CN220166799U - 一种可利用micp技术加固的板桩码头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，包括：前板桩墙、胸墙、后轨道梁、码头面层、轨道梁桩、锚碇结构、拉杆和双轴双喷搅拌桩机，码头面层上设有前轨和后轨，前轨位于胸墙的顶部，胸墙的下方设有前板桩墙，前板桩墙垂直固定于地基土中，前板桩墙的港池底30上方可拆卸设置双轴双喷搅拌桩机；后轨与后轨道梁的顶部连接，后轨道梁的底部设有轨道梁桩，轨道梁桩垂直固定于地基土中；锚碇结构位于轨道梁桩的后方，锚碇结构与前板桩墙之间通过拉杆连接固定，且拉杆与后轨道梁固定连接。该板桩码头结构能改善前板桩墙受力情况，且将微生物固定技术应用于MICP技术中，使得粉砂质海岸深水板桩码头地基土强度增大。

Description

一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构

技术领域

本实用新型属于粉砂质海岸深水板桩码头技术领域，具体地，涉及一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构。

背景技术

以往港航建设不敢轻易涉足粉砂质海岸区，因为这类海岸床砂的活动性大，风浪作用下底沙极易引起动移，风浪减小后又极易沉积，开敞航道极易发生强淤或骤淤。粉砂质海岸深水板桩码头有以下几种：高桩码头、重力式码头和板桩码头。板桩码头其工程造价低，施工速度快，适宜粉砂质地区的海岸建设，但因码头面至港池底的高差大，使得前板桩墙承受的土压力非常大，导致前板桩墙内力大、位移大，其深水化瓶颈制约了板桩码头的发展与应用。

普通的双轴双喷搅拌桩在进行粉砂质海岸地基土加固时，因为一般使用拌入法，直接将水泥砂浆或水泥、石灰等固化材料直接掺到土中，将周围土体胶结起来形成复合地基，从而达到改善地基的目的，但水泥和石灰在生产过程中产生的废气会污染环境，且长期海水碱性环境腐蚀使加固的地基土抗压强度下降，周围的地下水和植被都会受到影响。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，能改善前板桩墙受力情况，且将微生物固定技术应用于MICP技术中，使得粉砂质海岸深水板桩码头地基土强度增大，具有加固效果好、减少位移、均匀性高、成本较低、绿色环保等特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，包括：前板桩墙、胸墙、后轨道梁、码头面层、轨道梁桩、锚碇结构、拉杆和双轴双喷搅拌桩机，所述码头面层上设有前轨和后轨，所述前轨位于胸墙的顶部，所述胸墙的下方设有前板桩墙，所述前板桩墙垂直固定于地基土中，所述前板桩墙的港池底30上方可拆卸设置双轴双喷搅拌桩机；所述后轨与后轨道梁的顶部连接，所述后轨道梁的底部设有轨道梁桩，所述轨道梁桩垂直固定于地基土中；所述锚碇结构位于轨道梁桩的后方，所述锚碇结构与前板桩墙之间通过拉杆连接固定，且拉杆与后轨道梁固定连接。

进一步地，所述双轴双喷搅拌桩机移除后，通过三角支撑杆连接前板桩墙和港池底。

进一步地，所述前板桩墙沿前轨方向设置多个，每个前板桩墙分别连接一个三角支撑杆和一个拉杆。

进一步地，连接同一个前板桩墙的拉杆与三角支撑杆位于同一平面内。

进一步地，所述三角支撑杆由第一支撑杆和第二支撑杆组成，所述第一支撑杆的一端与前板桩墙固定连接，所述第一支撑杆的另一端固定于港池底中，所述第二支撑杆的一端与第一支撑杆的中心固定连接，所述第二支撑杆的另一端固定于港池底中。

进一步地，所述双轴双喷搅拌桩机包括：动力箱、动力头、连接法兰、联轴器、注浆管道、第一管道、第二管道、注浆输入端、第一注浆输出端、第二注浆输出端、运输水泥土管道、运输负载完成细菌的新型纳米材料管道、混合搅拌泵头、管道水泥土填充室、负载完成细菌的新型纳米材料填充室，所述动力箱中设有两个动力头，每个动力头与联轴器通过连接法兰连接，所述联轴器的下端与注浆管道连接；所述管道水泥土填充室通过运输水泥土管道与混合搅拌泵头连接，所述负载完成细菌的新型纳米材料填充室通过运输负载完成细菌的新型纳米材料管道与混合搅拌泵头连接，所述混合搅拌泵头的输出端通过管道与注浆输入端连接，所述第一注浆输出端通过第一管道与一个注浆管道连接，所述第二注浆输出端通过第二管道与另一个注浆管道连接。

