上海地區(qū)晚更新世古河道區(qū)域勘察經(jīng)驗(yàn)總結(jié)魏誠(chéng)寅

摘 要：上海地區(qū)晚更新世古河道區(qū)域的土層對(duì)于樁基工程及地下工程有較大的影響。根據(jù)多個(gè)勘察工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出在勘察方案布置階段、野外勘察階段、勘察報(bào)告整理階段以及最后的設(shè)計(jì)施工配合階段這四個(gè)階段對(duì)古河道區(qū)域的勘察工作進(jìn)行把握。

關(guān)鍵詞：古河道；勘察；上海地區(qū)

中圖分類號(hào)：P624 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）14-0044-03

Abstract： The soil layer of Pleistocene paleochannel （ancient river course） area in Shanghai has great influence on pile foundation engineering and underground engineering. According to the experience of many exploration projects， the paper puts forward the proposal that the survey work of paleochannel area should be dealt with in the four stages， i.e.， plan launching stage， field survey stage， survey report collation stage， and final design and construction cooperation stage.

Keywords： paleochannel （ancient river course）； survey； Shanghai

1 概述

巖土工程勘察是整個(gè)工程各個(gè)環(huán)節(jié)中的最基礎(chǔ)部分，也是最關(guān)鍵的部分。勘察成果的準(zhǔn)確性和合理性為后續(xù)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。上海地區(qū)總的來(lái)說(shuō)土層較為平緩，成層分布明顯。上海地區(qū)的勘察經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)非常成熟，也建立了相當(dāng)成熟的一套規(guī)范和體系。

對(duì)于上海地區(qū)的地層，一個(gè)明顯不可控的因素就是古河道區(qū)域的土層。上海地區(qū)陸域古河道主要分為三期，分別為晚更新世末期古河道，即通常所說(shuō)的⑤2、⑤3、⑤4層；全新世晚期吳淞江古河道，即通常所說(shuō)的②3層；以及近代古河道，俗稱暗浜[1]。其中全新世晚期的吳淞江古河道和近代古河道對(duì)淺基礎(chǔ)工程影響較大。而上海地區(qū)為典型的軟土地基，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑物越來(lái)越多，樁基成為了普遍的基礎(chǔ)形式，同時(shí)地下空間的開(kāi)發(fā)利用也越來(lái)越頻繁，晚更新世末期古河道的存在對(duì)其造成了極大的影響。

因此從勘察階段就對(duì)古河道引起足夠的重視，對(duì)整個(gè)工程的順利開(kāi)展有著非常重要的意義。

2 勘察各階段需要注意問(wèn)題

筆者總結(jié)了上海地區(qū)勘察工作的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于晚更新世古河道問(wèn)題，在勘察過(guò)程中主要宜從以下各階段進(jìn)行把握。

2.1 勘察方案布置階段

2.1.1 勘探孔孔深的確定

上海地區(qū)一般建筑物多考慮以埋藏在25.0～30.0m的第⑥層硬土層作為樁基持力層，而中高層建筑、荷重較大的橋梁、高架等一般都首先考慮以埋深在30.0～50.0m的⑦層粉土或砂土作為樁基持力層。⑥、⑦層土土性較好，埋藏適中，對(duì)于后續(xù)設(shè)計(jì)施工來(lái)說(shuō)都是較為經(jīng)濟(jì)的。同時(shí)該兩層土壓縮性較小，有利于樁基沉降控制，是一般擬建物理想的樁基持力層。

但是，晚更新世溺谷相沉積的古河道區(qū)域的存在直接導(dǎo)致了⑥、⑦層土的層面落深或局部缺失，對(duì)樁基設(shè)計(jì)和施工造成了極大的影響。如果勘探孔孔深不夠深將直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)無(wú)法選擇到合適的樁基持力層，需進(jìn)行補(bǔ)充勘察，不僅增加了成本，更是浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間。但如果前期勘察方案盲目地采用深孔，也會(huì)造成極大的浪費(fèi)，并且在經(jīng)濟(jì)上很難獲得甲方單位的認(rèn)同。

首先，在方案確定前一定要與設(shè)計(jì)仔細(xì)溝通確認(rèn)擬建物的基本性質(zhì)，包括建筑物結(jié)構(gòu)形式、荷載情況等，這些因素對(duì)于樁基持力層的確定以及勘探孔孔深的確定來(lái)說(shuō)是最關(guān)鍵的。

