工业建筑基础工程的技术革新 李学海委员的发言 [复制链接]

第15版()
专栏：

工业建筑基础工程的技术革新
李学海委员的发言
我完全同意周总理的政府工作报告以及其他各位首长的报告，现在我就上海市工业建设中基础工程的技术革新问题，发表一些意见。
今年是我国第二个五年计划中苦战三年的第二年，随着国家工农业的大跃进与大规模经济建设的进展，上海市的基建任务是更加繁重而艰巨，为了很好地贯彻总路线多快好省的方针来完成这项重大任务，必须首先解决在工业建设中基础工程所遇到的若干困难问题，坚持政治挂帅、争取破除迷信、大搞群众运动、大闹技术革命、使冲天干劲与科学分析相结合、采用新工具、新设备、新技术、新材料、新设计和施工方法，以适应上海市水文地质土壤气象的特殊条件和高精大尖的工业生产目标。
上海土壤除很薄的面层为黄粘好土外，以下一般为很深的淤泥质饱和软土，在这种土层上建造既重且高的大型工业厂屋，对于基础处理就成为一个严重问题。
解放以前，上海只有少数高层民用建筑，大型工业厂房极少，对于重型基础，一般采用资本主义社会遗留下来的方式，夯打极长的木桩，?桩，?木混合桩，将很宝贵的大量木材水泥钢筋等埋置地下，造成原材料的供应紧张。
在目前社会主义的大规模基建中，由于需要的工程数量很大和完工的时间很急，绝不容许这样少慢差费地做下去，应当尽量采用天然地基以缩短工期，若必须采用人工基础，则应利用价廉量大的地方性材料和土洋结合的方法，来做基础，尽可能节约较贵重的原材料，和解决这些材料的供应困难。
解放以来，上海工业建筑所用的基础，不外乎天然地基和桩基，天然地基有单独基础，条形基础，箱形基础三种，桩基有木桩，钢筋混凝土预制实心方桩，钢筋混凝土预制空心管桩，钢筋混凝土或混凝土震动式就地灌注圆桩四种，每种基础虽然有些优点，但也有不少缺点。
为了纠正这些基础的缺点，以及节约原材料，并且利用地方性材料创造新型基础起见，上海市首先试用钢筋混凝土或混凝土扩大式复击灌注桩，将原有单打的灌注桩，在原地位用原桩管加放桩尖，重复下管和灌注混凝土来复击，以增加桩的断面积和细长比，以及四周土壤的密实度，因而提高桩的承载力量，并且基本上消除单打灌注桩的瓶颈，断裂，脱空，夹泥等弊病，保证桩的质量。
其次，是用大型砂垫层来换土，以扩大基础的载重面积，同时，加速沉陷时间起预压作用。
再次，是试验大型深层密打的排水和挤实砂桩，以期加速土壤的固结程度，提高土壤的承载力量，减少土壤的沉陷尺寸。
最后，是试验电解重合法，以便利用氯化钙和矽化钠化学溶液和电流，通入土中，发生电解重合，来加固地基。
根据以上这些跃进的措施，建议今后按照下列五项革新原则进行工业建筑的基础设计：1、一般柱基，用单独基础，或加用砂垫层。2、土壤尚好，设备较少，载重较大（50吨吊车）的柱基，用条形基础。
3、土壤较坏，设备较多，载重很大（75吨以上吊车）的柱基，用一般桩基或砂桩加固，视当地土壤情况而定，这里一般桩基，系包括钢筋混凝土预制实心方桩或空心管桩，但不包括单打式混凝土或钢筋混凝土就地灌注圆桩。
4、工期特别紧急载重特别重大（100吨以上吊车）的柱基，如若土壤不好，则用钢筋混凝土或混凝土扩大式复击灌注桩，因为这种桩的承载量大而根数少，施工较快。
5、箱形基础，只宜用于高层或有历史性的特种民用建筑，而不宜用于重型工业厂房。
