1、前言

　　任何建筑物的荷載最終將通過(guò)基礎(chǔ)傳遞到地基上。凡是基礎(chǔ)直接建造在未經(jīng)加固的天然土層上時(shí)，這種地基稱為天然地基。若天然地基很軟弱，則事先要經(jīng)過(guò)人工處理，這種地基稱之為人工地基。而其處理過(guò)程就稱為“地基處理”（SOIL TREATMENT）或“地基加固”（SOIL IMPROVEMENT）。地基處理方法主要分為：換土墊層法，深層密實(shí)法，排水固結(jié)法，化學(xué)加固法，加筋法和熱學(xué)法。強(qiáng)夯法屬于地基處理方式中的深層密實(shí)法中。

　　強(qiáng)夯法設(shè)備簡(jiǎn)單，適用范圍廣泛，可用于填土、失陷性黃土、粘土、砂礫、碎石等各種土質(zhì)。對(duì)于淤泥質(zhì)軟土的試驗(yàn)性施工證明，只要控制好施工參數(shù)，也是可行的。此法不僅用于房建工程，也適合橋涵、道路、港口碼頭和大型設(shè)備基礎(chǔ)等工程，而且具有速度快、效果顯著和節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的地基處理方式。

　　目前，上海強(qiáng)夯法的應(yīng)用還不是十分廣泛，特別是在軟基處理研究和施工方面還比較缺乏經(jīng)驗(yàn)，希望能通過(guò)本文對(duì)強(qiáng)夯理論和軟基處理工程實(shí)例的介紹和分析，給強(qiáng)夯法在上海的推廣和應(yīng)用提供一些資料和借鑒。

　　2、概述

　　2.1強(qiáng)夯法的由來(lái)及特性

　　強(qiáng)夯法處理地基是六十年代末由法國(guó)Menard技術(shù)公司首先創(chuàng)造的。這種方法是將很重的錘（一般為100－400kN）從高處自由落下落（落距一般為6-40m）給地基以沖擊力和振動(dòng)，從而提高土的強(qiáng)度并降低土的壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時(shí)，夯擊能還可以提高土層的均勻程度，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。強(qiáng)夯法開始時(shí)僅用于加固砂土和碎石，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，它以適用從礫石到粘性土的各種地基土，這主要是由于施工方法的改進(jìn)和排水條件的改善。

　　強(qiáng)夯法由于具有地基加固效果顯著、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，很快傳播到世界各地。目前已經(jīng)有幾十個(gè)國(guó)家的數(shù)千項(xiàng)工程采用強(qiáng)夯法加固地基。

　　2.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

　　強(qiáng)夯法是法國(guó)Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)并創(chuàng)用的。由于強(qiáng)夯法特有的優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)外十分普遍。1974年英國(guó)工程師協(xié)會(huì)專門召開了深基礎(chǔ)會(huì)議，在該次會(huì)議上Menard本人對(duì)強(qiáng)夯作了詳細(xì)介紹。從那以后，十幾年來(lái)第九、十、十一界國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程會(huì)議上以及世界各地區(qū)性會(huì)議上，都發(fā)表了很多關(guān)于強(qiáng)夯的論文，對(duì)強(qiáng)夯的發(fā)展、完善起到了很大的推動(dòng)作用。我國(guó)是1978年9月引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的，1979年首先在塘沽進(jìn)行了強(qiáng)夯法加固粘土地基的實(shí)驗(yàn)研究。1979年6月分別在河北省廊坊與山西省陽(yáng)泉，對(duì)輕亞粘土、粉細(xì)砂地基與黃土質(zhì)砂粘土填方地基進(jìn)行了處理。這是我國(guó)采用強(qiáng)夯法處理地基的最早兩項(xiàng)工程。隨后很快推廣到北京、上海、天津、廣州、深圳等很多地方，并且都取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，為國(guó)家節(jié)省了巨額基礎(chǔ)工程費(fèi)用。