其次，要認(rèn)真搜集周邊資料，并翻閱上海市勘察規(guī)范附圖C《上海市區(qū)第⑤2層粉性土、砂土層分布圖》和附圖D《上海市區(qū)第⑥層暗綠色硬土層分布圖》[2]。

有的區(qū)域有穩(wěn)定的古河道分布層，但相鄰場(chǎng)地卻很不穩(wěn)定，切割較深，勘察布孔階段要充分考慮到該因素，考慮到古河道分布的不規(guī)律性和不確定性。適當(dāng)增加孔深，以節(jié)省后續(xù)工作量。

浦東新區(qū)保稅區(qū)內(nèi)某物流項(xiàng)目，2013年就進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行了勘察，但由于設(shè)計(jì)一開(kāi)始未告知具體荷載情況，而場(chǎng)地又受到古河道切割影響，進(jìn)行了多次補(bǔ)勘工作，設(shè)計(jì)方案也一再變更，至今未能動(dòng)工。

建筑物樁基若進(jìn)入不同持力層，由于持力層性質(zhì)的差異，容易引起不均勻沉降?？碧娇讘?yīng)保證一定的深度，給設(shè)計(jì)留有選擇的余地。

2.1.2 勘探孔的平面布置

對(duì)于已知有古河道區(qū)域的場(chǎng)地，宜盡量采用“方格網(wǎng)”方式布置勘探孔。由于古河道切割深度不一，常常造成設(shè)計(jì)所選定的持力層層面起伏較大。這種情況下，設(shè)計(jì)一般會(huì)要求進(jìn)行加孔，以進(jìn)一步探明持力層的分布，為后續(xù)樁基設(shè)計(jì)提供依據(jù)?？辈旆桨覆捎谩胺礁窬W(wǎng)”布置可最大程度劃清古河道的邊界線。如圖1所示，同樣一棟建筑物采用“方格網(wǎng)”和“梅花形”方式布置勘探孔，表面上看“梅花形”布置雖然比“方格網(wǎng)”布置節(jié)省了一個(gè)勘探孔，但對(duì)于古河道的邊界線卻無(wú)從確定，如圖1B中根據(jù)勘探孔揭露的土層情況，可推得的地質(zhì)分界線不單只有實(shí)際情況的邊線，推測(cè)1、推測(cè)2和推測(cè)3這三條虛線都是對(duì)古河道邊界線的合理推測(cè)。這時(shí)，就必須增加更多的勘探孔來(lái)進(jìn)一步探明具體的古河道邊界，反而增加了工作量。

2.2 野外勘察階段

有許多工程場(chǎng)地，在搜集周邊資料時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古河道，但實(shí)際進(jìn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，揭露有古河道的土層，與勘察綱要的土層不一致。這時(shí)，就需要現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人及時(shí)向工程負(fù)責(zé)人匯報(bào)，及時(shí)根據(jù)擬建物的性質(zhì)和最新的土層情況進(jìn)行孔深的調(diào)整。對(duì)于持力層受到古河道切割的情況，設(shè)計(jì)很可能會(huì)采用較深的穩(wěn)定的土層作為持力層，如果仍然按照淺孔實(shí)施，很有可能造成大批勘探孔孔深不夠，不能滿足設(shè)計(jì)要求，從而進(jìn)行補(bǔ)勘。

另外，對(duì)于遇到古河道的情況，現(xiàn)場(chǎng)取土間距也要適當(dāng)加密，作為后期場(chǎng)地分層依據(jù)，更好地查明持力層層面。

2.3 勘察報(bào)告整理階段

勘察報(bào)告文字的整理也是較為重要的工作，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露土層情況及土試結(jié)果給出準(zhǔn)確的場(chǎng)地地層資料，并提出合理的意見(jiàn)和建議。有時(shí)，一個(gè)土層的定名不準(zhǔn)確就會(huì)引發(fā)設(shè)計(jì)的誤解，造成嚴(yán)重的后果。

上海地區(qū)土層因其獨(dú)特的成層分布的特點(diǎn)，大多數(shù)粉質(zhì)粘土土層中均夾有較多量的粉性土或砂性土，且一般呈多層薄層分布，故形成水平滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于垂直滲透系數(shù)的特點(diǎn)。

當(dāng)其粉土或砂土夾層厚度及夾層數(shù)量較大時(shí)，則很可能形成較大的水平滲透系數(shù)，并具有一定的承壓性。尤其是上海地區(qū)的⑤2及⑤3亞層一般夾有較多量的粉土及砂土，根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，常具有較大的滲透性并賦存微承壓含水層。