上海工业建筑物基础，如若达不到地面下的较硬厚土层则无论是天然地基，砂垫层地基，砂桩地基，预制桩或灌注桩实心桩或空心桩桩基，一般都有相当大和极长久的沉陷。在这种淤泥质饱和软土上建造厂房，苏联专家阿别列夫认为一般房屋和工业结构物天然地基设计标准及技术规范（HИTY127-55）不能适用，这个规范中所规定的极限沉陷值，势将或多或少地被超过，此时，在一般情况下，惟有视工艺的要求和结构的性质而作如下的处理：
1、基础按变形设计控制总沉陷量S。S假定施工期间的沉陷量为——。2则在建S筑完成时交付使用的允许沉陷量为—— 。
2因而在设计结构物时预先升高基底标高S——，将来如若沉过此数，还可再在上面加高2补足，上海某厂高炉基础即照此法调整的。
2、在屋架下弦与吊车顶面间，较规定净空多留三十公分空隙，以便将来柱基沉陷时，可以提高吊车梁加以调整。
这样便可避免耗费很多金钱和材料，来加固地基与减少沉陷。
苏联在沉陷性大孔土上的建筑物，应用此法，已有二十五年的历史。
苏联列宁格勒的土壤与上海相似，从前那里做建筑物基础大都打桩，而现在大都不打桩，但允许沉陷量增加到五十公分至七十公分。
但在某些重点工厂的浇铸坑钢锭坑烟道等设备，工艺方面是要求绝对防水的，如若基础不够坚固，沉陷过多，会使钢壳焊缝开裂，或者不均匀沉陷太大，必然要做沉降缝，质量难以保证。这些裂开的焊缝和质量不好的沉降缝，极易漏水，而发生爆炸的危险。对于这些建筑物的基础，必须要考虑尽量减少沉陷而做得特别坚固，如须打桩，应当照打。
这次上海市根据领导干部，技术人员，工人群众三结合的精神，以及敢想敢说敢做的原则，决心试用扩大式复击混凝土或钢筋混凝土灌注桩，试验大型新式深层密打砂桩，并且改进从前资本主义社会遗留下来，有长久历史性的，那些桩基设计和沉陷处理方法。这些先进的革新的基础设计和施工方法，都是上海市以及全中国工程师们未曾想过说过做过。我们一定要掀起一番轰轰烈烈的技术大革命，为一切新型基础开辟道路。
对于上海市的基础处理方法，究应如何革新，方能既快又好既安全又经济，尚望国内专家们予以深切关怀，提出宝贵意见。
附录（一）扩大式复击钢筋混凝土或混凝土灌注桩
根据一九五八年在上钢三厂和沪东造船厂所做的几个现场静荷载试验资料，充分证明了灌注桩经过扩大复击后，其承载能力远远超过单打式。扩大次数愈多，承载能力愈大，惟因进行一根一次扩大的灌注桩只需二小时左右，而进行一根三次扩大的灌注桩共需四小时之久。在此四小时漫长的重复打管灌砼拔管时间中，难免所有施工机具不发生故障，格外拖延时间。为了保证不超过混凝土的初凝时间起见，又必须掺入适当数量的塑化剂予以延长。因此三次扩大的灌注桩虽然它的经济指标是较一次扩大的高得多，但在事实上，施工技术要求甚高，质量很难保证，反不如一次扩大桩之较有把握和值得推广。
附录（二）
砂桩
砂桩做法，共有两种。第一种，是用大距离的浅层砂井，加荷预压一年，排除土壤中的水份，增加土壤的密实度，从而加固地基。第二种，是用小距离的深层密打砂桩，预压一、二个月，将土壤挤实和固结，加速沉陷速度。
鉴于上海土壤的渗透性很小，土粒水不易排出，同时为了缩短施工期限，并且减少总的沉陷值起见，采用了第二种深层密打砂桩，进行现场试验。试验方法，是选择一个载重二千七百吨六公尺乘九公尺的大柱基，来做大面积群桩的巨型砂桩试压，并将砂桩本身预先加固。砂桩长度为十五公尺，到达地基等压线0.2P的分布深度。对于重型基础，再将百分之四十砂桩向下延伸百分之十，到达地基等压线0.1P的分布深度，做成砂井，以加速沉陷速度。上做一公尺厚的砂垫层。砂桩中距为一点五至二点五倍桩的直径，桩数约为三百根，按等边三角形均匀分布在整个基础下，桩的平均直径为四十四公分。桩管系用震动式灌注桩打桩机夯打，但在管脚改装活瓣开启式管靴，拔管时自动开启，打入时自动关闭。计需初击一次，复击二次，外面用细砂，里面用粗砂，以收倒滤之效，第二次复击只到达砂垫层底面为止，以便灌砂垫层，打桩管方向，系由外向内，成螺旋形。砂桩的总体积占整个地基加固范围的百分之三十左右。
