CN104389309A - 一种砂桩的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种砂桩的施工方法，该方法使用的装置包括桩管，桩管内设有与其同轴设置的桩壁管，桩壁管的底部密封设置，在桩壁管内的中心轴线上设有导管；施工操作时，先在桩管与桩壁管之间灌细砂，桩壁管桩中灌装水，然后进行沉桩管操作，后再向桩壁管中灌砂，灌满后边振动边均匀缓慢拔桩管，拔管速度小于1m/min，桩管取出后，通过导管抽干桩壁管内砂中的水，形成砂桩，然后将加固液通过导管灌入砂桩，直至没过砂桩上表面0.2～0.5m，再通过导管向砂桩中充气7～14天，即得加固砂桩。本发明通过使用桩壁管，并通过导管将加固液注入到桩壁管中的砂中，使桩壁管中的砂形成加固砂桩，施工得到的加固砂桩其强度可达20Mpa。

Description

一种砂桩的施工方法
技术领域
本发明涉及一种砂桩的施工方法，特别涉及使用加固液加固砂桩的施工方法。
背景技术
砂桩是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后再将砂挤入土中，形成密实砂柱体的地基加固方法，属于散体桩复合地基的一种，适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。在淤泥质地基中素砂桩在压力下容易产生鼓胀、移位等问题，而采用水泥等材料固化砂桩环境友好性不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种加固方法简单，操作方便，能提高砂桩的强度的施工方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种砂桩的施工方法，其特点是，该方法使用的装置包括桩管，桩管的底部活动连接有桩尖，桩管内设有与其同轴设置的桩壁管，桩壁管的底部密封设置，在桩壁管内的中心轴线上设有导管，导管与桩壁管的底部之间的距离为1-4cm；施工操作时，先在桩管与桩壁管之间灌细砂，桩壁管桩中灌装水，然后进行沉桩管操作，后再向桩壁管中灌砂，灌满后边振动边均匀缓慢拔桩管，拔管速度小于1m/min，桩管取出后，通过导管抽干桩壁管内砂中的水，形成砂桩，然后将加固液通过导管灌入砂桩，直至没过砂桩上表面0.2～0.5m，再通过导管向砂桩中充气7～14天，即得加固砂桩。
桩管和桩尖为壁厚不小于6mm的钢管，桩尖为大小与桩管配套的钢质构件，桩管和桩尖的连接方式为现有技术中常规的连接方式，拔桩管时，桩尖留在地基中。桩壁管为不透水材料制成的圆管，具有一定的强度不易被砂粒磨损。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述的桩壁管与桩管之间的间隙为2～3mm。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述桩壁管为不透水硬质管，如PVC管、塑料管等，桩壁管比桩管高0.4-0.6m。
本发明所述的砂桩的施工方法中，导管为金属管，导管的内径为2～4cm，壁厚为4～6mm。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述导管的下部通过固定销与桩壁管底部中心上设置的突出构件相连。突出构件的内径为导管内径的1/3-2/3，长度为2-5cm。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中：尿素的质量浓度为15-90g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为0.7~1.5:1，尿素细菌的浓度为108~1010个/L；且加固液的pH为5.0~7.0。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述加固液中还含有质量浓度为5~75g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述的营养物质选自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉汤粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
本发明所述的砂桩的施工方法中，所述尿素细菌为巴氏生孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）CGMCC No. 1.3687；或者地尿素芽孢杆菌（Ureibacillus terrenus）CGMCC No. 1.7272。
本发明所涉及的菌株巴氏生孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏编号为CGMCC No. 1.3687；保藏单位地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所，电话：010-64807355。 
本发明所涉及的菌株地尿素芽孢杆菌（Ureibacillus terrenus）保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏编号为CGMCC No. 1.7272；保藏单位地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所，电话：010-64807355。
本发明所述的砂桩的施工方法中，加固液的制备步骤如下：
（1）将尿素细菌按常规方法培养后备用；
（2）在每升去离子水中加入0.3-1.5mol氯化钙或者硝酸钙、0.3-1.5mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；
（3）按尿素细菌的浓度为108~1010个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。
尿素细菌的常规方法为先制备液体培养基，液体培养基的制备方法为，将20g酵母膏，10g硫酸铵溶入1000ml去离子水中，然后用碱性缓冲液调整pH值至9.0，再高温高压灭菌。
然后进行细菌培养，方法为（1）接种：在培养管加入25ml培养液，用移液枪加入250ul菌种；（2）培养：放在摇床上摇匀40h；（3）离心后倒掉废液，再加25ml培养基，摇匀。培养后浓度约为109个/ml(数量级,即1-9*)，细菌保存:4度冰箱保存。
在每升去离子水中加入1.0mol氯化钙或者硝酸钙、0.8mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；按尿素细菌的浓度为108~1010个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。
加固液的工作原理
细菌+Ca2+→细菌-Ca2+                                        (1)
细菌生活产生尿素酶
尿素酶催化CO(NH2)2 + 2H2O → CO3 2-+ 2NH4 +                  (2)
细菌-Ca2+ + CO3 2- →细菌-CaCO3                                 (3)
生成的碳酸钙是以方解石为主，具有胶结性。
与现有技术相比，本发明通过使用桩壁管，并通过导管将加固液注入到桩壁管中的砂中，加固液中的细菌促使尿素发生水解反应生成碳酸根，碳酸根与钙离子反应生成具有胶结性的碳酸钙，将砂粒胶结在一起，使桩壁管中的砂形成加固砂桩，其最高无侧限抗压强度可达20Mpa，提升砂桩性能，满足地基加固要求，并且具有环境友好性。
附图说明
图1为本发明一种结构示意图。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种砂桩的施工方法，如图1所示，该方法使用的装置包括桩管3，桩管3的底部活动连接有桩尖。桩管3内设有与其同轴设置的桩壁管1，桩壁管1为PVC管，其底部密封设置。桩壁管1比桩管3高0.5m，桩壁管1与桩管3之间的间隙为2.5mm。在桩壁管1内的中心轴线上设有导管2，导管2为金属管，导管2的内径为3cm，壁厚为5mm，导管2与桩壁管1的底部之间的距离为2cm。导管2的下部通过固定销5与桩壁管1相连，固定销5的直径为2cm。
施工操作时，先在桩管3与桩壁管1之间灌细砂，在桩壁管1桩中灌装水，水量超过桩壁管1体积的一半以上。然后采用振动或静压等常规方法向地基4中进行沉桩管3操作。沉桩后再向桩壁管1中灌砂，灌满后边振动边均匀缓慢拔桩管3，拔管速度小于1m/min。桩管3取出后，将导管2与水泵相连抽取砂中的水，直至无水抽出，即形成砂桩，然后利用水泵将加固液通过导管2灌入砂桩，直至没过砂桩上表面0.2～0.5m，再将导管2与气泵相连，向砂桩中充气7～14天，即得加固砂桩。最后撤掉气泵，将伸出地基4的桩壁管1和导管2的部分切除即完成施工操作。
实施例2，如实施例1所述的施工方法，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中：尿素的质量浓度为50g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为1:1，尿素细菌的浓度为108~1010个/L；且加固液的pH为6.0。
实施例3，如实施例2所述的施工方法，所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
实施例4，如实施例2所述的施工方法：所述加固液中还含有质量浓度为60 g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
实施例5，如实施例2所述的施工方法，所述的营养物质选自20 g /L的酵母膏、12g /L的牛肉汤粉、30g/L的甘露醇或25g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
实施例6，如实施例2-5所述的施工方法，所述尿素细菌为巴氏生孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）CGMCC No. 1.3687；或者地尿素芽孢杆菌（Ureibacillus terrenus）CGMCC No. 1.7272。
实施例7，如实施例1-6所述的施工方法，所述加固液的制备步骤如下：
（1）将尿素细菌按常规方法培养后备用；
（2）在每升去离子水中加入0.8mol氯化钙或者硝酸钙、0.8mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；
（3）按尿素细菌的浓度为108~1010个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。

