大型建筑物的工程地质条件分析--以上海市为例

■孔笑寒

（天津市杨村第一中学天津301700）

大型建筑物的工程地质条件分析
--以上海市为例

■孔笑寒

（天津市杨村第一中学天津301700）

近年来，随着我国社会和经济的迅猛发展，大型高层建筑物如雨后春笋般越来越多。但由于高层建筑物对地基要求甚高，并非所有区域都适合建造此类建筑，如果选址不当，就会存在安全隐患。上海市是我国的经济中心，高层建筑的分布范围较广、发展时间较长，在高层建筑的选址方面较为成熟。本文从高层建筑所需的工程地质条件入手，以上海市为例，调查分析了上海市高层大型建筑物密集区的工程地质条件，并总结了大型高层的建筑物选址时的必需条件。研究成果可为其他区域的高层建筑物选址提供参考。

工程地质条件 大型高层建筑 上海市

0 引言

10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他高层民用建筑混凝土结构为高层建筑[1]。目前我国的一、二线城市普遍用地紧张，高层建筑的建造和使用能够节约土地，缓解土地压力。但由于高层建筑对地基的地质条件要求较高，在为高层建筑选址时，要根据工程地质层的分布状况，选择适宜的区位进行施工。如果选择了一些工程地质层条件较差的区域，就可能会导致建筑物存在隐患，相应的维护及管理的成本也会增加。更甚者会因此导致一些工程地质问题的发生，损害公共财产，危及人民生命安全。

图1 上海市的第四纪地层分布图Fig.1 Geographical location of Shanghai

上海市是我国的经济中心，位于我国东部沿海地区的长江冲积平原上，是全国高层建筑最密集的地区之一。上海市浦东新区的陆家嘴区域、徐汇区的徐家汇区域以及黄浦区的人民广场区域等都属于高层建筑密集区。综合分析，上海市在为高层建筑进行选址时，能综合考虑地面的地质条件与社会经济条件。本文以上海市为例，分析大型建筑物的选址所需考虑的工程地质条件，以期为其他区域的选址提供参考。

1 研究区概况

上海市位于我国东部沿海区域，黄浦江与长江入海汇合处，是长江三角洲冲积平原的一部分，平均海拔高度为4米左右。北界长江，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏和浙江两省。地理坐标在东经120°52′至122°12′，北纬30°40′至31°53′之间。上海市土地面积为6,340.5平方公里，地势平坦开阔，港口广布，自新世纪以来上海市的社会经济条件取得了迅猛发展，成为了中国的经济中心。至2015年，上海市下设16个区域，共108个镇，2个乡，99个街道办事处，3742个居民委员会和1702个村民委员会。截至2014年，上海市常住人口为2 425.68万人[2]。

2 上海市地质概况分析

上海市位于我国长江入海口冲积平原之上，境内除了西南部靠近嘉兴市的区域有少数丘陵山脉外，全为坦荡低平的平原，平均海拔为4米。最高点是大金山岛主峰，平均海拔103.4米，最低是崇明和南汇沿海一带，平均海拔为-1米左右。上海境内基岩出露面积很少，基本位于上海的西南部丘陵地带。因此在分析上海的工程条件时，主要针对覆盖在基岩上的第四系地层进行分析。

本文选择第四系上部厚度50米的浅土层作为研究对象，上海市的第四纪地层分布如下（图1）[3]。崇明县主要为早期、晚期、现代河口砂坝——三角洲平原沉积。河口滨案沉积、河口侧翼边探、支流河道心滩沉积主要分布在宝山区、浦东新区的东部及黄浦江沿岸地带。嘉定区、闵行区、奉贤区主要为杭州湾北岸滨海潮滩沉积、“长三角”侧翼冈身带潮滩沉积和“长三角”侧翼滨海潮滩沉积，其中嘉定区北部还有沙体分布。青浦区、松江区多为盆缘波状起伏湖泊高地沉积，青浦区北部靠近淀山湖地带有湖心洼地湖沼沉积和环湖浅埋硬土上湖泊低地沉积分布。金山区主要为外侧受海泛影响湖泊沉积。

表1 上海市区域内工程地质分层表

第四系上部厚度50米的浅土层，自上而下的工程地质分层分别为：表土层、第一砂层、第一硬土层、第一软土层、第二软土层、第二硬土层、第二砂层、第三软土层，各土层的特征如表1所示。[4]

