對所有土樣進行常規試驗、滲透試驗、全顆粒分析試驗、無側限抗壓強度試驗和高壓固結試驗,為盾構施工提供不均勻系數。勘察報告不僅提供了必要的數據,還提出了沈井和盾構施工的註意事項。工程勘察的其他部分也按要求進行,保證了整個工程的順利施工。1986期間,浦東段中分井倒虹管施工過程中發生塌方,上海市政府立即進行勘查。通過土洞、靜力觸探試驗和十字板抗剪強度試驗,分析事故原因是開挖的土堆較高且靠近基坑,當時下雨,但未按設計要求設置井點降水。提出的處理建議被采納,分流方案取消。本次調查獲得1989上海市優秀調查三等獎。

1985-1990上海市政府承擔了上海市合流汙水治理工程壹期的勘察工作,按照設計分為三個階段。該任務涉及所有管道、泵站和預處理廠。在詳細勘測階段,僅在管道上就鉆了300多個孔。頂管和隧道法施工的管段,集中取土,配合工作井勘探,取土孔配合靜力觸探孔和十字板剪切孔。土工試驗包括全顆粒、滲透性、無側限抗壓強度、三軸不固結和不排水試驗,承壓水頭也根據土壤條件確定。對於泵站和汙水處理廠,根據構築物位置布置勘探點,采用土孔結合靜力觸探孔對粉土和砂土進行標準貫入試驗,確定地震烈度7度時液化的可能性、液化等級和強度。對於大開挖施工場地,在上部淤泥中增加粘性土中的滲透試驗和無側限抗壓強度試驗,在下部土層中增加早期固結力和壓縮指數測定,以判斷應力歷史和壓縮性能。彭越浦泵站為沈井結構,內徑60m,埋深23.4m,詳勘由CSSC承擔,並於1994獲上海市優秀勘察三等獎。由於整個項目是世界銀行貸款項目,按照規定的要求和格式整理詳細的勘察報告,並對土樣進行曝光和拍照。該報告也以英文發表,這是符合國際標準的做法。

從1988到1989,上海市政府學院承擔了南浦大橋的詳細勘測任務。(在1959和1979中,該院進行了兩次建橋選址和可行性調查,在1987中,進行了可行性和初步調查。在這些勘測中,最深的鉆孔達到96.5米。)詳勘采用鉆探土孔、靜力觸探孔、標準貫入孔的方法。在主橋主墩鉆孔中,進行孔內側壓試驗和查明地下障礙物的物探。主橋主墩按四角和墩中心呈梅花形布置,孔深60-90米。主橋副墩設置兩個勘探孔,孔深35-45米,引橋段沿軸線兩側交錯交叉,孔深20-60米。由於布孔合理,孔深合適,比原方案節約勘測費用約1/3。對上部軟粘土進行水平荷載試驗,對各土層試樣進行振動柱試驗,提供剪切波速值。通過泥漿護壁連續作業獲得完整孔深的土樣,通過邊貫入邊下放套管邊掃孔獲得完整的深層土靜力觸探曲線。經計算機處理和各種試驗數據分析,建議主橋直徑為900 mm的鋼管樁采用⑦2密砂層作為樁基持力層,引橋直徑為400 mm× 500 mm的鋼筋混凝土預制樁或鉆孔樁采用⑦1淤泥層作為樁基持力層。提供的單樁承載力與試驗結果基本壹致。預估/試樁結果為:浦東主墩,樁長47/51m,單樁極限承載力13230/12500 kn(靜載)。浦西主墩長47/51m,單樁極限承載力13140/> 11500 kn(動測)。南浦大橋的勘察開創了在松散地基上修建特大橋的先例。通車後,主墩實測沈降僅4厘米。南浦大橋勘察取得的成功經驗,後來被用於楊浦大橋的工程地質勘察。本調查獲上海市優秀調查二等獎1991。

上海市政府於1990年5月承擔了楊浦大橋的可行性調查,並於1991年2月承擔了初步調查。1991六月詳勘時,主橋主墩由上海勘測院承擔,主橋副墩和浦西引橋由上海市政院承擔,浦東引橋由上海城建設計院(簡稱上海城建院)承擔。控制孔深主墩1.20米,副墩80米,引橋60米,幾乎采用了當時所有的勘測和試驗手段。主墩采用直徑900 mm的鋼管樁,埋置標高-52 ~-53 m ⑦2作為樁基持力層,單樁容許承載力6000 kn。浦西引橋采用鋼筋混凝土預制樁,樁長45cm× 45cm,樁長28m,單樁容許承載力為1100 kn。本次調查獲上海市優秀調查二等獎1993。

上海內環路高架路,浦西段分別由上海市政院和上海勘測院承擔,浦東段由上海市政院承擔。第壹階段調查於20世紀80年代末完成,第二階段調查於20世紀90年代初完成。其中,1992由上海市政府學院完成的羅山路楊高路立交勘測,獲得1995上海市優秀勘測二等獎。

二、港口工程

“壹五”期間(1953 ~ 1957),上海開始對黃浦江兩岸的老碼頭進行改擴建。工程地質勘察由交通部航務工程總局勘察總隊派出的專門勘察隊完成,或由船舶工業局上海勘察隊(現中國船舶工業勘察院)等單位承擔。1958年初,交通部在上海成立上海港口建設工程局,下設設計室、土工試驗隊和鉆探隊,負責港口工程勘察。1963年更名為第三航務工程局設計室勘測隊(現為第三航務工程勘察設計院勘測工程公司,簡稱第三航務工程勘察公司)。在1958 ~ 1990期間,該單位完成了華東地區沿海及沿江港口地區地質調查項目1070項,其中上海地區850項。