MICP技术（微生物诱导碳酸钙沉淀技术）通过生物矿化反应加固岩土体，其具体流程可分为菌液培养、注浆加固、固化养护、质量检测四个核心阶段。以下是详细流程及关键操作要点：
一、菌液培养阶段
菌种选择与活化
菌种类型：优先选用巴氏芽孢杆菌（高产脲酶，反应效率高），也可根据环境条件选择耐低温、耐高温或耐污染菌株。
活化方法：将菌种接入营养液（含尿素、酵母提取物、蛋白胨），在30℃、pH=7-8条件下振荡培养24-48小时，至菌液浓度达10⁸-10⁹ cells/mL。
案例：加拿大安大略省砂土地基加固中，使用优化菌株使CaCO₃生成效率提升30%。
胶结液配制
成分：无水氯化钙（CaCl₂）与尿素按1:1摩尔比混合，溶于去离子水，配制成1mol/L溶液。
作用：提供钙源（Ca²⁺）和碳源（尿素分解产生CO₃²⁻），促进碳酸钙沉淀生成。
优化：采用工业废料（如电石渣）替代氯化钙，可降低钙源成本30%-50%。
二、注浆加固阶段
注浆方式选择
钻孔注入：适用于深层岩土体（如地基、边坡），通过钻机在加固区域钻孔，插入注浆管，分步注入菌液和胶结液。
喷洒注入：适用于表层加固（如沙漠化地区沙丘），通过高压喷枪均匀喷洒菌液和胶结液。
渗透注入：利用岩土体自然渗透性，通过重力或低压泵送菌液和胶结液，适用于多孔介质（如砂土）。
分步注浆工艺
第一步：菌液注入：将活化菌液注入岩土体，菌体吸附在颗粒表面，通过代谢产生脲酶。
第二步：胶结液注入：间隔2-4小时后注入胶结液，尿素在脲酶作用下分解为CO₃²⁻，与Ca²⁺结合生成CaCO₃沉淀。
案例：内蒙古库布齐沙漠固沙工程中，分步注浆使沙丘表面硬度提升5倍，起动风速从4m/s提高至8m/s。
多级加固（可选）
适用场景：深层岩土体或高要求工程（如坝基、隧道）。
操作：对不同深度岩土体进行多级注浆，每级注浆后间隔12-24小时，确保CaCO₃充分沉淀。
效果：多级加固可使岩土体抗压强度提升50%-80%。
三、固化养护阶段
温度控制
湿度控制
时间管理
初始固化：注浆后24小时内CaCO₃开始沉淀，形成微结构胶结。
完全固化：7-14天后达到设计强度，大型工程可延长至28天。
案例：上海软土地基加固中，14天固化后承载力提升40%，沉降量减少50%。
四、质量检测阶段
无损检测
超声波检测：通过波速变化评估CaCO₃胶结均匀性，波速提升20%-30%为合格。
电阻率测试：胶结区域电阻率降低30%-50%，反映孔隙填充效果。
案例：深圳边坡加固中，超声波检测显示胶结层波速从1200m/s提升至1600m/s。
取样检测
钻孔取样：每100-200m³取1个样，检测CaCO₃含量（目标≥30%）和抗压强度（目标≥1MPa）。
显微观察：通过扫描电镜（SEM）观察CaCO₃晶体形态，确保胶结密实度。
案例：天津港地基加固中，取样检测显示CaCO₃含量达35%，抗压强度1.2MPa。
长期监测
沉降观测：埋设沉降标，每月监测沉降量，目标≤5mm/年。
渗透性测试：通过注水试验检测渗透系数，目标≤10⁻⁶ cm/s。
案例：三峡库区边坡加固后，3年监测显示沉降量累计3mm，渗透系数降低至5×10⁻⁷ cm/s。
五、典型工程流程示例（以地基加固为例）
前期准备：钻机钻孔至设计深度（如10m），孔径100mm，间距1.5m。
菌液注入：通过注浆管注入菌液（每孔200L，浓度10⁸ cells/mL）。
胶结液注入：4小时后注入胶结液（每孔300L，1mol/L CaCl₂+尿素）。
多级加固：对5m、10m深度分别注浆，每级间隔12小时。
固化养护：覆盖塑料膜，保持湿度20%，温度25℃，养护14天。
质量检测：超声波检测波速提升25%，取样检测CaCO₃含量32%，抗压强度1.1MPa。
六、流程优化方向
自动化注浆：采用智能注浆系统，实时监测注浆压力、流量，自动调整参数，提高加固均匀性。
菌种改良：通过基因工程开发耐低温、高效产脲酶菌株，缩短固化时间30%-50%。
混合加固：结合MICP与纤维牵拉、化学灌浆，提升岩土体抗拉强度和抗剪强度。
环境适应：针对酸性、盐渍土等特殊环境，开发耐腐蚀菌种和胶结液配方。
MICP技术加固流程通过生物矿化实现岩土体胶结，具有环保、经济、长效的优势，适用于地基、边坡、防风固沙、文物修复等多场景。流程中菌液培养、分步注浆、固化养护和质量检测是关键环节，需根据工程需求和环境条件灵活调整。
