[发明专利]一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩及其施工方法

说明书

发明提供一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩及施工方法。该预制桩包括植入钙质砂地基中的预制桩。所述预制桩桩芯内竖立布置有若干根注浆管。所述注浆管贯穿预制桩的桩顶和桩尖侧面。所述注浆管的上端为注浆孔，下端为出料孔。所述注浆管的出料孔使用孔塞封堵。该预制桩的施工方法包括制作预制桩、沉桩施工、注浆施工和效果检测等步骤。该预制桩利用细菌水解尿素生成碳酸钙胶结砂颗粒本身对海洋不会造成污染，操作简便原理简单，注浆加固后桩体与加固体整体承受上部荷载，有助于防止桩基产生过大沉降，促进了预制桩在钙质砂地基上的应用。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种预制桩。

背景技术

钙质砂土通常指在海洋环境下，生物成因的富含碳酸钙或难溶的碳酸盐类岩土介质。在北纬30°～南纬30°之间的全球热带及亚热带沿海区域以及深海岛礁分布着大量深厚钙质砂土。这一区域往往又是人口相对集中、化石生物能源丰富的经济重地。

钙质砂具有多孔、易碎、好胶结的特点。由于钙质砂颗粒在力学作用下容易产生破碎，其工程特性较普通石英砂有很大不同。虽然钙质砂土地基的承载力高，但是颗粒胶结的破环引起的是不可恢复的永久塑性变形。波斯湾海洋石油平台桩基建设中曾经遇到大直径管桩进入钙质砂层在自重作用下沉降15m的现象。根据汪稔等的研究，钙质砂土中的桩基工程存在桩端阻力低，高围压下摩擦角降低的显著非线性，导致桩基承载力难以确定的工程特性。常规的桩基础不适用于钙质砂地基。

发明内容

本发明的目的是提供一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩的施工方法，包括以下步骤：

1)在工厂制作预制桩。其中，所述预制桩桩芯内竖立布置有若干根注浆管。所述注浆管贯穿预制桩的桩顶和桩尖侧面。所述注浆管的上端为注浆孔，下端为出料孔。所述注浆管的出料孔使用孔塞封堵。

2)按设计要求采用静压或锤击的方式将预制桩安装至钙质砂地基中。

3)使用注浆设备向注浆管内泵送反应液。所述反应液渗透到预制桩桩尖周围的钙质砂土中。

4)向注浆管内灌注细菌悬浊液。所述细菌悬浊液渗透到预制桩桩尖周围的钙质砂土中。细菌水解尿素生成碳酸钙，碳酸钙胶结桩尖破碎砂层形成注浆加固体。

5)重复步骤3)和步骤4)，直至桩基承载力和变形性能满足设计要求。

6)使用混凝土压实填充注浆管至桩顶。

进一步，步骤3)中所述反应液为尿素溶液或尿素与氯化钙混合液。

进一步，当地下水中钙镁离子总量超过0.5mol/L时，反应液采用1mol/L的尿素溶液。否则，反应液采用1mol/L的尿素和氯化钙混合液。其中，所述尿素与氯化钙混合液使用海水配置，氯化钙溶液与尿素溶液的浓度比为1:1。

进一步，步骤4)中所述细菌悬浊液为巴氏芽孢杆菌微生物悬浊液。菌液浓度≥109CFU。

进一步，在步骤2)之前还具有实施工程地质勘察及水质分析的相关步骤。

进一步，步骤5)中，还具有利用桩基低应变检测技术检测桩尖破碎砂层胶结程度的相关步骤。

进一步，步骤3)中所述反应液的注浆压力为0.1～2MPa，注浆流量≤0.4L/min。步骤4)中所述细菌悬浊液的注浆流量≤0.1L/min。

本发明还公开一种使用上述施工方法制得的加固钙质砂地基的微生物注浆管预制桩，包括植入钙质砂地基中的预制桩。