CN107012856A - 一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固砂技术领域，具体涉及一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法。本发明利用空心树桩提供注浆孔道，首先利用“冰劈”原理得到钟乳石粉末，以钟乳石粉末为晶种，苔藓为宿体，微生物通过取食苔藓和树桩完成新陈代谢，在新陈代谢过程中产生脲酶，脲酶将淋洒的碳酰胺溶液水解产生二氧化碳，在高湿环境下钟乳石晶种和二氧化碳以及水发生反应，晶种不断生长向周围的砂土缝隙中延伸，将砂土缝隙填堵密实，形成海胆状高强度加固柱，并且孔道表面长出的苔藓还可以美化环境，整个加固过程能耗小、安全无毒、不会对环境造成任何污染，加固后的砂土承载力达到400～500kPa。

Description

一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法
技术领域
本发明属于固砂技术领域，具体涉及一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法。
背景技术
地基砂土加固处理是岩土工程地基领域研究的一个重要课题，目前也成为世界各国研究的热点。灌浆技术是砂土加固的重要手段。传统灌浆材料包括水泥、黏土、粉煤灰等无机材料和水玻璃、环氧树脂、聚氨酯等有机材料，大多具有耗能大、排放高、环境不友好等问题，部分还具有毒性，因此研究新一代砂土加固材料技术具有重要的现实意义。
地基土中存在着永久生物，在靠近地表部分，每公斤土中至少含有1012的微生物，在地基处理的典型深度范围内（如2m～30m），每公斤土中微生物种群数量沿深度会下降到1011～106，故可将土视为一种活生态系统，长期以来其对岩土工程特性的影响被忽略了。砂土中存在的生物活动和生化反应使利用自然和自发的方法进行砂土加固成为可能。利用微生物的新陈代谢功能或其在砂土中活动过程对砂土进行加固具有快速高效，环境耐受性好，不污染环境等优势，因此基于生化原理的砂土加固技术有望成为地基处理的下一个突破点。
因此发明一种环境友好型的新型砂土加固方法对砂土加固技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前灌浆技术是砂土加固的重要手段，传统灌浆材料包括水泥、黏土、粉煤灰等无机材料和水玻璃、环氧树脂、聚氨酯等有机材料，大多具有耗能大、排放高、环境不友好等问题，部分还具有毒性的缺陷，提供了一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取400～500根木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为2～4cm的空心木桩，备用；
（2）取钟乳石放入碎石机中粉碎20～30min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液混合后静置浸泡3～5h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理3～5min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨1～2h后过100目筛，得到钟乳石粉末；
（3）收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎15～20min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、上述钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料，备用；
（4）将步骤（1）备用的空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理5～7天；
（5）待上述微腐处理结束后，将步骤（3）备用的灌浆料用高压喷射管喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；
（6）待上述灌浆结束后，每天向浆料中淋洒1～2L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护5～7天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护20～30天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固。
步骤（1）中所述的木桩长为2～3m，直径为30～40cm。
步骤（2）中所述的钟乳石碎块和沼气液的质量比为1:10。
步骤（3）中所述的卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓的质量比为1:2:1。
步骤（5）中所述的高压喷射管的喷射压力为0.30～0.35MPa，喷射流量为80～85L/min。
本发明的有益效果：
本发明利用空心树桩提供注浆孔道，首先通过“冰劈”原理得到钟乳石粉末，以钟乳石粉末为晶种，苔藓为宿体，微生物通过取食苔藓和树桩完成新陈代谢，在新陈代谢过程中产生脲酶，脲酶将淋洒的碳酰胺溶液水解产生二氧化碳，在高湿环境下钟乳石晶种和二氧化碳以及水发生反应，晶种不断生长向周围的砂土缝隙中延伸，将砂土缝隙填堵密实，形成海胆状高强度加固柱，并且孔道表面长出的苔藓还可以美化环境，整个加固过程能耗小、安全无毒、不会对环境造成任何污染，在加固砂土的同时还美化了环境，加固后的砂土承载力达到400～500kPa，相比自然砂土的承载力（砂土承载力一般为40～240kPa）提高量≥160kPa。
具体实施方式
取400～500根长2～3m，直径为30～40cm的木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为2～4cm的空心木桩；取钟乳石放入碎石机中粉碎20～30min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液按质量比为1:10混合后静置浸泡3～5h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理3～5min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨1～2h后过100目筛，得到钟乳石粉末；按质量比为1:2:1收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎15～20min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料；将空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理5～7天；待微腐处理结束后，将的灌浆料用高压喷射管以0.30～0.35MPa的压力和80～85L/min的流量喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；待灌浆结束后，每天向浆料中淋洒1～2L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护5～7天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护20～30天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固。
实例1
取400根长2m，直径为30cm的木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为2cm的空心木桩；取钟乳石放入碎石机中粉碎20min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液按质量比为1:10混合后静置浸泡3h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理3min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨1h后过100目筛，得到钟乳石粉末；按质量比为1:2:1收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎15min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料；将空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理5天；待微腐处理结束后，将的灌浆料用高压喷射管以0.30MPa的压力和80L/min的流量喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；待灌浆结束后，每天向浆料中淋洒1L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护5天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护20天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固；整个加固过程能耗小、安全无毒、不会对环境造成任何污染，在加固砂土的同时还美化了环境，加固后的砂土承载力达到400kPa，相比自然砂土的承载力（砂土承载力一般为240kPa）提高量为160kPa。
实例2
取450根长3m，直径为35cm的木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为3cm的空心木桩；取钟乳石放入碎石机中粉碎25min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液按质量比为1:10混合后静置浸泡4h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理4min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨2h后过100目筛，得到钟乳石粉末；按质量比为1:2:1收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎18min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料；将空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理6天；待微腐处理结束后，将的灌浆料用高压喷射管以0.33MPa的压力和83L/min的流量喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；待灌浆结束后，每天向浆料中淋洒2L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护6天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护25天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固；整个加固过程能耗小、安全无毒、不会对环境造成任何污染，在加固砂土的同时还美化了环境，加固后的砂土承载力达到450kPa，相比自然砂土的承载力（砂土承载力一般为140kPa）提高量为310kPa。
实例3
取500根长3m，直径为40cm的木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为4cm的空心木桩；取钟乳石放入碎石机中粉碎30min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液按质量比为1:10混合后静置浸泡5h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理5min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨2h后过100目筛，得到钟乳石粉末；按质量比为1:2:1收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎20min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料；将空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理7天；待微腐处理结束后，将的灌浆料用高压喷射管以0.35MPa的压力和85L/min的流量喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；待灌浆结束后，每天向浆料中淋洒2L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护7天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护30天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固；整个加固过程能耗小、安全无毒、不会对环境造成任何污染，在加固砂土的同时还美化了环境，加固后的砂土承载力达到500kPa，相比自然砂土的承载力（砂土承载力一般为40kPa）提高量为460kPa。