进一步地，所述注浆管道包括：流体通道、喷射孔刀盘、钻头、刀盘、转杆，所述流体通道设置于转杆的内侧，所述流体通道的下端设有喷射孔刀盘，所述喷射孔刀盘的下端设有钻头，所述刀盘设置于转杆的外侧。

进一步地，所述转杆的顶部通过连接法兰与联轴器的下端连接。

进一步地，每个连接法兰、联轴器的内部均设有注浆通道，所述注浆通道的一端与流体通道连通，所述注浆通道的另一端与第一管道或第二管道连通。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型板桩码头结构通过拉杆连接前板桩墙、后轨道梁以及锚碇结构，可以增加前板桩墙刚度，减少前板桩墙的弯矩；双轴双喷搅拌桩机可拆卸设置于前板桩墙的前端，用于向前板桩墙的港池底注入水泥与负载完细菌的纳米材料，该双轴双喷搅拌桩机利用微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）的土体改良技术，由于纳米材料具有耐碱性环境的特点，可以长期在海水碱性环境腐蚀下使加固的地基土抗压强度基本不变，且对环境无毒无害，以此加固前板桩墙附近的地基土，在使用完双轴双喷搅拌桩机后，将三角支撑杆连接前板桩墙和港池底，可以更大幅提高码头结构的刚度，减少结构弯矩和总体水平向位移。

附图说明

图1为本实用新型可利用MICP技术加固的板桩码头结构的结构示意图；

图2为本实用新型可利用MICP技术加固的板桩码头结构连接双轴双喷搅拌桩机的俯视图；

图3为本发明中双轴双喷搅拌桩的正剖面图；

图4为本发明中双轴双喷搅拌桩在施工过程中的侧剖面图；

图中：1、动力箱；2、动力头；3、连接法兰；4、联轴器；5、流体通道钻杆；6、喷射孔刀盘；7、钻头；8、刀盘；9、转杆；10、第一管道；11、第二管道；12、注浆输入端；13、第一注浆输出端；14、第二注浆输出端；15、运输水泥土管道；16、运输负载完成细菌的新型纳米材料管道；17、混合搅拌泵头；18、管道水泥土填充室；19、负载完成细菌的新型纳米材料填充室；20、前板桩墙，21、胸墙，22、后轨道梁，23、码头面层，24、轨道梁桩，25、锚碇结构，26、拉杆，27、地基土，28、双轴双喷搅拌桩机，29、三角支撑杆，30、港池底。

实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步地详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

如图1-2，本实用新型一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构包括：前板桩墙20、胸墙21、后轨道梁22、码头面层23、轨道梁桩24、锚碇结构25、拉杆26和双轴双喷搅拌桩机28，码头面层23上设有前轨和后轨，前轨位于胸墙21的顶部，胸墙21的下方设有前板桩墙20，前板桩墙20垂直固定于地基土27中，前板桩墙20的港池底30上方可拆卸设置双轴双喷搅拌桩机28，前板桩墙20的港池底30后方地基土27通过双轴双喷搅拌桩机28进行加固，能够增加前板桩墙20的刚度，同时减少前板桩墙20的弯矩；后轨与后轨道梁22的顶部连接，后轨道梁22的底部设有轨道梁桩24，轨道梁桩24垂直固定于地基土27中；锚碇结构25位于轨道梁桩24的后方，锚碇结构25与前板桩墙20之间通过拉杆26连接固定，且拉杆26与后轨道梁22固定连接，以承受拉杆26的拉力，板桩码头依靠前板桩墙20侧向土抗力以及锚碇结构25的支撑作用来维持稳定。本实用新型的板桩码头结构大大提高了码头结构刚度，减少结构弯矩和总体水平向位移，并具有安全环保的优点。

本实用新型中前板桩墙20为钢板桩、钢管组合板桩、预制混凝土板桩、现浇混凝土地连墙中的一种；锚碇结构25为锚碇板桩、锚碇墙、锚碇桩中的一种。

本实用新型中双轴双喷搅拌桩机28移除后，通过三角支撑杆29连接前板桩墙20和地基土27，前板桩墙20沿前轨方向设置多个，每个前板桩墙20分别连接一个三角支撑杆29和一个拉杆26，连接同一个前板桩墙20的拉杆26与三角支撑杆29位于同一平面内，能够增强结构的整体稳定性。且三角支撑杆由第一支撑杆和第二支撑杆组成，前板桩墙20的港池底30在使用完双轴双喷搅拌桩机28后，将第一支撑杆的一端与前板桩墙20固定连接，第一支撑杆的另一端固定于港池底30中，第二支撑杆的一端与第一支撑杆的中心固定连接，第二支撑杆的另一端固定于港池底30中，使得港池底30、三角支撑杆29、前板桩墙20、拉杆26和锚碇结构25组成的共同受力结构，提高前板桩墙20土压力承受能力，从而大幅度增加码头结构的刚度，并能减少前板桩墙20弯矩和水平位移。

