CN107905213A - 钙质砂地基二氧化碳加固技术 - Google Patents

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朱前林
左殿军
王闯
范智涵
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China University of Mining and Technology CUMT
Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
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    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳循环酸化钙质砂地基加固方法，该方法主要包括：钙质砂酸化制备碳酸氢钙、碳酸氢钙钻井注入、水的回收循环利用等步骤。该方法针对岛礁开发过程中遇到的钙质砂地基承载性能低的特点，结合岛礁开发过程中取材不方便、运输成本高问题，充分利用岛礁资源与废物资源，实现了就地取材、废物利用的地基加工方法，该方法将有利促进钙质砂类地基岛礁建设，具有较好的应用前景。

Description

钙质砂地基二氧化碳加固技术
技术领域
本发明涉及一种土木工程地基处理技术，具体属于钙质砂地基化学加固与修复技术领域。
背景技术
在岛礁开发建设过程中，常遇到钙质砂地基承载力低的问题。钙质砂它是以碳酸盐矿物（主要为碳酸钙）为主要成分的土类，含碳酸钙一般达50%以上，通常由海洋生物（珊瑚、贝壳、海藻等）的骨架残骸在原地沉积或近源搬运沉积而成。从工程角度看，钙质砂具有多孔结构，强度低、易破碎等特点，研究表明，颗料破碎是强度降低、桩侧摩阻力低的主要原因。在进行灌注桩施工时，高压注入泥浆可能造成钙质砂土体压裂，而由于泥浆渗透性低，可能无法渗入土体破碎区，因此，在灌注桩胶结区周围可能存在钙质砂破碎但未胶结区，造成桩基承载力达不到要求。由此看出，修复破碎的钙质砂，增加钙质砂的胶结性将有利于增加地基承载性能。另外，岛礁开发过程中，取材不方便，运输成本高，因此，急需开发一种能够就地取材、废物利用的地基加工工艺。
发明内容
本发明的目的是根据钙质砂地基特点，开发一种能够就地取材、废物利用的钙质砂地基加固工艺，修复破碎的钙质砂，增加钙质砂的胶结性能。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法，具体包括好下步骤：
1) 钙质砂酸化：捕集并提纯化石燃料燃烧装置（如燃煤锅炉、燃气轮机等）的排放的二氧化碳。将水与钙质砂在高压容器中混合，并通入高压二氧化碳，使二氧化碳、水、钙质砂反应生成碳酸氢钙溶液；
2）钻井注入：在待加固区两侧设置注入井与排出井，通过注入井保持高压条件注入步骤（1）制备的碳酸氢钙溶液，碳酸氢钙溶液进入钙质砂地基中，流体压力降低、二氧化碳析出，溶液酸性降低，碳酸氢钙溶液不稳定，碳酸氢钙将分解生成碳酸钙，并在地基加固区结晶沉积，胶结破碎区钙质砂颗粒，达到加固效果；
3）溶液循环：流经加固区后溶液通过抽采井回收，并过滤后回注到高压容器，进入下一步循环注入；
4）上述步骤(2)中注入可以注入后一段时间后暂停一段时间，以便足够时间让加固区注入溶液压力降低、二氧化碳充分析出，此时碳酸钙也能够充分胶结。
本发明具有以下优点和积极效果：
一种二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法，针对钙质砂地基岛礁开发过程中，材料获取因难、运输成本高问题，开发了一种能够就地取材、废物利用的地基加工技术，该技术的将有利于促进钙质砂地基地区的工程建设，提高工程安全性。
附图说明
图1 为二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法示意图。
图中：1-二氧化碳排放源；2-高压混合反应容器；3-注入井；4-排出井；5-地基；6-桩；7-待加固区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法实施例作进一步的说明：
图1是一种二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法示意图，采用本发明技术进行地基加固实施的方法如下：
a) 捕集二氧化碳排放源（1）排出的二氧化碳。将水与钙质砂装入高压容器（2），并通入二氧化碳排放源（1）所捕集来的二氧化碳，使二氧化碳、水、钙质砂反应，生成碳酸氢钙溶液；
b) 在待加固区（7）中布设注入井（3）和排出井（4）,将碳酸氢钙溶液通过注入井（3）注入到待加固区（7）。进入待加区（7）的碳酸氢钙溶液压力降低，溶液中二氧化碳析出，pH增加，此时过饱和碳酸氢钙分解，生成碳酸钙结晶，在待加固区（7）的土颗粒形成胶结作用。待过饱和碳酸氢钙溶液结晶完成后，通过排出井（4）将水抽采出来，并回注至高压容器（2）；
c）回注至高压容器（2）的水与容器中二氧化碳、钙质砂继续反应，通过上述步骤不断循环注入，将高压容器（2）中碳酸钙转化成碳酸氢钙，并输入到钙质砂地基中重新胶结成碳酸钙，以便对破碎的颗粒进行重新胶结，达到地基加固效果。

Claims (3)

1.一种二氧化碳酸化钙质砂地基加固方法，基特征在于：该方法包括如下步骤：
1) 钙质砂酸化：捕集并提纯化石燃料燃烧装置（如燃煤锅炉、燃气轮机等）的排放的二氧化碳。将水与钙质砂在高压容器中混合，并通入高压二氧化碳，使二氧化碳、水、钙质砂反应生成碳酸氢钙溶液；
2）钻井注入：在待加固区设置注入井与排出井，通过注入井保持高压条件注入步骤（1）制备的碳酸氢钙溶液，碳酸氢钙溶液进入钙质砂地基中分解生成碳酸钙，在地基待加固区结晶沉积，胶结破碎区钙质砂颗粒，达到加固效果；
3）溶液循环：流经加固区后溶液通过抽采井回收，并过滤后回注到高压容器，水可以循环利用。
2.如权利要求1所述钙质砂酸化可以在高压容器中完成，也可以直接利用钙质砂地基建反应器，以达到二氧化碳酸化钙质砂，生成高浓度碳酸氢钙溶液目标。
3.如权利要求1所述注入井保持高压条件注入碳酸氢钙溶液后，可以通过注入碳酸氢钙溶液后停顿一段时间，也可以适当给待加固区溶液加热或构造其它利于碳酸钙沉积的方法以加快碳酸氢钙分解生成碳酸钙结晶。
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