第二节 市政、交通勘察
清光绪三年(1877年)淞沪铁路的建设以及光绪三十二年外白渡桥的改造,开始了上海市政交通的勘察。但当时勘察技术比较落后,且为外商所控制。从19世纪末、20世纪初直至20世纪40年代,上海市政交通勘察工作发展缓慢。解放后,上海逐步组建了市政、港口、铁路和隧道专业勘察单位,为市政建设、卫星城镇发展做了大量勘察工作。80年代后期以来,上海重大市政交通项目众多,勘察任务繁重,勘察技术随之发展。
一、市政工程
1952年,材料试验所建立土工试验室和钻探队,完成了四川北路横浜桥的工程勘察。1953年底,又完成蕰藻浜大桥的水上钻探,孔深30米,达暗绿色硬粘土层。从1957年开始,近40年来,上海市政院勘测室几乎承担了上海市全部的市政工程勘察任务,并承接了外省、市的部分勘察任务,主要有广西柳州大桥,安徽定远汽车试验场,南京北河口水厂等重大市政工程勘察。
1958~1963年,上海在郊县建立了闵行、吴泾、嘉定等10个工业新区和卫星城镇,与之配合的道路、桥梁、给水、排水等市政建设日益增多,同时市区建设也迅速发展。为了满足日益发展的市政勘察需要,上海市政院开展技术革新,改进钻具,自制了30米轻便手摇钻机,提高工作效率,完成了大量市政工程勘察。
在此期间完成了近千座小型桥梁勘察工程。一般载重在20吨级以内,跨度小于20米的钢筋混凝土桥,两侧桥台采用天然地基。大于20米的桥在河中设桥墩,采用桩基,需进行水上勘察。规模大的桥梁工程勘察项目有:1958年初完成的全市第一座预应力混凝土桥——跨越吴淞江的北翟路桥,1963年完成跨越吴淞江的真北路桥,从该工程起,正式编写完整的工程地质勘察报告和整理图件,标志市政工程勘察走上正轨。
在此期间完成的道路工程勘察,勘探点一般按300~500米布置,孔深2~3米,采用长杆贯入试验或取土进行物理性分类试验,以简便、快速勘察方法进行。给水、排水工程勘察,由于构筑物对地基的变形性质反应敏感,勘察重点是查明地基土的均匀性、土层的渗透性和有无地下障碍物,一般按构筑物周边与中心布孔。规模大的项目有:1959年完成的上海第一座新建30万吨/日长桥水厂勘察和新建的中山西路一号水库勘察。中山西路一号水库为两座2万立方米矩形半地下式钢筋混凝土水池,1960年初勘按方格网布孔,间距30~50米,孔深25米,1965年详勘按构筑物周边和压缩层厚度布孔和确定孔深。1964年完成规模较大的吴淞煤气厂废水处理工程勘察,场地中堆有钢渣、煤屑、垃圾等杂物,地面2米以下为砂质粉土,开挖时易产生流砂现象,勘察报告建议:表部杂物清除,基础浅砌,局部换土,防止水池不均匀沉降。经设计采纳,工程施工顺利。
1962年开始防汛墙工程勘察,防汛墙沿黄浦江、苏州河及各支流两岸全面修筑,长达100余公里。防汛墙以重力式为主,因此按轴线布孔,孔深8~10米,孔距30~50米,提供固结快剪指标供地基稳定计算,该项任务为时达10年才完成。中船勘察院也参加了部分勘察。
1966~1970年的四、五年间,因“文化大革命”干扰破坏,上海市政工程勘察几乎停顿,至1971年后有所恢复。70年代期间,先后完成了朱枫公路(包括跨径72米的和尚泾桥)、新华路立交、东沟9号桥及石化总厂海堤、厂内外道路、桥梁、水厂、污水处理厂、海水进水管及泵房等工程勘察。勘探设备有所更新,勘察技术有所发展。1976年完成松江泖港大桥勘察,孔深50米,穿过暗绿色粘性土层至粉砂层,首次应用静力触探试验资料,提供估算单桩承载力的地基参数,并评价选择桩基持力层。标志市政工程桩基勘察水平的提高。1978年,宝钢开始建设,厂内外的市政工程勘察由上海市政院承担,历时5年。1978年进行蕴川路勘察,开始全面应用自制的静力触探仪,贯入能力为30米,提高了勘察速度和质量。为解决宝钢厂区和生活区的用水问题,确定在长江口江堤外沙滩口筑堤围建蓄水库,水库岸线长2000米,土石坝最高9米,最高蓄水位6.5米,配有取水泵站和长约14公里的输水管道,此项取水工程的勘察中,查明了水库区各土层透水性,筑堤用土料的储量和适宜性,对堤坡和地基稳定以及液化判定进行了论证分析,保证取水工程建设顺利进行。全部勘察任务于1982年完成。
