[发明专利]一种基于MICP的珊瑚砂地层桶型基础加固装置和安装方法

说明书

本发明公开了一种基于MICP的珊瑚砂地层桶型基础加固装置和安装方法，该装置包括桶型基础、抽水孔、注浆总管、注浆钢管、单向阀、回流管等，所述的桶型基础顶板上设置有与注浆钢管相连的排水孔，注浆钢管呈“米”字型布置，注浆钢管沿基础外侧壁等间隔设置注浆孔；在基础外部布置了回流管，用于浆液的回收和循环。本发明采用微生物成岩作用加固珊瑚砂地层，能较为有效的增加砂砾之间以及砂砾和结构物的胶结作用，增大基础的承载力和稳定性；MICP技术对环境和生态几乎没有不良影响，是一种适用于珊瑚砂地层加固的环保技术。

技术领域

本发明涉及一种生物注浆装置，尤其涉及一种基于MICP技术的珊瑚砂地层桶型基础加固装置和安装方法。

背景技术

近些年来，国家大力推动南海岛礁建设，越来越多的海上建筑物在规划和建设中，然而由于南海岛礁主要是由于生物成因形成的珊瑚礁，下部为较为坚硬的生物礁灰岩，而上部为覆盖层相对较浅、活动性较强的珊瑚砂和珊瑚角砾，在风浪流作用下极有可能发生移动和迁移，对该地层中的基础产生不利影响。

针对地基和基础加固，目前主要有水泥注浆胶结技术。但是由于水泥对海洋环境有污染，将影响海洋生物的生存，尤其是造礁珊瑚的生存，破坏原有的生态系统，因此不能采用水泥注浆胶结的方式加固珊瑚砂和珊瑚角砾。

微生物矿化是自然界较为普遍的现象，近些年来微生物研究者利用一些特定的微生物，通过为之提供丰富的钙离子和氮源营养液，快速析出具有优异胶结能力的方解石碳酸钙结晶，这一生物矿化作用常被称为微生物诱导方解石型碳酸钙沉积技术，即MICP(Microbial induced calcite deposition)技术。利用MICP技术胶结松散的珊瑚砂层，生成的碳酸钙与珊瑚砂主要化学成分相同，其微观结构与黏结性较好，反应污染小，对地层扰动小。MICP技术固化珊瑚砂在岛礁工程中具有极高应用前景。因此，本发明提出了将MICP技术应用到珊瑚砂地层中桶型基础的加固装置和技术。

发明内容

本发明针对现有注浆技术的存在的严重环境问题，提出了一种基于MICP的珊瑚砂地层桶型基础加固装置和技术，该技术克服了原有注浆的技术的污染问题，且能快速是珊瑚砂胶结成岩，能有效的提高地层承载能力。

本发明采取以下技术方案：

一种基于MICP的珊瑚砂地层桶型基础加固装置，包括桶型基础，内部设有十字形隔板将桶型基础内分为四个隔间，十字形隔板可以加强结构的整体强度和刚度，在桶型基础的顶板上对应每个隔间各开有若干个抽水孔，所有抽水孔均布于以桶型基础中心为圆心的圆上，该装置还包括与抽水孔等数量的注浆钢管及回流管，注浆总管从施工船延伸至桶型基础顶部的中心位置，所有注浆钢管的一端共接并通过连接头与注浆总管相连，注浆钢管均匀分布于桶型基础顶部，每个注浆钢管连接一个抽水孔而后通过一个单向阀延伸至桶的外壁并沿外壁向下延伸至基础最底部，在注浆钢管的竖向部分均匀设置若干个向外的侧壁注浆孔；回流管为竖直管，均匀设置于桶型基础的外围，与注浆钢管一一对应，回流管的长度为桶型基础埋深的1.5倍，回流管靠近基础一侧沿深度均匀开若干个回流管注浆孔，回流管上端通过回流导管连接至施工船上的水槽。

上述技术方案中，所述的桶型基础的长径比为1:2。

所述的回流管距桶型基础中心的距离为桶型基础直径的1.5倍。

所述的抽水孔距桶型基础中心的距离为1/2的桶型基础半径。所述的抽水孔共设置有八个。

本发明拟采用Harkes和Van Paassen等提出的分步灌浆方法，该方法为：先向砂层中灌入一定量的菌液，然后低速灌入低浓度的CaCl₂溶液，利用钙离子的絮凝作用实现微生物的固定，最后向地层中低速灌入胶结溶液(urea-CaCl₂)，使得吸附在砂砾中的微生物不断生成碳酸钙凝胶。