一种岛礁珊瑚填料挤密桩及其施工方法

1.本发明涉及挤密桩领域，特别涉及一种岛礁珊瑚填料挤密桩及其施工方法。


背景技术：

2.岛礁远离大陆，砂石等资源缺乏。珊瑚碎石质轻、多孔，吸水性强，属于天然骨料，其主要矿物成分是文石和方解石，caco3含量在96％以上，属于比较优质的碎石骨料。钙质砂主要是由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含量在95％以上。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。以珊瑚碎石或钙质砂为原料，采用微生物诱导碳酸钙沉淀(micp)技术，一般需要消耗相应原料一倍以上体积的微生物固化液，而且传统施工方法制作的挤密桩质量还有待改善。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出一种岛礁珊瑚填料挤密桩及其施工方法，采用本发明施工方法，不但大大减微生物固化液相对使用量，而且显著提高单桩承载能力，综合提高挤密桩质量。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，包括以下步骤：
6.(1)利用重锤对地基土体进行锤击，形成圆柱形孔洞；
7.(2)向孔洞内先填入的混合砂石，所述混合砂石由珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，所述微生物固化液包括复合菌液和海水组成，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，所述复合助剂由羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；
8.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
9.进一步的，步骤(1)中，所述重锤直径为200～600mm，长度为1～5m，重量为1.5～3.5吨。
10.进一步的，步骤(2)中，所述复合菌液的活菌浓度为(8～10)*109cfu/g。
11.进一步的，步骤(2)中，所述复合菌液中巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的活菌数量比例为0.5～1.5：2～4：5～7。
12.进一步的，步骤(2)中，所述复合助剂由中羟基香茅醛和澳桉酚的质量比为0.7～0.8：0.2～0.3。
13.进一步的，步骤(2)中，所述混合砂石中珊瑚礁碎石和钙质砂的质量比为1：1.5～2.5。
14.进一步的，步骤(2)中，所述混合砂石与微生物固化液的体积比为1：0.4～0.6。
15.进一步的，步骤(2)中，所述混合砂石和复合助剂的体积比为1：0.1～0.2。
16.进一步的，步骤(2)中，所述微生物固化液中菌液和海水的体积比例为1：2.5～3.5。
17.一种岛礁珊瑚填料挤密桩，由本发明任一项所述的方法制得。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.(1)采用本发明施工方法，不但大大减微生物固化液相对使用量，而且显著提高单桩承载能力，综合提高挤密桩质量。
20.(2)本发明以珊瑚礁碎石和钙质砂为原料制得挤密桩，其中，珊瑚碎石为粗骨料、钙质砂为细骨料，采用巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌复配复合菌液，更好促进碳酸钙结晶沉淀，有效提高胶结效果，提高挤密桩强度，加入由中羟基香茅醛和澳桉酚所配制的复合助剂，大大减少微生物固化液的使用量，复合菌液与复合助剂共同奏效，显著提高挤密桩质量，显著提高单桩承载能力，利于提高其在海洋环境下耐久性。
21.(3)在夯击重锤的锤击下，珊瑚碎石粗骨料与钙质砂细骨料充分被压密实，同时微生物固化液和复合助剂也与骨料充分混合，复合菌在新陈代谢的过程中不断胶结珊瑚骨料及其周边钙质砂地层，使单桩强度在后期还有较大提升，锤击产生的高温有利于微生物生长，从而有利于避免不均匀沉降。
22.(4)本发明所制得挤密桩，单桩承载能力较高，具有非常高的使用价值；施工方法简单易行，具有较高的施工质量保证率；施工效率高、工期短、速度快。
23.(5)在施工的过程中，不产生泥浆，以珊瑚礁碎石和钙质砂为原料，具有变废为宝、利于环保，节约工程造价。
具体实施方式
24.为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
25.本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
26.本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
27.本发明实施例所用重锤的直径为400mm，长度为3m，重量为2.5吨。
28.实施例1
29.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，包括以下步骤：
30.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度(15m)；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
31.(2)向孔洞内先填入的0.2m3混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，混合砂石、微生物固化液、复合助剂的体积比为1：0.5：0.15；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的复合菌液和海水组成，复合菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，三者活菌数量比例为1：3：6；所述复合助剂由质量比为0.75：0.25的羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；
32.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
33.实施例2
34.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，包括以下步骤：
35.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度(15m)；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
36.(2)向孔洞内先填入的0.2m3混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，混合砂石、微生物固化液、复合助剂的体积比为1：0.4：0.2；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的复合菌液和海水组成，复合菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，三者活菌数量比例为1：4：5；所述复合助剂由质量比为0.7：0.3的羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；
37.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
38.实施例3
39.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，包括以下步骤：
40.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度(15m)；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
41.(2)向孔洞内先填入的0.2m3混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，混合砂石、微生物固化液、复合助剂的体积比为1：0.6：0.1；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的复合菌液和海水组成，复合菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，三者活菌数量比例为1：2：7；所述复合助剂由质量比为0.8：0.2的羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；