进入80年代后,长桥水厂于1980年扩建徐虹路增压泵站,为库容量4万立方米的清水池。地基处理采用强夯加固,进行了夯前及夯后地基检测,采用取土试验、静力触探、十字板试验相结合的测试方法以及地基孔隙水压力、分层沉降、水平位移、防震沟效应观察等综合监测,使强夯加固施工顺利进行,并总结了较完整的软土地基强夯加固测试资料。同年完成曲阳污水厂工程勘察。该厂污水处理规模7.5万立方米/日,勘察后提出了合理利用天然地基,防止大面积水池产生不均匀沉降的措施,并提出施工开挖防止产生流砂和驳岸挡土墙设反滤层等建议,取得良好效果。1983年6月完成了恒丰路新桥勘察。新桥主桥为每墩总荷重3000吨。勘探布孔排距20~30米,南岸孔距45~95米,北岸孔距30~60米,孔深控制在暗绿色硬土层以下15米,并作了土层纵、横向渗透试验。该桥为预应力混凝土连续梁拱形桥,勘察后对桩基持力层进行论证。为桩基设计选择合理持力层提供可靠依据。
随着改革开放形势的发展,自1984年起,以改造市区交通、环卫为重点的市政建设全面展开,其规模、技术难度和投资,在国内市政建设史上是空前的。到1994年底,仅上海市政院勘察处就完成了千余个取土试验孔,3万余米钻探深度,近2万米静力触探,2千次标准贯入试验,近千次十字板剪切试验,约2万只土样试验,15个深约百米的全岩芯取样和揭片摄影。在完成各类工程勘察中,手段多样,针对性较强,为大桥工程进行深层旁压试验、跨孔波速、地脉动测试;为黄浦江上游引水工程过江管道进行重力、磁法初探和浅层剖面测试,探明水域上部障碍物和土层分布情况;为合流污水等深开挖工程进行深层承压水头测定等。采用钻探和多种先进的原位测试相结合的勘探,提高工程质量和工作效率,保证重点工程顺利进行。土工试验按工程要求普遍开展了三轴剪切、高压固结等力学试验项目。重视原位测试成果和土工试验指标相结合,综合确定地基参数,从而提高勘察报告结论和对基础方案、施工等建议的准确性,向岩土工程勘察方向延伸。室内资料整理全面应用计算机,图件美观、计算精确、缩短周期,提高了市政工程勘察的技术水平。
80年代中期至90年代初期,上海完成的重大市政工程勘察项目有恒丰北路立交桥、莘松高速公路、黄浦江上游引水工程、合流污水治理一期工程、南浦大桥、内环线高架路、杨浦大桥、外滩防汛墙加固等工程。其中主要的有:
1984年,上海市政院开始承担黄浦江上游引水工程勘察,任务包括泵站、净水厂、工作井和过江管、输水管道、倒虹管等工程。4座泵站的初勘按100米×100米方格网布孔,孔深30~31米。采用取土孔与静力触探相结合,进行一般物理力学试验。一期工程中的3座又进行了详勘,按建(构)筑物位置布孔和确定孔深。对桩基础,按压缩层厚度考虑,控制孔深为55米。勘探报告建议了桩基持力层,提供了桩侧各层土的极限摩阻力和桩尖土的极限端承力。在过江管道工作井勘察中,每个工作井布置40~50米深取土孔2个,静力触探孔2个。在过江管两侧8~10米范围内交错布置钻孔,孔距50米,孔深为管埋深下加2~3倍管径,钻孔终孔后,随即封堵。同时在过江管轴线两侧各20米内进行物探,了解江中上部障碍物及地质分布情况。在管中心附近加密取土样,每米取土1个。粉性土、粉砂土进行了标准贯入试验,还进行了承压水头测定,地下水水质分析,了解场地的水文地质条件。全部土样做了常规试验、渗透试验、全颗粒分析试验,并做无侧限抗压强度试验和高压固结试验等,为盾构施工提供不均匀系数。勘察报告除提供必要数据外,还提出了沉井和盾构施工的注意事项。其它部分工程勘察,也都按要求进行,保证了整个工程的顺利施工。1986年,浦东段中汾泾倒虹管施工时发生滑坡,上海市政院随即做了勘探。采用取土孔结合静力触探、十字板抗剪强度试验等手段,分析事故原因是开挖堆土较高,离坑基较近,当时下雨,而井点降水又未按设计要求设置所致。提出的处理建议得到采纳,撤销了改道计划。该勘察获1989年上海市优秀勘察三等奖。