为了加强吸水作用，桩管打入土中后，先将管内灌满生石灰包，然后拔起桩管，用木桩复击，将石灰包挤到砂桩四周的土壤内，再灌砂子。
在基础底下做深而密的砂桩及砂垫层，将土壤加固后，就有一层很厚的持力土层，其效果与打很长的钢筋混凝土桩相似，但它的造价要比长钢筋混凝土桩为低，并且所消耗的材料仅是砂子，耗砂量也与长钢筋混凝土桩相差不多。
附录（三）一般桩基（革新的）
当地面下较硬土层不深，并且有足够厚度时，可将桩尖穿过弱土，打入这种较硬土层内，尽量依靠桩端支承力，而少用桩周摩擦力，这样所用的桩长既不太大，而沉陷量也小了。
当地面下较硬土层甚深时，当然利用近代科学技术可以夯打任何长度的桩，但如欲将桩尖打入此项硬层内，则桩长太大，不但需要很多的材料，尤其是打桩的困难激增，造价过贵，工期延长，违背多快好省总的原则。此时与其采用较长的桩子来减少沉陷量，不如采用较短的桩子，全靠桩打入土壤后在桩周侧面所增强的摩阻力来承受荷载，而对沉陷或不均匀沉陷所给与建筑物的偏差则加以适当地调整。
但是打钢筋混凝土短桩，也必须有足够的长度，应使：
1．建筑物没有很大的变形而能保证稳定。
2．基底土壤不致因受挤滑而隆起。
更进一步来讲，倘若离地面不远找不到一层较硬的土层时，与其打短摩擦桩，不如打砂桩，砂桩间距小，等于在加固范围内将坏土换成好砂，提高压缩模量，减少沉陷量，并因压缩模量比较均匀，不会产生不均匀沉陷。
上海土壤，除在某些区域有一层较硬厚土层外，一般都是松软饱和淤泥质，问题不在于找到一层较硬的厚土层来支承刚性桩尖，而是要找出措施，以便在控制的沉陷量下，来安全使用建筑物，若同时考虑结构物的使用和基础桩的沉陷，则虽有较大的沉陷量也是允许的。表1．震动式单打和复击灌注桩的静荷载试验资料
试桩地点试桩年份桩型配筋 砼标号 桩长（公尺） 加荷（吨） 沉陷量（公厘） 压缩曲线
单打式一次扩大式 三次扩大式
1、上钢三厂静 上半200# 20 55 10破坏
荷载试验 1958 1根 下半150#同上20 25 12破坏
1根 1根 无20 70未破坏
无 105
无
2、沪东造船厂
静荷载试验 1958 1根 1根6Φ18无 300# 25 140 40.10 破坏
200# 25 149破坏
180 5.6 最后未破坏很平
198.768.3
表2．震动式单打和复击灌注桩的经济指标
桩　型 每根桩的造价（元） 打桩 材料 运桩 间接费 总计 每根桩的承载力（吨） 每元造价的承载力（吨） 经济比较
单打混凝土灌注桩 117 404 63 584 300.0515 1.00（假定）
扩大一次混凝土灌注桩 234 538 93 865 600.0695 1.34
扩大二次混凝土灌注桩 351 672 1231146120 0.1045 2.04
扩大三次混凝土灌注桩 468 806 1531427180 0.1260 2.45
钢筋混凝土预制实心方桩 96 1006 601391301 60 0.0461 0.89
钢筋混凝土预制空心管桩 131 747 100117 1095600.0548 1.06