3 上海市大型高层建筑密集区选址分析

上海市大型高层建筑区较为密集，截止2014年，上海市各区县30层以上的建筑总数达到1510幢，建筑面积总数达到了4272万平方米。其中，浦东新区和黄浦区的30层以上建筑数量最多，均为200幢以上；普陀区、徐汇区、长宁区、虹口区、闸北区、静安区次之，均为100幢到200幢之间；杨浦区、闵行区、宝山区、嘉定区、松江区、奉贤区均在10幢到100幢之间；青浦区、金山区较少，在0到10幢之间；崇明县则为0幢。[2]（表1）

松江、青浦和金山等区的西部存在第一、二硬土层。该区以冲湖积平原为主，地势相对低洼。本类型土体75米以浅普遍发育有二层硬土层，且大部分地区浅部砂层不发育，因此本区的地基条件明显优于其它地区。但由于局部地区的表土层中夹有工程性质极差的泥炭质土，所以，对依赖天然地基的建筑工程需要采取开挖消除或治理；嘉定、宝山区大部，青浦、松江区的东部，闵行区西部，金山区东、北部，徐汇区大部及浦东新区川沙、市区的局部地区，有第二硬土层无第一硬土层分布，总体认为属于地基条件尚好的土体结构类型；市区局部和宝山区北部，长江河口的崇明、长兴和横沙等三岛，无第二硬土层无第一硬土层分布，第三软土层局部缺失，第一、二软土层厚度较大，河口地区易产生渗流、震动液化，综合分析认为属于地基条件较差的土体结构类型。[5]

作为上海乃至全国改革开放与创新发展的龙头先驱，浦东新区不仅在经济建设上具有举足轻重的地位，同时作为上海市高层建筑最密集区，它也是我们研究上海市高楼选址分析的绝佳对象。浦东新区区内绝大部分地基土建筑条件较好，存在第一、二硬土层，仅在沿江地带，缺失第一、二硬土层。因此，在该综合区内发展金融、商业、对外服务等现代化产业，兴建大型－特大型高层建筑，只要避开其沿江地段，从地质环境考虑，是十分合理的。

徐汇区位于上海市区西南部，也是区内大型建筑密集区。但区内大部有第二硬土层无第一硬土层分布，由于大量开采地下水，造成土地沉降。区境内部龙华等地区为河漫滩相灰色亚砂土或灰色轻亚粘土夹薄层粉砂层所组成，天然含水量高，易产生流沙，高层建筑物选址应避开此处。

4 结论与展望

本文的研究可初步得出结论：表土层和第一砂层可作为天然地基或浅基础持力层，第一、二硬土层作为多层或小高层建筑桩基持力层较为合适，高层或超高层建筑建议以第二、三砂层作为桩基持力层。更具体的说，若以第一、第二硬土层作为标志层研究建筑物地基的土体结构类型，存在第一、二硬土层的土体结构类型区与存在第二硬土层、缺失第一硬土层的土体结构类型区由于土层天然含水量比较低，孔隙比较小，土体不易压缩，土质密实，属于地基条件尚好的土体结构类型；缺失第一、二硬土层的土体结构类型区由于在相同水位条件下地面沉降量大，属于地基条件较差的土体结构类型。建筑适宜性与工程地质条件密切相关。根据工程地质层产出状况，可以确定相适应的建筑物基础结构形式及其建筑规模。

总体上来看，上海市的大型高层建筑布局基本合理，在进行高层建筑选址时，能够考虑到各个区域的工程地质条件。我们从浦东规划案例可以看到，城市规划需要充分考虑地质资源与地质环境的承载能力。城市地质应先行于城市规划，为城市规划提供诸如基础地质、水文地质和工程地质等方面的综合基础地质资料和专业建议。

[1]JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程 [S],2010.

[2]上海统计局.2015年上海统计年鉴 [EB/OL].http://www.stats-sh.gov.cn/data/toTjnj. xhtml?y=2015.html，2015-01-26/2015-12-21.

[3上海地质调查院.第四纪地层 [EB/OL].http://www.sigs.com.cn/sigsonlines/.html，2012-10-17/2015-12-21.

[4]张宏良.上海地区地下资源和地质环境概论 [J].上海地质.1991，第1期：3-4.

[5]严学新、史玉金.上海市工程地质结构特征 [J].上海地质.2006，第4期：19-24.

P624[文献码]B

1000-405X（2016）-5-22-2

孔笑寒（1999～），高中在读。