1985~1990年,上海市政院承担了上海合流污水治理一期工程勘察,按设计勘察分三个阶段进行。任务涉及所有管道、泵站和预处理厂。在详勘阶段,仅管道部分钻孔就达300余个。在采用顶管及隧道法施工的管段都加密取土,并配合工作井勘探,以取土孔配合静力触探孔,十字板剪切孔。土工试验增做全颗粒、渗透、无侧限抗压强度、三轴不固结不排水试验等,还根据土层情况测定承压水头。对泵站和污水处理厂,勘探点按构筑物位置,以取土孔结合静力触探孔布置,对粉土、砂性土进行标准贯入试验,判别在地震烈度为7度时液化的可能性、液化等级和强度。对大开挖施工场地,上部粉土增做渗透性试验和粘性土中的无侧限抗压强度试验,下部土层增做前期固结力和压缩指数测定,以判别应力历史和压缩性能。彭越浦泵站为内径60米,埋深23.4米沉井结构,详勘由中船勘察院承担,该勘察获1994年上海市优秀勘察三等奖。因整个工程为世界银行贷款项目,详勘报告均按规定的要求和格式整理,并进行土样揭片摄影,报告还出了英文本,进行了与国际接轨的一次实践。
1988~1989年,上海市政院承担了南浦大桥详细勘察任务,(1959年和1979年,该院曾为建桥进行了两次选址和可行性勘察,1987年又进行了可行性和初步勘察。在这些勘察中,最深钻孔达96.5米。)在详勘时,采用钻探取土孔、静力触探孔及标准贯入孔相结合的手段进行。在主桥主墩钻孔中,进行孔内旁压试验及查明地下障碍物的物探。主桥主墩按墩台四角及中心呈梅花形布孔,孔深60~90米,主桥副墩各布2个勘察孔,孔深35~45米,引桥段沿轴线两侧隔墩相错交叉布孔,孔深20~60米。由于布孔合理,孔深恰当,比原方案节约勘察费用约1/3。对上部软粘土进行了水平荷载试验,对各土层试样作了共振柱试验,提供了剪切波速度值,采用泥浆护壁连续作业,取得了孔深完好土样,采用边贯入边扫孔,下护套管方法,获得了深层土完整的静力触探曲线。对获得的各种试验数据进行计算机处理分析,经综合评价提出主桥直径900毫米钢管桩以⑦2密实砂层为桩基持力层,引桥400毫米×500毫米钢筋混凝土预制桩或钻孔灌注桩以⑦1粉层砂为桩基持力层。提供的单桩承载力与试桩结果基本吻合。预估/试桩结果为:浦东主桥墩,桩长47/51米,单桩极限承载力13230/12500(静载)千牛。浦西主桥墩,桩长47/51米,单桩极限承载力13140/>11500(动测)千牛。南浦大桥的勘察,开创了在松散地基上兴建特大型桥梁的先例。通车后,实测主桥墩沉降量仅4厘米。在南浦大桥勘察中获得的成功经验,后被用于杨浦大桥工程地质勘察中。该勘察获1991年上海市优秀勘察二等奖。
1990年5月,上海市政院承担杨浦大桥可行性勘察,1991年2月又承担了初步勘察。1991年6月进行详勘时,主桥主墩由上海勘察院承担,主桥副墩和浦西引桥由上海市政院承担,浦东引桥由上海城市建设设计院(简称上海城建院)承担。控制孔深主桥主墩达120米,副墩达80米,引桥达60米,使用了当时几乎所有的勘察测试手段。主桥墩采用直径900毫米钢管桩,以埋藏标高-52~-53米⑦2层作桩基持力层,单桩容许承载力6000千牛。浦西引桥采用45厘米×45厘米,长28米钢筋混凝土预制桩,单桩容许承载力1100千牛,该勘察获1993年上海市优秀勘察二等奖。
