[发明专利]一种利用微生物进行固化骨料的等能量变形复合地基及施工方法

说明书

本发明公开了一种利用微生物进行固化骨料的等能量变形复合地基及施工方法，复合地基包括有桩体和垫层，其中桩体设置有数根，垫层设在桩体的顶端，通过垫层把桩体连接为一个整体结构，桩体和垫层内填充有利用微生物进行固化的骨料。其方法为：步骤一、平整场地；步骤二、施工准备；步骤三、桩机就位；步骤四、锤击成孔；步骤五、向孔内填充骨料；步骤六、重复步骤五的工作；步骤七、形成微生物固化骨料等能量变形挤密桩；步骤八、移至下一根桩；步骤九、地面进行夯实；步骤十、直至垫层与地表齐平。有益效果：就地取材，具有变废为宝、利于环保，节约工程造价，符合绿色发展的理念。

技术领域

本发明涉及一种复合地基及施工方法，特别涉及一种利用微生物进行固化骨料的等能量变形复合地基及施工方法。

背景技术

目前，在远离大陆的广大岛礁上开展着大规模的工程建设。但是，岛礁远离大陆，砂石与淡水资源缺乏，交通不便，如果从遥远的大陆海运砂石与淡水，按照散装货物的海运成本计算，每立方米砂石与淡水海运费用就达0.16-0.19万元，再考虑水泥与矿物掺合料的运费则每立方米混凝土的原材料成本高达0.26-0.28万元，极大地提高了工程造价，并且受风浪等条件限制，工期也难以保证。

目前相关岛礁进行的填岛工程，以开挖泻湖和航道所取得的钙质砂作为材料来填筑人工岛。钙质砂主要是由珊瑚、贝壳及藻类等海洋生物的残骸经过物理、化学和生物作用过程而形成的，其主要成分是碳酸盐沉积物，CaCO₃含量达95％以上。人工吹填岛礁所处环境比较复杂，包括海水的长期腐蚀作用，复杂的地质构造特征，以及各类极端环境条件等。未经处理的钙质砂地基在复杂地质环境条件下，可能会产生过量的沉降变形、不均匀沉降及砂土液化等，不能直接用于工程建设，必须对吹填岛礁地基进行加固处理。

传统的加固方法例如水泥加固、化学灌浆等在海洋环境下使用可能存在诸多问题，例如水泥会被海水腐蚀，化学灌浆加固可能造成环境污染等。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是近年来提出的一种新型加固技术，它利用微生物的新陈代谢活动，促进碳酸钙结晶沉淀在砂颗粒之间，胶结砂颗粒从而提高砂土强度。该技术对环境影响较小，并且起胶结作用的碳酸钙在海洋环境下耐久性好。

尽管岛礁上缺乏天然砂石和淡水资源，但是珊瑚和海水资源丰富。珊瑚质轻、多孔，吸水性强，属于天然轻骨料，其主要矿物成分是文石和方解石，CaCO₃含量高达96％以上，是较优质的碎石骨料。海水中富含各种阳离子和氯离子，可以作为微生物固化时的胶结液(也叫反应液)。

随着我国综合实力的不断提升，建筑工程逐步朝着高层化、复杂化、规模化方向发展，旧有建筑的拆除和新建建筑的出现将产生大量的建筑垃圾。据相关统计，我国每年拆除的旧有建筑与新建建筑所产生的建筑垃圾总量在15000万吨以上，其中废弃混凝土和废弃砌块等约占建筑垃圾总量的1/3。由于固体废弃物处理技术的不成熟，这些建筑垃圾的处理方式主要是运输到城市周边弃置，既浪费资源又影响环境美观，与我国可持续发展战略和绿色发展的要求不相符。这些废弃的混凝土和废弃砌块等不仅占用了大量的土地资源，还对生态环境造成了严重的破坏，严重制约了社会进步与和谐发展。近年来，人们已经逐步认识到了后果的严重性，如何有效处理和利用建筑垃圾中的废弃混凝土和废弃砌块，使它成为循环可利用的变废为宝资源，已成为学术界和工程界关注的热点和前沿问题之一。

建筑垃圾中的废弃混凝土和废弃砌块一方面是拆除既有的旧建筑结构和新建建筑工程过程中产生的，还有就是由于地震、火灾等灾害造成的建筑物破坏产生的。如果能将废弃混凝土等建筑垃圾变废为宝，最大好处就是对生态环境的保护，降低了对天然砂石资源的开采，从而达到可持续发展的目标。