【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沉管隧道，特别涉及一种生态可持续的沉管隧道减震与加固体系及其施工方法。
技术介绍
1、随着交通设施发展越来越迅速，沉管隧道作为连接沿海城市群之间的重要交通纽带，具有重大的社会效益和经济效益。然而我国位于地中海-喜马拉雅地震带以及环太平洋地震带之间，地震灾害频发，危害性大，同时在我国沿海地区广泛分布着海域沉积软土，其具有含水量高、压缩性大、渗透性较差、强度低、工程特性差等显著特征。沿海地区一旦发生地震，将对沉管隧道造成严重破坏，导致重大损失。因此亟需开展软弱下卧层条件下海底沉管隧道的抗震减震技术研究。
2、与此同时，在工业化以及城镇化进程中，建筑废弃物与工业废弃物的产生也不断增加，而传统的处理方式如填埋、焚烧等处理方式不仅占用土地资源，还会造成环境污染，破坏生态环境等后果，所以对于固体废弃物的回收再利用在解决发展经济与环境保护矛盾中具有重大意义。
3、在解决沉管隧道地震灾害问题中，采用环境友好型的技术与工艺能够在保证抗震减震条件下尽可能的造成少的环境污染，因此亟需寻找一种低碳、可持续型的沉管隧道减震与加固方式。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：实现低碳条件下对沉管隧道地震灾害的防护与减灾，解决沉管隧道抗震以及不均匀沉降的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，包括基槽、生物水泥砂桩结构、固体废物混合桩结构、回填层和沉管隧道；
3、所述基槽呈倒梯形，所述生物水泥砂桩结构和
4、所述回填层设置于所述沉管隧道外侧，回填层内有生物水泥加固区，所述生物水泥加固区由所述沉管隧道沉放至所述基槽底端上方进行回填时，在回填施工面抽取海水且向所述沉管隧道外侧的底部两侧和顶部中心注射微生物菌液和混合液形成。
5、进一步地，所述生物水泥砂桩结构的施工包括，
6、在沉管隧道的清淤开挖面振冲法造孔，随后埋设侧壁带圆孔、下端为锥形且带有开口的桩管，所述圆孔的直径为3～4mm，将粗砂挤密进入地基土层，同时将微生物菌液、混合液通过加压扩散至桩周土体，形成初始结构；
7、对初始结构进行放坡开挖形成基槽和基槽边坡下部的生物水泥砂桩结构。
8、进一步地，所述固体废物混合桩结构通过挤密法将废旧轮胎块、废旧混凝土块压入地基土中，在所述基槽底端的下部形成，
9、其中，废旧轮胎块用于填充废旧混凝土块的孔隙，并且其掺量占废旧轮胎块和废旧混凝土块的总量的比例小于等于30％。
10、进一步地，所述沉管隧道外侧的底部两侧和顶部中心设置有注射区，所述注射区的长度为2.2～2.5m、深度为1～2m。
11、进一步地，所述微生物菌液中的活性为巴氏芽孢八叠球菌，注射前加入浓度为0.04～0.06mol/l的氯化钙进行活化；
12、所述混合液由等质量、浓度均为0.5～0.8mol/l的尿素和乙酸钙溶液混合而成，混合液与微生物菌液按1:1注射。
13、进一步地，所述沉管隧道与所述基槽底端之间还设置有垫层结构，
14、所述垫层结构包括所述基槽底端上表面的土工布垫层和所述土工布垫层上的粗砂碎石垫层。
15、进一步地，所述土工布垫层由抗拉强度大于30kn/m的土工布铺设而成；
16、所述粗砂碎石垫层由粒径1～40mm、含泥量低于5％的粗砂碎石铺设的若干平台形成，平台的上部宽度为3.5～4.5m、高度为800mm、平台的整平误差低于±20mm，平台之间存在壕沟，壕沟间距为1.0～1.4m。
17、进一步地，所述基槽开挖放坡比为1:1.8～2。
18、本专利技术还提供了上述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系的施工方法，包括，
19、对待施工区域进行清淤处理形成施工面，划定生物水泥砂桩区、基槽区、垫层区、沉管隧道区；
20、在施工面布设生物水泥砂桩形成初始结构；
21、对初始结构进行放坡开挖形成基槽和基槽边坡下部的生物水泥砂桩结构；
22、在基槽下部布设固体废物混合桩结构；
23、在基槽上部布设垫层结构；
24、将沉管隧道沉放至垫层结构的表面并进行回填，在回填施工面抽取海水且向所述沉管隧道外侧的底部两侧和顶部中心注射微生物菌液和混合液，形成生物水泥加固区。
25、相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：