上海内环线高架道路的勘察,浦西段由上海市政院和上海勘察院分别承担,浦东段由上海市政院承担。一期勘察在80年代末完成,二期勘察在90年代初完成。其中上海市政院在1992年完成的罗山路杨高路立交工程勘察,获1995年上海市优秀勘察二等奖。来源:考试大
二、港口工程
“一五”(1953~1957年)期间,上海市开始黄浦江两岸老码头改扩建工程,工程地质勘察由交通部航务工程总局勘察总队派出专门勘察队伍来沪完成,或由船舶工业局上海勘测队(现中船勘察院)等单位承担。1958年初,交通部在上海组建上海筑港工程局,局内设有设计室,配有土工试验组和钻探队,专门负责港口工程勘察,1963年改名第三航务工程局设计室勘察队(现第三航务工程勘察设计院勘察工程公司,简称三航院勘察公司)。1958~1990年,该单位完成华东地区沿海、沿江港区码头及配套工程地质勘察项目共1070项,其中属上海市项目850项。
上海港建设经历了三次建港高潮,推动了港口勘察技术发展。
1959~1962年为上海第一次建港高潮时期。港口建设以吴淞张华浜地区为起点,新建6个万吨级深水泊位,并对一批码头进行扩建,主要有北票码头7、8泊位,改建汇山码头4泊位等项目。码头结构由现浇钢筋混凝土框架改为预制安装梁板式,桩基础采用预应力空心桩,桩基勘察深度一般以钻入埋深30米上下暗绿色硬土层内1米为限,在该硬土层缺失的地区,则钻达40米以下的砂层内,最深达60米。刚组建的勘察队伍经受了锻炼,摸索实践逐步完善。1959年,张华浜3、4泊位打桩施工过快,发生软土地滑动事故,交通部组织有关科研、设计单位专家会诊处理。为查清原因,三航院勘察公司在张华浜地区前后进点勘探施工45次,完成了大量水上勘察任务。60年代末,总结一套特有的在软土层中清水冲击清孔钻进工艺,和相应的直接成孔采样的厚壁取土器,提高了水上钻探效率和取土质量。原位测试较多地采用标准贯入试验,室内试验较多地进行软土无侧限抗压强度试验。当时勘察资料,均由室内土工试验人员完成,70年代初,增加文字说明,改为探验报告,以反映钻探试验成果。1970年,委托周家渡船厂制造了“沪工钻1号”钻探船。装机动力为89.5千瓦(120马力),为上海港第一艘港工勘察的专用船舶。在此期间,中船勘察院前身——华东勘察公司,除完成上海市浦江两岸修、造船厂的水域码头和有关水工构筑物工程勘察任务外,也承担了部分上海港口工程的勘察任务。
1973~1978年是上海第二次建港高潮时期。1973年7月,三航院勘察公司承担了石化总厂的陈山原油码头工程勘察任务。包括两个2.5万吨级泊位、一个码头和长900米的引桥。码头全部采用钢桩墩式结构,1975年初工程勘察全部结束。在此期间还承担了吴淞口、张华浜10余座深水泊位改扩建及集装箱专用泊位新建的勘察任务。1978年1月,承担了宝钢的港口码头群的工程勘察任务,工程包括原料码头、成品码头和内河码头等。该项工程勘察任务因项目多,工作量大,分期、分批进行,一直延至80年代后期才基本结束。由于这一时期港口建设迅速发展,三航院勘察公司经国家特允,从全国各地抽调一批工程勘察专业技术人员,扩增到近200人,技术队伍素质有较大提高。1975年,委托上海沪东造船厂制造了适合海上作业的双体钻探船,80年代初,又改装了一艘退役登陆艇作为上海港第三条专用钻探船,提高了水域勘探能力。勘察范围由吴淞口内黄浦江上游,扩展至吴淞口外罗泾——宝山和外高桥及金山一带。大吨位桩基设计要求勘察深度普遍由40米扩展到60米,为了提高港口水域勘察的效率和精度,进口了日本制造的浅地层剖面仪,交通部组织了水上勘探技术攻关组,重点解决水上静力触探技术和浅地层剖面仪在港口勘察中的应用,积累了资料,提高了水平。为了总结港口勘察经验,统一技术标准,70年代后期,交通部组织了所属各航务局的勘察、设计、科研以及河海大学等有关单位的科技人员,制定国内第一本《港口工程地质勘察规范》,1979年出版单行本。1982年起,三航院勘察公司将长期惯用的港口工程探验报告,全部改为港口工程地质勘察报告,加强了工程地质条件分析与评价,提高了港口工程地质勘察质量与水平。1981年完成的张华浜集装箱专用泊位工程地质勘察,获1987年交通部优秀工程勘察一等奖。