這種土層及其賦存的地下水很可能于基坑工程施工過(guò)程中產(chǎn)生不利影響，應(yīng)加以重視，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行原位抽水試驗(yàn)評(píng)判其水文地質(zhì)特性。

比如上海前灘地區(qū)便是這種特殊夾砂粘性土層的典型，以前灘地區(qū)某地塊為例。該地塊處于古河道沉積區(qū)域，該地塊地基土第⑤層共分為7個(gè)亞層，從上至下分別為⑤1層灰色粘土、⑤2a層灰色砂質(zhì)粉土、⑤2b層灰色粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土、⑤2c層灰色粉砂、⑤3a層灰色粉質(zhì)粘土、⑤3b層灰色粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土、⑤4層灰綠色粉質(zhì)粘土。

其中⑤2a層灰色砂質(zhì)粉土及⑤2c層灰色粉砂為典型的上海地區(qū)微承壓含水層，中間的⑤2b層灰色粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土為相對(duì)隔水層。

如果僅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取土記錄和室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，⑤2b層中均為粉質(zhì)黏土土樣，而將⑤2b層單純定名為粉質(zhì)黏土，則可能會(huì)讓設(shè)計(jì)誤認(rèn)為該層土為簡(jiǎn)單的隔水層，從而導(dǎo)致止水帷幕設(shè)計(jì)或基坑降水設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，造成嚴(yán)重的后果，如止水帷幕因沒(méi)有進(jìn)入預(yù)想的隔水層而失效、降水不到位等。

但如果將⑤2b層定名為粉質(zhì)黏土夾砂質(zhì)粉土，就會(huì)引起甲方、設(shè)計(jì)和施工的重視。根據(jù)靜力觸探曲線線型分析，⑤2b層含粉土量較多，其隔水性能不易確定，故甲方要求該工程針對(duì)⑤2a層、⑤2b層及⑤2c層進(jìn)行原位抽水試驗(yàn)，以確定各層的水文地質(zhì)特性及相互間的聯(lián)系。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)⑤2a層抽水時(shí)，⑤2c層觀測(cè)井水位有一定的下降；而當(dāng)⑤2c層抽水時(shí)，⑤2a層觀測(cè)井水位有較大的下降，通過(guò)分析計(jì)算⑤2b層水平向滲透系數(shù)達(dá)到9.26×10-5cm/s，垂向滲透系數(shù)約為1.74×10-5cm/s。可見(jiàn)⑤2b層的滲透系數(shù)是非常大的，相當(dāng)于粘質(zhì)粉土的滲透系數(shù)。

試驗(yàn)表明⑤2a層與⑤2c層存在較大的水力聯(lián)系，故可將⑤2a層，⑤2b層及⑤2c層視為同一個(gè)微承壓含水層。此試驗(yàn)結(jié)果為基坑圍護(hù)及基坑降水設(shè)計(jì)及施工提供了寶貴的依據(jù)，幫助工程順利實(shí)施。

2.4 設(shè)計(jì)施工階段

如果將受到古河道切割的土層作為持力層，若持力層層面起伏過(guò)大，一般需要進(jìn)行加孔，以提供更多的設(shè)計(jì)依據(jù)。但如果樁基考慮穿過(guò)受古河道切割影響的不穩(wěn)定土層，而進(jìn)入下部土層，則不必增加勘察工作量。勘察人員需要與設(shè)計(jì)溝通，了解設(shè)計(jì)意圖，明確設(shè)計(jì)考慮采用的持力層，避免不必要的補(bǔ)勘。

3 結(jié)束語(yǔ)

勘察雖然已經(jīng)是一個(gè)比較成熟的專業(yè)，但是，仍然會(huì)有許多不確定的因素，上海地區(qū)晚更新世古河道區(qū)域的工程勘察就是一個(gè)例子。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，勘察工作也越來(lái)越現(xiàn)代化，技術(shù)手段逐漸從人工方式一步步走向自動(dòng)化，勘察過(guò)程各個(gè)階段信息的采集也越來(lái)越方便智能。但是，作為勘察項(xiàng)目負(fù)責(zé)人也不能過(guò)分依賴自動(dòng)化的信息，而應(yīng)當(dāng)用扎實(shí)的理論基礎(chǔ)及豐富的經(jīng)驗(yàn)對(duì)實(shí)際工況作出自己的判斷，這樣才能提交出一份合格的勘察報(bào)告，保證后續(xù)工作的順利進(jìn)展。

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