Claims (5)

1.一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法，其特征在于具体操作步骤为：
（1）取400～500根木桩，用钻孔机将木桩内部钻空，得到壁厚为2～4cm的空心木桩，备用；
（2）取钟乳石放入碎石机中粉碎20～30min，将粉碎后的钟乳石碎块和沼气液混合后静置浸泡3～5h后取出并平铺在地面上，立即用液氮喷淋冷冻处理3～5min，将冷冻后的钟乳石碎块转入球磨机中，研磨1～2h后过100目筛，得到钟乳石粉末；
（3）收集卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓混合后放入组织粉碎机，粉碎15～20min得到苔藓混合物，再将苔藓混合物、上述钟乳石粉末和浓度为105cfu/mL的巴氏芽孢八叠球菌菌悬液以及去离子水按质量比为10:12:3:10混合均匀后得到灌浆料，备用；
（4）将步骤（1）备用的空心树桩用打桩机以“品”字形均匀钉入待加固砂土中，保证每相邻两个树桩间距为50cm，使树桩顶部与砂土面齐平，再将树桩中砂土挖出，得到空心树桩孔洞，每天向得到的树桩孔洞壁上淋洒空心树桩等质量的沼气液，微腐处理5～7天；
（5）待上述微腐处理结束后，将步骤（3）备用的灌浆料用高压喷射管喷灌入空心树桩孔洞中，直至注浆面和孔洞面齐平为止；
（6）待上述灌浆结束后，每天向浆料中淋洒1～2L质量分数为10%碳酰胺溶液，如此常温下静置养护5～7天，待空心树桩完全腐烂后，再向待处理砂土地中以1L/m2的灌溉量通入沼气液，继续养护20～30天，待孔道表面长满苔藓后即可完成对砂土的加固。
2.根据权利要求1所述的一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木桩长为2～3m，直径为30～40cm。
3.根据权利要求1所述的一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的钟乳石碎块和沼气液的质量比为1:10。
4.根据权利要求1所述的一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的卵叶真藓、垂蒴真藓和细叶泥炭藓的质量比为1:2:1。
5.根据权利要求1所述的一种利用苔藓钟乳石混合灌浆加固砂土的方法，其特征在于：步骤（5）中所述的高压喷射管的喷射压力为0.30～0.35MPa，喷射流量为80～85L/min。
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Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Shanghai Huangpu Sub branch

Pledgor: Shanghai Sanhang Pentium Ocean Engineering Co.,Ltd.

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