1986年起,上海港建设进入第三次建港高潮时期,上海港又新建拥有万吨级以上泊位的宝山、关港和朱家门3个装卸作业区;改扩建了一大批码头泊位,吴淞口北侧长江沿岸,从与江苏交界的浏河口,至吴淞口炮台湾一线,码头泊位已基本连成一片。外高桥新港区和外高桥电厂等码头群已建成,新的码头建设仍在进行。杭州湾北侧以石化总厂码头群为中心,电厂、油库等各种码头正在快速崛起。这一时期上海港工程勘察的特点是:地域新、条件差、任务重、时间紧、要求高。上海港口工程勘察队伍经受了考验,除三航院勘察公司发挥主力作用外,中船勘察院、国家海洋局海洋地质大队等单位也参与了上海港口有关的工程勘察的任务。三航院勘察公司对水上勘探技术作了进一步改进,完善了水上水冲清孔钻进工艺,充实了泥浆循环成孔工艺、麻花钻进工艺、岩心管钻进工艺和水上薄壁取土器工艺等。为适应软土勘察需要,研制成功薄壁取土器系列,1990年经交通部组织鉴定,达到国际先进水平。积长期水上勘探经验,已有了迎潮搁滩、简易回填、简便台架、潮间测试等一整套水域各类原位测试操作经验,提高水域原位测试能力与精度。同时引进英国剑桥自钻式旁压仪,为研究地基土水平受力特征提供有效的原位测试手段。工程地质报告编写和资料整理,采用计算机处理技术,加强了地基与基础方面的论证分析,向“岩土工程勘察报告”延伸。
三、铁路工程
上海自清光绪二年(1876年)建设淞沪铁路以来,至1949年,虽已建有沪宁、沪杭干线和淞沪、真(如)西(站)、新(龙华)日(晖)支线。但上海铁路局无工程地质勘察专业队伍,勘察工作主要是明挖试坑或用人力钻探,凭工程技术人员的经验处理。1950年,上海铁路局成立了土工试验室,1953年扩充为勘测队。1958年扩编成三个综合勘测设计队,后又几经变动,1973年成立上海铁路勘测设计所,1990年更名为上海铁路局勘测设计院(简称上海铁勘院),有职工447人,其中勘测队84人。1953~1993年,该院共计完成铁路工程地质勘测项目5000余项,其中直接与上海市有关的工程约1500项。
50年代期间,上海铁勘院承担的新建铁路工程地质勘察有:津浦、沪宁、沪杭线复线工程和宁芜线等技改工程。上海地区的铁路支线有新(桥)闵(行)线、南(翔)何(家湾)线、南(翔)新(桥)环线(现沪杭环线一部分)、吴(泾)闵(行)线。铁路专用线有:上钢一厂、上钢三厂(即吴(泾)周(家渡)支线,浦东段1962年拆除)、上钢五厂、吴泾热电厂、焦化厂、闵行重机厂、锅炉厂、电机厂、汽轮机厂。铁路编组站有南翔、新桥、何家湾和新龙华站改建工程。整治病害为主的工程主要有浙赣线司铺红岩层路基滑坡坍方处理、津浦线东葛——花旗营间路基软土处理、肖甬线宁波软土路基处理和曹娥江大桥等。这期间勘察队伍从组建到逐步壮大,人员边干边学。钻探工具主要是捷克产50型钻机和国产30型钻机。机动钻机钻孔采用水冲法钻进,遇有易产生坍孔的地层用套管进行护壁。使用取样器采取土样,供土工试验,用提水器采取水样进行水质化验。需作地层渗透试验的,利用水泵进行抽水试验。