如图3-4，本实用新型中双轴双喷搅拌桩机28包括：动力箱1、动力头2、连接法兰3、联轴器4、注浆管道、第一管道10、第二管道11、注浆输入端12、第一注浆输出端13、第二注浆输出端14、运输水泥土管道15、运输负载完成细菌的新型纳米材料管道16、混合搅拌泵头17、管道水泥土填充室18、负载完成细菌的新型纳米材料填充室19，动力箱1中设有两个动力头2，每个动力头2与联轴器4通过连接法兰3连接，联轴器4的下端与注浆管道连接；管道水泥土填充室18通过运输水泥土管道15与混合搅拌泵头17连接，负载完成细菌的新型纳米材料填充室19通过运输负载完成细菌的新型纳米材料管道16与混合搅拌泵头17连接，混合搅拌泵头17的输出端通过管道与注浆输入端12连接，第一注浆输出端13通过第一管道10与一个注浆管道连接，第二注浆输出端14通过第二管道11与另一个注浆管道连接。将水泥和负载完细菌的纳米材料运输至混合搅拌泵头17中进行充分混合，使材料尽快发挥作用，不需人工调配，混合后的浆液通过第一注浆输出端13、第二注浆输出端14进入注浆管道中。

本实用新型中负载完成细菌的纳米材料为二氧化硅，利用MICP技术，与土颗粒中的金属阳离子结合产生碳酸钙沉淀以及胶结填充土颗粒空隙，当MICP技术用于加固松散土体时，在碱性海水环境下微生物较多的附着于新型纳米材料载体，以载体为核心形成胶结体，其对环境无毒无害，因为有纳米二氧化硅耐碱性环境等特点，产生碳酸钙效率大大增高，很大程度的提高了地基土承载力。

本实用新型中注浆管道包括：流体通道5、喷射孔刀盘6、钻头7、刀盘8、转杆9，流体通道5设置于转杆9的内侧，流体通道5的下端设有喷射孔刀盘6，喷射孔刀盘6的下端设有钻头7，刀盘8设置于转杆9的外侧；转杆9的顶部通过连接法兰3与联轴器4的下端连接，动力头2启动，连接法兰3以及联轴器4，将动力头2的动力传输给转杆9，使转杆9带动刀盘8旋转，起到对土体的搅拌和切割作用。每个连接法兰3、联轴器4的内部均设有注浆通道，注浆通道的一端与流体通道5连通，注浆通道的另一端与第一管道10或第二管道11连通，通过第一注浆输出端13、第二注浆输出端14的浆液进入流体通道5中，由喷射孔刀盘6中喷出。

本实用新型可利用MICP技术加固的板桩码头结构的施工过程为：

步骤一：将巴氏芽孢杆菌在液体培养基中进行培养，得到菌液，取纳米二氧化硅浸泡于菌液中，取出烘干，完成负载；

步骤二：场地平整，开挖导沟；

步骤三：进行前板桩墙20、轨道梁桩24沉桩；锚碇结构25施工，现浇混凝土胸墙21、后轨道梁22，安装前轨、后轨、拉杆26，回填地基土27，施工码头面层23；

步骤四：对水域进行分段疏浚，组装桩架，双轴双喷搅拌桩机28吊装就位，并移动到施工桩位；双轴双喷搅拌桩机28所需的送气管路小于60 米；本步骤应当仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气（粉）管路、接头和阀门的密封性和其稳定性，将桩机及其相关仪器调平，做好施工前的准备；