Claims (10)

1.一种砂桩的施工方法，其特征在于，该方法使用的装置包括桩管，桩管的底部活动连接有桩尖，桩管内设有与其同轴设置的桩壁管，桩壁管的底部密封设置，在桩壁管内的中心轴线上设有导管；施工操作时，先在桩管与桩壁管之间灌细砂，桩壁管桩中灌装水，然后进行沉桩管操作，后再向桩壁管中灌砂，灌满后边振动边均匀缓慢拔桩管，拔管速度小于1m/min，桩管取出后，通过导管抽干桩壁管内砂中的水，形成砂桩，然后将加固液通过导管灌入砂桩，直至没过砂桩上表面0.2～0.5m，再通过导管向砂桩中充气7～14天，即得加固砂桩。
2.根据权利要求1所述的砂桩的施工方法，其特征在于，所述的桩壁管与桩管之间的间隙为2～3mm。
3.根据权利要求1所述的砂桩的施工方法，其特征在于，所述桩壁管为不透水硬质管，桩壁管比桩管高0.4-0.6m。
4.根据权利要求1所述的砂桩的施工方法，其特征在于，导管为金属管，导管的内径为2～4cm，壁厚为4～6mm。
5.根据权利要求1所述的砂桩的施工方法，其特征在于，所述导管的下部通过固定销与桩壁管相连。
6.根据权利要求1所述的砂桩的施工方法，其特征在于，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中：尿素的质量浓度为15-90g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为0.7~1.5:1，尿素细菌的浓度为108~1010个/L；且加固液的pH为5.0~7.0。
7.根据权利要求6所述的砂桩的施工方法，其特征在于：所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
8.根据权利要求6所述的砂桩的施工方法，其特征在于：所述加固液中还含有质量浓度为5~75g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
9.根据权利要求6所述的砂桩的施工方法，其特征在于：所述的营养物质选自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉汤粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
10.根据权利要求6-9任何项所述的砂桩的施工方法，其特征在于，所述尿素细菌为巴氏生孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）CGMCC No. 1.3687；或者地尿素芽孢杆菌（Ureibacillus terrenus）CGMCC No. 1.7272。
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