60年代,上海铁路勘察工作配合调整工程建设项目,主要完成填平补齐沪宁、津浦线复线工程和上海铁路枢纽等工程勘察。完成了南京梅山钢铁厂(9424工程)、徐州大屯煤矿、新余钢铁厂和上海港区、粮食等专用线的工程勘察。1966年后,受“文化大革命”影响,勘察队伍调整,被撤并到施工单位,采取“边勘测、边设计、边施工”的工作方法。1973年,为适应恢复经济建设的需要,重新成立了上海铁路勘测设计所,还从成都第二铁路勘测设计院调来勘察技术力量,带来了电探仪、直剪仪和100型工程钻机等,并研制组装了静力触探仪,提高了综合勘察技术能力。在这期间,恢复了沪宁、沪杭铁路复线工程的建设和安徽巢湖水泥厂、上海上粮七库专用线,金山支线等工程共计约完成1250项工程地质勘察。由于这一期间的工程多建在软土地区,设计要求较高,勘察中较多应用了静力触探等原位测试技术,从而提高了桩基工程勘察技术水平。在金山支线工程中,对一般位于软基处小型桥梁、立交桥改桩基为箱形基础,有的用扩大砂桩、砂垫、短桩等不同方法处理。对黄浦江上第一座大桥(松浦公路铁路两用桥),正桥水中墩用直径1.25米钢管桩,连岸桥台和8座公铁共用墩台采用直径1.25米灌注桩,其余均为直径55厘米钢筋混凝土桩。均获得成功。
80年代是华东区铁路重点发展建设时期。上海处枢纽地位,为此加速了上海地区铁路建设步伐。这一时期完成的主要工程勘察项目有:上海新客站、宝钢支线、南何支线部分复线、藻浜大桥、上海地铁车辆段和镇(江)大(港)地方铁路等约2000项任务。其中上海新客站线路站场工程,1990年获国家优质工程银质奖。这一时期开展的工程建设多处于河网地区软土地基,因软土具高压缩性,低强度,且有流变、触变性质,天然地基承载力受允许沉降的限制,工程技术要求高。在沪宁线江桥、黄渡立交桥、蕰藻浜大桥等桥头两端,路基高度严格控制在4~5米,超高填筑路基一般需采用反压护道、砂垫石、砂桩或袋装砂井,塑性排水板等方法排水固结,加固处理。对中小型桥梁推广采用箱式结构基础,降低了造价,缩短了工期。沪杭线位于杭嘉湖水网地带,复线工程路基在大桥两端的软土地基上,需要处理的地段共有3113延长米。南翔编组站在驼峰一、二、三部位缓行器前后,路基高达6米的软土地基上,超过了临界高度,经采取底部铺设砂垫层及竖向打入SPB型塑料排水板,并进行超载预压,使土层达到排水固结提高强度措施,满足了后期沉降小于10厘米的技术要求。
1991~1994年,完成主要工程地质勘察项目有:浦东铁路、富阳地方铁路、小富春江、黄渡(立交桥)大桥和浙赣、沪杭线部分复线工程712项。其中浦东铁路、富阳地方铁路新线项目尚未施工。其余工程项目都已完成,为完善华东铁路网络运行发挥了巨大作用。这几年来工程勘察技术有很大进步,钻机轻便、机械化有很大改进,原位测试多样化,自动记录和微机技术已在勘察测试、资料整理、土工试验中推广应用,提高了铁路工程勘察的效率与质量。
四、隧道工程
1958年8月,中共上海市委指示“积极筹建上海地下铁道”,批准成立“上海市地下铁道筹建处”,进行规划和试验研究。以上海城市建设局规划设计院勘察总队为主,组织上海民用院、上海勘察院、上海市人民委员会石油普查大队等单位对地下铁道、越江隧道进行地质普查。1958~1963年,共完成地下铁道浅埋、中埋、深埋地质普查钻孔1058只,进尺79762.04米。1965年上海市隧道工程设计院成立。1976年组建隧道设计研究所勘察队,机构几经变迁。1985年4月,恢复上海市隧道工程设计院(简称上海隧道院)。1985~1990年,共完成地下铁道、各类工程隧道、地下立交、过江隧道等大型工程(不包括地面建筑)地质勘察47项。
上海地下铁道的规划论证和地质普查始于50年代,持续30年之久,前后共提出近30个建设方案。至1986年,地下铁道路网规划了8条,总长度176公里。越江隧道共规划延安路、复兴路、董家渡、江边路、打浦路、谨记路等6条。60年代中期以前,对深埋地下铁道进行普查和实勘,钻孔深度在250~350米(即深入新鲜基岩内30米),这类钻孔170余只,进尺39605.66米,占当时工作量的49.3%,初步查明上海市区线路范围内基岩埋藏深度、岩性分布、地质构造、主要断裂带的分布和覆盖的分布规律;中埋钻孔深度150~180米,主要查明180米附近,即⑩层杂色(褐黄色为主)粘性土层的分布规律和特征,进尺15387米,占当时工作量的19.3%。