步骤五：启动双轴双喷搅拌桩机28，钻头顺时针向下转进同时打开喷粉孔，将水泥土和负载巴氏芽孢杆菌的二氧化硅均匀的喷射至土体内，向上边提钻并逆时针旋转喷射水泥土和二氧化硅，同时进行搅拌，重复多次完成。本步骤中，二氧化硅的掺量是负载巴氏芽孢杆菌的二氧化硅重量的7.5~11‰，水泥土和负载巴氏芽孢杆菌的二氧化硅按照质量比1:1混合，钻头向下钻进过程中，每周旋转时，向下钻进高度控制在15mm以内；水泥土和负载完成细菌的二氧化硅增强水泥所在的灰缸气压比双喷搅拌桩机所需的送气管路的气压高0.02-0 .05MPa。同时注意双轴双喷搅拌桩机28、空压机运转情况，压力表的显示变化以及送灰情况。若在过程中压力持续增大，发送器负载过大，送灰管或阀门在轴具提升中途堵塞等异常情况，应立即停止提升，原地搅拌，判明原因。有必要时应予复打。施工时不允许使用结块的水泥，保持干燥状态；

步骤六：安装三角支撑杆29，三角支撑杆29、前板桩墙20、拉杆26、锚碇结构25组成共同受力结构，大幅提高码头结构的刚度，减少结构弯矩和总体水平向位移。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，包括：前板桩墙（20）、胸墙（21）、后轨道梁（22）、码头面层（23）、轨道梁桩（24）、锚碇结构（25）、拉杆（26）和双轴双喷搅拌桩机（28），所述码头面层（23）上设有前轨和后轨，所述前轨位于胸墙（21）的顶部，所述胸墙（21）的下方设有前板桩墙（20），所述前板桩墙（20）垂直固定于地基土（27）中，所述前板桩墙（20）的港池底（30）上方可拆卸设置双轴双喷搅拌桩机（28）；所述后轨与后轨道梁（22）的顶部连接，所述后轨道梁（22）的底部设有轨道梁桩（24），所述轨道梁桩（24）垂直固定于地基土（27）中；所述锚碇结构（25）位于轨道梁桩（24）的后方，所述锚碇结构（25）与前板桩墙（20）之间通过拉杆（26）连接固定，且拉杆（26）与后轨道梁（22）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述双轴双喷搅拌桩机（28）移除后，通过三角支撑杆（29）连接前板桩墙（20）和港池底（30）。

3.根据权利要求2所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述前板桩墙（20）沿前轨方向设置多个，每个前板桩墙（20）分别连接一个三角支撑杆（29）和一个拉杆（26）。

4.根据权利要求3所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，连接同一个前板桩墙（20）的拉杆（26）与三角支撑杆（29）位于同一平面内。

5.根据权利要求2所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述三角支撑杆由第一支撑杆和第二支撑杆组成，所述第一支撑杆的一端与前板桩墙（20）固定连接，所述第一支撑杆的另一端固定于港池底（30）中，所述第二支撑杆的一端与第一支撑杆的中心固定连接，所述第二支撑杆的另一端固定于港池底（30）中。

6.根据权利要求1所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述双轴双喷搅拌桩机（28）包括：动力箱（1）、动力头（2）、连接法兰（3）、联轴器（4）、注浆管道、第一管道（10）、第二管道（11）、注浆输入端（12）、第一注浆输出端（13）、第二注浆输出端（14）、运输水泥土管道（15）、运输负载完成细菌的新型纳米材料管道（16）、混合搅拌泵头（17）、管道水泥土填充室（18）、负载完成细菌的新型纳米材料填充室（19），所述动力箱（1）中设有两个动力头（2），每个动力头（2）与联轴器（4）通过连接法兰（3）连接，所述联轴器（4）的下端与注浆管道连接；所述管道水泥土填充室（18）通过运输水泥土管道（15）与混合搅拌泵头（17）连接，所述负载完成细菌的新型纳米材料填充室（19）通过运输负载完成细菌的新型纳米材料管道（16）与混合搅拌泵头（17）连接，所述混合搅拌泵头（17）的输出端通过管道与注浆输入端（12）连接，所述第一注浆输出端（13）通过第一管道（10）与一个注浆管道连接，所述第二注浆输出端（14）通过第二管道（11）与另一个注浆管道连接。

7.根据权利要求6所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述注浆管道包括：流体通道（5）、喷射孔刀盘（6）、钻头（7）、刀盘（8）、转杆（9），所述流体通道（5）设置于转杆（9）的内侧，所述流体通道（5）的下端设有喷射孔刀盘（6），所述喷射孔刀盘（6）的下端设有钻头（7），所述刀盘（8）设置于转杆（9）的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，所述转杆（9）的顶部通过连接法兰（3）与联轴器（4）的下端连接。

9.根据权利要求6所述的一种可利用MICP技术加固的板桩码头结构，其特征在于，每个连接法兰（3）、联轴器（4）的内部均设有注浆通道，所述注浆通道的一端与流体通道（5）连通，所述注浆通道的另一端与第一管道（10）或第二管道（11）连通。