文|鳄娱海棠

编辑|鳄娱海棠

序

上海中心大厦作为中国第一高楼，总高100多层，重量达80万吨，承重柱历经多年仍顽强。

事实上，任何一座摩天大楼要想安全耸立，都必须依托坚实稳固的地基。

虽然隐藏在地下看不见摸不着，却时刻承受着建筑物的巨大重量和外界风力、地震等各种作用力。

上海中心大厦建造过程

从2008年奠基到2016年封顶，每一个环节都凝结着建设者们的汗水和智慧。

而在这其中，地下基础工程无疑是整个项目的关键。

这就需要先进行地质勘查，上海地处长江口，地质条件复杂，土层疏松。

勘探人员在工地上钻孔取样，收集各种地质数据，为设计提供了翔实的第一手资料。

对场地的地质情况有了全面细致的了解之后，因地制宜地确定了基础方案。

用桩基加底板的形式，将大楼的巨大荷载传递到更深更坚固的地层。

上海中心大厦采用的是钻孔灌注桩，这是目前公认的高层建筑基础首选。

施工人员首先用特制的钻机在指定位置开挖桩孔，孔径1.5米，深度50米，相当于16层楼高。

在软土地区打造如此大直径、超长的桩孔，对施工工艺和设备都提出了极高要求。

为此，项目专门引进了当时国内最先进的造桩机，采用了泥浆护壁、清水成孔等多项新技术，确保了桩孔质量。

打孔只是第一步，紧接着要将笼装钢筋吊放入桩孔，再用泵车将高强混凝土灌注到孔内，一根桩柱方告完成。

上海中心大厦的桩基群由数百根这样的桩柱组成，

单根桩柱的极限承载力高达数千吨，整组桩基的承载能力更是达到了10万吨以上，相当于30架满载的波音747飞机的重量！

为了进一步增强桩身强度，工程师们通过在桩底高压注入水泥浆，使桩端持力层的承载力提高30%以上。

如此密集的桩基群，再加上86米的基坑深度，在国内外都属罕见。

基坑开挖堪称整个基础工程的“重头戏”。

上海中心大厦主楼基坑面积达到12000平米，最深处34米。

如何在确保地下结构和周边环境安全的前提下，高效、经济地完成开挖？这是摆在工程师们面前的一道难题。

为此，他们采取了“筏板—型钢支撑—土钉墙”的支护方案。

周边用1200多根钢管桩筑起了一道坚固的地下“城墙”，内部用6道型钢支撑梁支撑，犹如巨型“蜘蛛网”，将土体牢牢锁住。

基坑内还设置了纵横交错的降水井点，24小时不间断地抽排地下水，确保基坑内部的干燥安全。

就这样，经过700多个日夜的连续奋战，

一个堪比“地下金字塔”的巨型基坑终于露出了庐山真面目。

紧接着，工人们开始了长达数月的底板浇筑。

上海中心大厦的底板面积超过1.1万平米，厚度高达6米，总用混凝土超过6.5万立方米，相当于20个标准游泳池的容量！

如此大体量混凝土浇筑，对材料性能、施工工艺、温度控制等各个环节都提出了严苛要求。

为了确保底板强度和耐久性，工程师们采用了C80高强混凝土，掺入多种高性能外加剂。

并通过优化配合比，将水胶比控制在0.28以下，大幅提高了混凝土的抗裂、抗渗性能。

他们还采取了人工造粒、泵送施工、二次振捣等多项措施，确保混凝土的和易性和密实度。

考虑到大体积混凝土易产生温度裂缝，施工中还采用了冷水管冷却、梁柱二次浇筑等办法，将混凝土内外温差控制在25度以内。

历经三年多的艰苦奋战，上海中心大厦终于完成了地下结构施工，为主体结构的建设奠定了坚实的基础。

而伴随着地上结构的节节攀升，这个“超级工程”又创造了一个个新的奇迹。

大厦采用了巨型框架—核心筒结构体系，将建筑的稳定性与抗震性能提升到了一个全新的高度。

外框架柱是大厦的重要支撑结构，最大截面达到了2米×1.8米的惊人尺寸。

柱子内的钢筋直径达到了51毫米，如同粗壮的钢铁臂膀，将混凝土紧紧束缚，形成了一个个坚不可摧的钢铁之躯。

核心筒则采用了高强度混凝土浇筑而成，墙体厚度达到了800毫米，犹如一座坚固的堡垒。

在这个堡垒内，设计师们还布置了多道隔震支撑，犹如大厦的脊梁，进一步增强了结构的刚性和稳定性。

不仅能够有效抵御外力的冲击，还能确保大厦在强震来袭时屹立不倒。

上海中心大厦在抗震设防方面也下足了功夫。