1965~1968年,地质部上海水文地质二大队完成了打浦路越江隧道初步勘察、详细勘察任务。江底隧道顶最大埋深为-19.41米,采用盾构在软流塑软土层中施工,于1970年建成,投入使用。
1978~1981年,上海隧道设计研究所勘察队完成了延安东路隧道初步设计阶段的工程地质勘察,1982年完成详细勘察,1985~1986年进行了补充勘察。1985年,由地矿部海洋地质局物探大队专门为此进行了物探工作,查明江底地形变化以及水下是否有疑存物等。延安东路隧道沿线水文地质、工程地质情况复杂,隧道经过地层为饱和含水、软流塑、高压缩性土层,浦西经古河道(洋泾浜)有巨厚填土,浦东为砂质粉土层,砂层伸向黄浦江,给盾构施工带来很大困难,江中覆土5.8米处,其中亦有1~2米透水的砂质粉土,给江底盾构施工带来威胁。经过加强地质勘察,进行地基处理,实行施工监控等,取得了效果。该隧道于1988年12月试通车,1989年5月1日正式通车运营。
1978年,上海隧道院勘察队为地铁一号线方案进行了可行性阶段勘察,南起漕溪路,北至人民广场,按孔距100米布点,孔深30米,查明沿线地质基本情况。地铁一号线总图确定后,上海隧道院勘察队经8个月完成详细勘察,勘察范围为沿地铁轴线两侧25米,孔距为50~100米。1989年5月,地矿部海洋地质局物探大队又进行了浅层地震勘探,着重查清沿线深30米内土层中的粉土、粉砂层。工程所处地层在苏州河以南基本为饱和含水流塑软塑粘土层,土体抗剪强度低,含水量高达40%以上,灵敏度在4~5,属高压缩性,并具有较大的流变性。土体经扰动后明显降低强度和压缩模量,且在长期间内进行固结和次固结沉降。在苏州河以北地区,遇到饱和含水疏松砂性土,在动水压力下易发生流砂现象。地铁穿越市中心区,街道狭窄,最窄处仅20米左右,与车站外宽相近,街道两旁建筑密麻,地下管线密布,很多靠近车站或隧道。工程地质、水文地质和市中心区市政环境对工程设计与施工极为困难。地铁建成后,沿线附近进行深基坑和桩基工程等加载和卸载的施工,会引起地铁区间隧道和车站的位移而影响地铁正常使用。对此,如何进行预测和防治,也是当时国内外很大的难题。面对这些困难,在工程实践中进行了技术攻关,取得经验。1号盾构由上体馆站向中间接收井推进时,隧道轴线与沪杭铁路南环线斜交(约50°),盾构穿越铁路段覆土深度7.3米左右。最大隆起量≤10毫米,一个月内累计沉降量≤30毫米;沉降速率≤4毫米/小时。地铁一号线工程于1990年3月正式施工,1994年12月竣工投入运行。
延安东路隧道和地铁一号线的勘察除沿用传统的钻探、取样、土工试验方法外,还采用静力触探、标准贯入试验等原位测试手段和地球物理探测新技术。原位测试孔在延安东路隧道初勘时约占40%,详勘阶段提高到65%。地下铁道一号线原位测试孔不少于30%,采用荷兰孔压静力触探仪,可测定土的超孔隙水和孔隙水压力的消散曲线,提供土的渗透参数,这些资料对地下工程安全和高质量施工提供了可靠保障。延安东路隧道复线和地铁一号线,部分原状土样,采用连续取土器和薄壁取土器。根据地下工程特点,为满足设计和施工需要,必须对隧道沿线土层,特别是对盾构危害最大的砂性土,要详细分层,为此,地下铁道和越江隧道勘察时,约1/4的钻孔连续取土。采用荷兰引进的连续取土器,一次可连续取土2米,该取土器内装有尼龙袜套,减少土与取土器壁摩擦力。与此同时,上海隧道院自行设计研制薄壁连续取土器,取得阶段性成果。90年代初,研究同位素C137s(铯)静力触探密度探测仪取得成功,填补了国内空白。