26、1、本专利技术的沉管隧道减震与加固体系中的生物水泥加固区利用微生物的矿化作用，生产具有胶结以及填充功能的沉淀产物，起到类似于水泥的作用，其产生的碳酸钙沉淀具有胶结粗砂，增强土体强度、强化砂与软土交界面强度等作用，具有对环境的影响小、增强地基的渗透能力、增强承载力、增强地基整体性、防止沉管隧道水力侵蚀、减小地震荷载以及变形，增强体系抗震能力等优点。
27、2、生物水泥砂桩结构不仅具有生物水泥加固区除防止沉管隧道水力侵蚀的功能以外的所有优点外，还能够所增强软土地基的渗透能力、增强远场区域地基承载力、增强基槽边坡稳定性、减少地基沉降与不均匀沉降；废物混合桩结构具有成本极低、强度高、耐压缩性较好、吸震能力强、排水性好、耐腐蚀、可持续性等优点；能够显著的提升地基承载力、加速孔隙水压力消散、增加地基的整体性与安全性，显著减小地震波引发的地基沉降以及不均匀沉降，降低沉管隧道内力与变形，提升隧道的抗震性能，保护沉管隧道结构，防止沉管隧道失稳以及破坏。
28、3、同时生物水泥砂桩和固体废物混合桩对均通过置换软弱地基并采用挤密施工的方法，使桩周地基土处于横向挤压中，对地基起到挤密的作用，与地基土共同承担荷载，协同受力。
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1.一种生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，包括基槽、生物水泥砂桩结构、固体废物混合桩结构、回填层和沉管隧道；
2.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述生物水泥砂桩结构的施工包括，
3.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述固体废物混合桩结构通过挤密法将废旧轮胎块、废旧混凝土块压入地基土中，在所述基槽底端的下部形成，
4.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述沉管隧道外侧的底部两侧和顶部中心设置有注射区，所述注射区的长度为2.2～2.5m、深度为1～2m。
5.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述微生物菌液中的活性菌为巴氏芽孢八叠球菌，注射前加入浓度为0.04～0.06mol/L的氯化钙进行活化；
6.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述沉管隧道与所述基槽底端之间还设置有垫层结构，
7.根据权利要求6所述的生态可持续的沉管隧
8.根据权利要求1～7任一项所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述基槽开挖放坡比为1:1.8～2。
9.一种如权利要求6所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系的施工方法，其特征在于，包括，
...【技术特征摘要】
1.一种生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，包括基槽、生物水泥砂桩结构、固体废物混合桩结构、回填层和沉管隧道；
2.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述生物水泥砂桩结构的施工包括，
3.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述固体废物混合桩结构通过挤密法将废旧轮胎块、废旧混凝土块压入地基土中，在所述基槽底端的下部形成，
4.根据权利要求1所述的生态可持续的沉管隧道减震与加固体系，其特征在于，所述沉管隧道外侧的底部两侧和顶部中心设置有注射区，所述注射区的长度为2.2～2.5m、深度为1～2m。
5.根据权利要求1所述的生态可持续...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑烨炜，刘圣安，周桓竹，郑俊杰，纪明昌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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