42.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
43.对比例1
44.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，在实施例1基础上，调整施工方法，区别在于：没有使用复合菌液，仅采用单一的巴氏芽孢杆菌液。
45.包括以下步骤：
46.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度(15m)；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
47.(2)向孔洞内先填入的混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，混合砂石、微生物固化液、复合助剂的体积比为1：0.5：0.15；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的巴氏芽孢杆菌液和海水组成，巴氏芽孢杆菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g，所述复合助剂由质量比为0.75：0.25的羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；
48.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
49.对比例2
50.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，在实施例1基础上，调整施工方法，区别在于：羟基香茅醛和澳桉酚分别替换为氯化钙和尿素。
51.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度(15m)；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
52.(2)向孔洞内先填入的0.2m3混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，混合砂石、微生物固化液、复合助剂的体积比为1：0.5：0.15；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的复合菌液和海水组成，复合菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，三者活菌数量比例为1：3：6；所述复合助剂由质量比为0.75：0.25的氯化钙和尿素组成；再利用重锤对填料进行夯击；
53.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
54.对照例
55.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，在实施例1基础上，调整施工方法，区别在于：没有使用复合菌液，直接使用巴氏芽孢杆菌液，而且巴氏芽孢杆菌液的使用量与混合砂石等体积；也没有加入复合助剂。
56.(1)清理、平整场地；进行施工放线并验线；检查并调试施工设备；桩机就位，使重锤中心对准桩位中心；锤击成孔，提起重锤，令其自由下落，冲击地基土体成孔，至设计深度，本实施例深度15m；利用重锤对地基土体进行锤击后形成圆柱形孔洞；
57.(2)向孔洞内先填入的0.2m3混合砂石，所述混合砂石由质量比为1：2.0的珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液，混合砂石和微生物固化液的体积比为1：1；所述微生物固化液由体积比例为1：3.0的巴氏芽孢杆菌液和海水组成，巴氏芽孢杆菌液的活菌浓度为10
10
cfu/g；再利用重锤对填料进行夯击；
58.(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。
59.试验例
60.在南海岛礁进行试验，分别测试按照实施例1-3以及对比例1-2施工所形成挤密桩的单桩承载能力，与对照例进行对比，并计算单桩承载能力提高幅度。其中，参考jgj106-2014《建筑基桩检测技术规范》，进行单桩竖向抗压静载试验。单桩承载能力提高幅度＝(实施例或对比例所形成挤密桩的单桩竖向承载力-对照例所形成挤密桩的单桩竖向承载力)/对照所形成挤密桩的单桩竖向承载力*100％。
61.结果如下表1：
62.表1单桩竖向抗压静载试验结果
[0063][0064]
由表1可见，按照实施例1-3以及对比例1-2施工方法所得到的挤密桩，单桩承载能力均有所提高。其中，实施例1-3单桩承载能力提高幅度相对比较明显。采用本发明施工方
法，不但能够有效显著提高挤密桩单桩承载能力，而且可以大大减少微生物固化液的使用量。
[0065]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用重锤对地基土体进行锤击，形成圆柱形孔洞；(2)向孔洞内先填入的混合砂石，所述混合砂石由珊瑚礁碎石和钙质砂组成，倒入复合助剂和微生物固化液，所述微生物固化液包括复合菌液和海水组成，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，所述复合助剂由羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。2.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(1)中，所述重锤直径为200～600mm，长度为1～5m，重量为1.5～3.5吨。3.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述复合菌液的活菌浓度为(8～10)*109cfu/g。4.根据权利要求1或3所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述复合菌液中巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的活菌数量比例为0.5～1.5：2～4：5～7。5.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述复合助剂由中羟基香茅醛和澳桉酚的质量比为0.7～0.8：0.2～0.3。6.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合砂石中珊瑚礁碎石和钙质砂的质量比为1：1.5～2.5。7.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合砂石与微生物固化液的体积比为1：0.4～0.6。8.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合砂石和复合助剂的体积比为1：0.1～0.2。9.根据权利要求1所述的岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微生物固化液中菌液和海水的体积比例为1：2.5～3.5。10.一种岛礁珊瑚填料挤密桩，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的方法制得。

技术总结
本发明提供一种岛礁珊瑚填料挤密桩及其施工方法。所述岛礁珊瑚填料挤密桩的施工方法，包括以下步骤：(1)利用重锤对地基土体进行锤击，形成圆柱形孔洞；(2)向孔洞内先填入的混合砂石，所述混合砂石由珊瑚礁碎石和钙质砂组成，再倒入微生物固化液和复合助剂，所述微生物固化液包括复合菌液和海水组成，所述复合菌液由巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌制得，所述复合助剂由羟基香茅醛和澳桉酚组成；再利用重锤对填料进行夯击；(3)重复步骤(2)，将桩孔夯填至地面，形成挤密桩。采用本发明施工方法，显著提高挤密桩质量，显著提高单桩承载能力，而且有效减少微生物固化液相对使用量。用量。


技术研发人员：胡俊 杨雨霏 张明 周恒 许国扬
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25