从基础到主体结构，设计师们全方位地布置了隔震装置。

大厦还配备了一套智能“阻尼器”，它由一个重达1000吨的钢结构和125根粘滞阻尼器组成，相当于在大楼内安装了一个巨型“陀螺仪”。

当遭遇强风或地震时，阻尼器可通过自身振动，吸收并耗散大楼的动能，从而有效抑制大楼的晃动。

经过验证，这套阻尼系统可将大楼的动幅控制在50厘米以内，远低于舒适度的要求。

除了强悍的硬实力，上海中心大厦在建筑设计上也独具匠心。

它的造型灵感源自中国传统“天圆地方”的理念，同时又融入了现代美学和空气动力学的设计手法。

大楼共分9个区段，每一区段相对扭转120度，整体呈现出优雅的螺旋曲线，既有动感，又不失大气。

据测算，这种流线型设计可使风荷载降低24%，显著提高了大楼的抗风稳定性。

同时集成了诸多绿色节能技术，如中水回用、雨水收集、太阳能光伏、自然采光通风等。

使建筑能耗较常规办公建筑降低21%，成为中国乃至世界超高层建筑节能环保的典范。

国外大厦结构

纵观全球，上海中心大厦的“地基传奇”绝非孤例。

事实上，每一座傲然屹立的摩天大厦，都有着自己独特而雄厚的“地下功夫”。

在世界超高层建筑中，地基基础的设计与施工可谓是重中之重。

以全球最高建筑哈利法塔为例，这座高达828米的巨型建筑拥有一个深达50米的地下盘根，

这个盘根由192根桩柱组成，每根桩柱直径达到了1.5米，如同192根粗壮的钢铁之臂，深深扎根于地下的基岩层中。

桩端持力层选择了坚硬的基岩，确保了桩柱的极限承载力，使其能够承受塔楼巨大的荷载。

如此密集的桩柱群犹如一个擎天之柱，将哈利法塔的重量均匀分散到地下更广阔的区域。

而在桩柱群周围，设计者还布置了防渗帷幕和人工挖孔桩，进一步增强了地基基础的稳定性和安全性。

这个由桩柱、帷幕和挖孔桩组成的地下堡垒坚不可摧，为哈利法塔提供了稳如泰山的支撑。

确保了这座摩天大楼在风力和地震等外力作用下屹立不倒。

再看马来西亚的国家地标——吉隆坡石油双塔，它采用了一种独特的整体箱型基础设计。

这个基础深达36米，相当于12层楼的高度，由厚达4米的底板、外墙及内隔墙组成，犹如一个巨型的地下盒子。

这种特殊设计不仅使基础具备了更大的整体刚度，而且大大增加了建筑物的抗震、抗风能力。

它将双塔的荷载均匀分散到更大的接地面积上，同时由于箱型结构的高度对称性。

使得双塔在水平方向上的抗侧刚度大幅提升。

即使在强烈的地震或飓风来袭时。也能将侧向力和倾覆力牢牢锁定，确保双塔在任何极端条件下都能稳如磐石。

即便是上世纪30年代建成的帝国大厦，其地基设计也堪称一绝。

当时，工程师们在基岩上打入了241根桩柱，并浇筑了7000立方米混凝土。

形成一个厚达6.4米的整体大底盘，为这座高达381米的摩天大楼奠定了坚实基础。

时至今日，这个超过80年的“古董地基”仍在发挥着顽强的支撑作用。

地基施工的材料、工艺也在不断更新迭代。

高强混凝土、预应力技术的广泛应用，使地基的承载力和耐久性大幅提高。

而阴极保护、外加剂、土工格栅等新技术，则从防腐蚀、防渗漏、加固等多个方面，延长了地基的使用寿命。

上海中心大厦只是无数摩天大楼中的一个缩影。

在世界各地，还有许多高耸入云的建筑，如哈利法塔、吉隆坡双子塔等，它们无一例外地拥有雄厚的地基和先进的建造技术。

这些地基往往深达数十米，由数百甚至上千根桩基组成，每一根桩基都有着惊人的承载力。

除了桩基，现代建筑的地基还采用了许多新型技术，如筏形基础、箱形基础等。

这些基础不仅能够均匀地将建筑物的重量分散到地面上。

还能够有效地抵抗各种外力的影响，如风力、地震力等。

此外，为了防止地下水和土壤中的腐蚀物质对地基的侵蚀，工程师们还采用了阴极保护、外加剂等技术，大大延长了地基的使用寿命。

结语

在建造高楼大厦时，我们必须高度重视地基的设计和施工，采用最先进的技术和材料，确保地基的质量和安全。

只有这样，我们才能够放心地在摩天大楼中工作和生活，享受现代文明的成果。