大型建筑物的工程地質條件分析
--以上海市為例

■孔笑寒

（天津市楊村第一中學天津301700）

大型建筑物的工程地質條件分析
--以上海市為例

■孔笑寒

（天津市楊村第一中學天津301700）

近年來，隨著我國社會和經濟的迅猛發展，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，并非所有區域都適合建造此類建筑，如果選址不當，就會存在安全隱患。上海市是我國的經濟中心，高層建筑的分布范圍較廣、發展時間較長，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條件入手，以上海市為例，調查分析了上海市高層大型建筑物密集區的工程地質條件，并總結了大型高層的建筑物選址時的必需條件。研究成果可為其他區域的高層建筑物選址提供參考。

工程地質條件 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構為高層建筑[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約土地，緩解土地壓力。但由于高層建筑對地基的地質條件要求較高，在為高層建筑選址時，要根據工程地質層的分布狀況，選擇適宜的區位進行施工。如果選擇了一些工程地質層條件較差的區域，就可能會導致建筑物存在隱患，相應的維護及管理的成本也會增加。更甚者會因此導致一些工程地質問題的發生，損害公共財產，危及人民生命安全。

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

上海市是我國的經濟中心，位于我國東部沿海地區的長江沖積平原上，是全國高層建筑最密集的地區之一。上海市浦東新區的陸家嘴區域、徐匯區的徐家匯區域以及黃浦區的人民廣場區域等都屬于高層建筑密集區。綜合分析，上海市在為高層建筑進行選址時，能綜合考慮地面的地質條件與社會經濟條件。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條件，以期為其他區域的選址提供參考。

1 研究區概況

上海市位于我國東部沿海區域，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。地理坐標在東經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，自新世紀以來上海市的社會經濟條件取得了迅猛發展，成為了中國的經濟中心。至2015年，上海市下設16個區域，共108個鎮，2個鄉，99個街道辦事處，3742個居民委員會和1702個村民委員會。截至2014年，上海市常住人口為2 425.68萬人[2]。

2 上海市地質概況分析

上海市位于我國長江入海口沖積平原之上，境內除了西南部靠近嘉興市的區域有少數丘陵山脈外，全為坦蕩低平的平原，平均海拔為4米。最高點是大金山島主峰，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，主要針對覆蓋在基巖上的第四系地層進行分析。

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

表1 上海市區域內工程地質分層表

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選址分析

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

松江、青浦和金山等區的西部存在第一、二硬土層。該區以沖湖積平原為主，地勢相對低洼。本類型土體75米以淺普遍發育有二層硬土層，且大部分地區淺部砂層不發育，因此本區的地基條件明顯優于其它地區。但由于局部地區的表土層中夾有工程性質極差的泥炭質土，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、寶山區大部，青浦、松江區的東部，閔行區西部，金山區東、北部，徐匯區大部及浦東新區川沙、市區的局部地區，有第二硬土層無第一硬土層分布，總體認為屬于地基條件尚好的土體結構類型；市區局部和寶山區北部，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，河口地區易產生滲流、震動液化，綜合分析認為屬于地基條件較差的土體結構類型。[5]

作為上海乃至全國改革開放與創新發展的龍頭先驅，浦東新區不僅在經濟建設上具有舉足輕重的地位，同時作為上海市高層建筑最密集區，它也是我們研究上海市高樓選址分析的絕佳對象。浦東新區區內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，在該綜合區內發展金融、商業、對外服務等現代化產業，興建大型－特大型高層建筑，只要避開其沿江地段，從地質環境考慮，是十分合理的。

徐匯區位于上海市區西南部，也是區內大型建筑密集區。但區內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。區境內部龍華等地區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，易產生流沙，高層建筑物選址應避開此處。

4 結論與展望

本文的研究可初步得出結論：表土層和第一砂層可作為天然地基或淺基礎持力層，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、第二硬土層作為標志層研究建筑物地基的土體結構類型，存在第一、二硬土層的土體結構類型區與存在第二硬土層、缺失第一硬土層的土體結構類型區由于土層天然含水量比較低，孔隙比較小，土體不易壓縮，土質密實，屬于地基條件尚好的土體結構類型；缺失第一、二硬土層的土體結構類型區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構類型。建筑適宜性與工程地質條件密切相關。根據工程地質層產出狀況，可以確定相適應的建筑物基礎結構形式及其建筑規模。

總體上來看，上海市的大型高層建筑布局基本合理，在進行高層建筑選址時，能夠考慮到各個區域的工程地質條件。我們從浦東規劃案例可以看到，城市規劃需要充分考慮地質資源與地質環境的承載能力。城市地質應先行于城市規劃，為城市規劃提供諸如基礎地質、水文地質和工程地質等方面的綜合基礎地質資料和專業建議。

[1]JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程 [S],2010.

[2]上海統計局.2015年上海統計年鑒 [EB/OL].http://www.stats-sh.gov.cn/data/toTjnj. xhtml?y=2015.html，2015-01-26/2015-12-21.

[3上海地質調查院.第四紀地層 [EB/OL].http://www.sigs.com.cn/sigsonlines/.html，2012-10-17/2015-12-21.

[4]張宏良.上海地區地下資源和地質環境概論 [J].上海地質.1991，第1期：3-4.

[5]嚴學新、史玉金.上海市工程地質結構特征 [J].上海地質.2006，第4期：19-24.

P624[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-22-2

孔笑寒（1999～），高中在讀。