　　3、加固機(jī)理

　　3.1動(dòng)力固結(jié)理論

　　強(qiáng)夯法雖然已經(jīng)在實(shí)踐中證實(shí)了是一種比較好的地基處理方法，但到目前為止還沒(méi)有一套成熟和完善的理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。在第十界國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程會(huì)議上，美國(guó)Menard教授在“地基處理”的科學(xué)發(fā)展水平報(bào)告中精辟的論述強(qiáng)夯法的傳統(tǒng)固結(jié)機(jī)理：強(qiáng)夯法目前已經(jīng)發(fā)展到地基土的大面積加固，深度可達(dá)30m.當(dāng)應(yīng)用于非飽和土?xí)r，壓密過(guò)程基本上同實(shí)驗(yàn)室中的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)相同。在飽和無(wú)粘性土的情況下，可能會(huì)產(chǎn)生液化，其壓密過(guò)程同爆破和振動(dòng)密實(shí)的過(guò)程相似。這種方法對(duì)飽和細(xì)粒土的效果，成功和失敗的例子都有報(bào)道。對(duì)這類土需要破壞土的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生超空隙水壓力以及通過(guò)裂隙形成排水通道。而強(qiáng)夯法對(duì)雜填土特別有效。

　　實(shí)踐證明，在夯擊的工程中，土體的瞬時(shí)沉降可達(dá)幾十厘米；土中產(chǎn)生液化后使土的結(jié)構(gòu)破壞，土的強(qiáng)度下降到最小值；隨后在夯擊點(diǎn)出現(xiàn)徑向裂隙，成為加速空隙水壓力消散的主要通道；因粘性土具有觸變性，使降低的強(qiáng)度得到恢復(fù)和增強(qiáng)。Menard教授實(shí)踐，并結(jié)合傳統(tǒng)的固結(jié)機(jī)理，提出了飽和土是可以壓縮的新的機(jī)理，并現(xiàn)在得到了大多數(shù)科學(xué)家的認(rèn)可。下面再作進(jìn)一步的介紹。

　�。�1）飽和土的壓縮性

　　在工程實(shí)踐中，不論對(duì)土的性質(zhì)如何，夯擊時(shí)能立即引起地基土的很大沉降，這個(gè)結(jié)果對(duì)顆粒狀土是可以理解的。對(duì)滲透性很小的飽和細(xì)粒土，孔隙水的排出被認(rèn)為是考慮沉降的必要和充分條件，這是傳統(tǒng)的固結(jié)理論的基本假定。由于飽和細(xì)粒土的滲透性低，因而在瞬時(shí)荷載作用下，空隙水不能迅速排出，這樣就無(wú)法理解在強(qiáng)夯時(shí)回立即引起很大沉降的機(jī)理。

　　Menard教授認(rèn)為，由于土中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)土中大多數(shù)都含有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含量大約在1-4％。進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)氣體體積壓縮，空隙水壓力增大，隨后氣體有所膨脹，空隙水排出的同時(shí)，空隙水壓力就減小。這樣每夯一遍，氣相體積和液體積都有所減少。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，每夯擊一遍，氣體體積可減少40％。

　�。�2）產(chǎn)生液化

　　在重復(fù)夯擊作用下，施加在土體的夯擊能量，使氣體逐漸受到壓縮。因此，土體的沉降量與夯擊能成正比。當(dāng)氣體按百分比接近于零時(shí)，土體變成不可壓縮的。相應(yīng)于空隙水壓力上升到覆蓋壓力相等的能量級(jí)，土體即產(chǎn)生液化。如圖1所示，液化度為空隙水壓力與液化壓力之比，而液化壓力即為覆蓋壓力。當(dāng)液化度為100％時(shí)，亦即為土體產(chǎn)生液化的臨界狀態(tài)。而該能量級(jí)稱為“飽和能”。此時(shí)，吸附水變成自由水，土的強(qiáng)度下降到最小值。一旦達(dá)到“飽和能”而繼續(xù)施加能量者，除了使土起重塑的破壞作用外，能量純屬是浪費(fèi)。