1、前言

　　任何建筑物的荷载最终将通过基础传递到地基上。凡是基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称为天然地基。若天然地基很软弱，则事先要经过人工处理，这种地基称之为人工地基。而其处理过程就称为“地基处理”（SOIL TREATMENT）或“地基加固”（SOIL IMPROVEMENT）。地基处理方法主要分为：换土垫层法，深层密实法，排水固结法，化学加固法，加筋法和热学法。强夯法属于地基处理方式中的深层密实法中。

　　强夯法设备简单，适用范围广泛，可用于填土、失陷性黄土、粘土、砂砾、碎石等各种土质。对于淤泥质软土的试验性施工证明，只要控制好施工参数，也是可行的。此法不仅用于房建工程，也适合桥涵、道路、港口码头和大型设备基础等工程，而且具有速度快、效果显著和节省投资等优点，是一种比较理想的地基处理方式。

　　目前，上海强夯法的应用还不是十分广泛，特别是在软基处理研究和施工方面还比较缺乏经验，希望能通过本文对强夯理论和软基处理工程实例的介绍和分析，给强夯法在上海的推广和应用提供一些资料和借鉴。

　　2、概述

　　2.1强夯法的由来及特性

　　强夯法处理地基是六十年代末由法国Menard技术公司首先创造的。这种方法是将很重的锤（一般为100－400kN）从高处自由落下落（落距一般为6-40m）给地基以冲击力和振动，从而提高土的强度并降低土的压缩性，改善土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。同时，夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法开始时仅用于加固砂土和碎石，经过几十年的发展，它以适用从砾石到粘性土的各种地基土，这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善。

　　强夯法由于具有地基加固效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。目前已经有几十个国家的数千项工程采用强夯法加固地基。

　　2.2国内外发展情况

　　强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创并创用的。由于强夯法特有的优点，所以在国外十分普遍。1974年英国工程师协会专门召开了深基础会议，在该次会议上Menard本人对强夯作了详细介绍。从那以后，十几年来第九、十、十一界国际土力学和基础工程会议上以及世界各地区性会议上，都发表了很多关于强夯的论文，对强夯的发展、完善起到了很大的推动作用。我国是1978年9月引进这项技术的，1979年首先在塘沽进行了强夯法加固粘土地基的实验研究。1979年6月分别在河北省廊坊与山西省阳泉，对轻亚粘土、粉细砂地基与黄土质砂粘土填方地基进行了处理。这是我国采用强夯法处理地基的最早两项工程。随后很快推广到北京、上海、天津、广州、深圳等很多地方，并且都取得了良好的技术经济效果，为国家节省了巨额基础工程费用。

　　3、加固机理

　　3.1动力固结理论

　　强夯法虽然已经在实践中证实了是一种比较好的地基处理方法，但到目前为止还没有一套成熟和完善的理论和设计计算方法。在第十界国际土力学和基础工程会议上，美国Menard教授在“地基处理”的科学发展水平报告中精辟的论述强夯法的传统固结机理：强夯法目前已经发展到地基土的大面积加固，深度可达30m.当应用于非饱和土时，压密过程基本上同实验室中的击实实验相同。在饱和无粘性土的情况下，可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相似。这种方法对饱和细粒土的效果，成功和失败的例子都有报道。对这类土需要破坏土的结构、产生超空隙水压力以及通过裂隙形成排水通道。而强夯法对杂填土特别有效。

　　实践证明，在夯击的工程中，土体的瞬时沉降可达几十厘米；土中产生液化后使土的结构破坏，土的强度下降到最小值；随后在夯击点出现径向裂隙，成为加速空隙水压力消散的主要通道；因粘性土具有触变性，使降低的强度得到恢复和增强。Menard教授实践，并结合传统的固结机理，提出了饱和土是可以压缩的新的机理，并现在得到了大多数科学家的认可。下面再作进一步的介绍。

　　（1）饱和土的压缩性

　　在工程实践中，不论对土的性质如何，夯击时能立即引起地基土的很大沉降，这个结果对颗粒状土是可以理解的。对渗透性很小的饱和细粒土，孔隙水的排出被认为是考虑沉降的必要和充分条件，这是传统的固结理论的基本假定。由于饱和细粒土的渗透性低，因而在瞬时荷载作用下，空隙水不能迅速排出，这样就无法理解在强夯时回立即引起很大沉降的机理。

　　Menard教授认为，由于土中有机物的分解，第四纪土中大多数都含有以微气泡形式出现的气体，其含量大约在1-4％。进行强夯时气体体积压缩，空隙水压力增大，随后气体有所膨胀，空隙水排出的同时，空隙水压力就减小。这样每夯一遍，气相体积和液体积都有所减少。根据实验，每夯击一遍，气体体积可减少40％。

　　（2）产生液化

　　在重复夯击作用下，施加在土体的夯击能量，使气体逐渐受到压缩。因此，土体的沉降量与夯击能成正比。当气体按百分比接近于零时，土体变成不可压缩的。相应于空隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。如图1所示，液化度为空隙水压力与液化压力之比，而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100％时，亦即为土体产生液化的临界状态。而该能量级称为“饱和能”。此时，吸附水变成自由水，土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量者，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。