CN108532392A - 一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，所述的灌浆方法包括以下步骤：（1）制作松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型，模型由多层泥质软岩填料组成；（2）在上下相邻的泥质软岩填料之间布设中空土工格栅；（3）每层中空土工格栅的内部灌浆管道与外部的微生物注浆系统连接。该中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法操作简单便捷，具有省时省料，经济合理，节能高效，为传统路基加固技术的一次伟大革新，广泛适用于我国广大山区的挖方回填路基加固工程。

Description

一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法
技术领域
本发明涉及一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法。
背景技术
微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）是自然界随处可见的一种微生物诱导矿化作用，目前广泛应用于土木工程领域。MICP技术的优点在于其反应机理较为简单，参与反应的物质比较单一，灌注过程物质均为液态，较水泥浆液更容易控制，加上不会对环境带来污染，量产原材料可实现价格低廉，相比于传统的灌浆方法具有多方面的优势。我国山区面积约占全国总面积的2/3，水文地质及地形条件异常复杂，在这种地形条件下进行铁路和公路的建设，不可避免出现大量的挖方和填方工程，直接路用挖方弃渣容易出现路基不均匀沉降而导致路基坍塌、路面开裂、桥头跳车等病害。若能将挖方弃渣合理利用于路基填筑工程，将具有重要的经济效益。而目前国内微生物灌浆技术却鲜有此类路基加固工程的实际应用。综上所述，一种与传统技术相结合的路基加固方法亟待解决。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，不仅操作简单，而且节能高效。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，所述的灌浆方法包括以下步骤：（1）制作松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型，模型由多层泥质软岩填料组成；（2）在上下相邻的泥质软岩填料之间布设中空土工格栅；（3）每层中空土工格栅的内部灌浆管道与外部的微生物注浆系统连接。
优选的，所述注浆系统包括菌液储液罐、低浓度氯化钙溶液储液罐、胶结液储液罐。
优选的，所述菌液储液罐内部的细菌为巴氏芽孢杆菌，使用NH 3 -YE培养基在34℃、150rpm条件下培养24h即为备用菌液。
优选的，所述NH 3 -YE培养基由20g/L酵母提取物、10g/L硫酸铵、3g/L的Trisbuffer组成。
优选的，所述胶结液储液罐内部的胶结液由1mol/L尿素、1mol/LCaCl2配制而成。
优选的，所述菌液储液罐、低浓度氯化钙溶液储液罐、胶结液储液罐的出液口均经第一调节阀门与出液总管连接，所述出液总管上设有空气压力泵，所述出液总管上连接有多根出液支管，每根出液支管上设有第二调节阀门，每根出液支管上设有若干根与每层中空土工格栅的多个内部灌浆管道口插接的导流管。
优选的，每层中空土工格栅的周围铺设一层粗颗粒填料，松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型的下方设有废液收集池。
优选的，所述中空土工格栅包括若干根横向栅条、若干根纵向栅条，若干根横向栅条与若干根纵向栅条之间相互交叉固连为一体，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的内部均开设有交叉相通的灌浆管道，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的上下表面均开设有连通灌浆管道的灌浆孔。
优选的，若干根横向栅条的上下表面竖直固设有若干片横向均布的加强片，若干根纵向栅条的上下表面竖直固设有若干片纵向均布的加强片。
优选的，灌浆操作过程如下：（1）打开菌液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入培养好的菌液，待菌液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（2）打开低浓度氯化钙溶液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入低浓度氯化钙溶液，待低浓度氯化钙溶液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（3）打开胶结液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入胶结液，待胶结液充分浸润待固化填料；（4）重复以上操作，直至颗粒间孔隙填充饱满且灌注液较难继续渗入为止。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法操作简单便捷，具有省时省料，经济合理，节能高效，为传统路基加固技术的一次伟大革新，广泛适用于我国广大山区的挖方回填路基加固工程。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例中中空土工格栅的构造示意图一。
图3为本发明实施例中中空土工格栅的构造示意图二。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~3所示，一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，所述的灌浆方法包括以下步骤：（1）制作松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型1，模型由多层泥质软岩填料2组成；（2）在上下相邻的泥质软岩填料之间布设中空土工格栅3；（3）每层中空土工格栅的内部灌浆管道与外部的微生物注浆系统4连接。
在本发明实施例中，松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型为长条梯形状。
在本发明实施例中，所述注浆系统包括菌液储液罐5、低浓度氯化钙溶液储液罐6、胶结液储液罐7。
在本发明实施例中，所述菌液储液罐内部的细菌为巴氏芽孢杆菌，使用NH 3 -YE培养基在34℃、150rpm条件下培养24h即为备用菌液。
在本发明实施例中，所述NH 3 -YE培养基由20g/L酵母提取物、10g/L硫酸铵、3g/L的Tris buffer组成。
在本发明实施例中，所述胶结液储液罐内部的胶结液由1mol/L尿素、1mol/LCaCl2配制而成。
在本发明实施例中，所述菌液储液罐、低浓度氯化钙溶液储液罐、胶结液储液罐的出液口均经第一调节阀门8与出液总管9连接，所述出液总管上设有空气压力泵10，所述出液总管上连接有多根出液支管11，每根出液支管上设有第二调节阀门12，每根出液支管上设有若干根与每层中空土工格栅的多个内部灌浆管道口13插接的导流管14，液体能够较好地从导流管灌入并通过内部灌浆管道有效到达不同的灌浆区域。
在本发明实施例中，每层中空土工格栅的周围铺设一层粗颗粒填料15，松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型的下方设有废液收集池16。
在本发明实施例中，所述中空土工格栅包括若干根横向栅条17、若干根纵向栅条18，若干根横向栅条与若干根纵向栅条之间相互交叉固连为一体，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的内部均开设有交叉相通的灌浆管道19，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的上下表面均开设有连通灌浆管道的灌浆孔20。
在本发明实施例中，若干根横向栅条的上下表面竖直固设有若干片横向均布的加强片21，若干根纵向栅条的上下表面竖直固设有若干片纵向均布的加强片21。
在本发明实施例中，灌浆操作过程如下：（1）打开菌液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入培养好的菌液，待菌液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（2）打开低浓度氯化钙溶液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入低浓度氯化钙溶液，待低浓度氯化钙溶液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（3）打开胶结液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入胶结液，待胶结液充分浸润待固化填料；（4）重复以上操作，直至颗粒间孔隙填充饱满且灌注液较难继续渗入为止。即采用三步灌浆法：第一步先灌入菌液，待菌液充分浸润土体后，第二步灌入低浓度氯化钙溶液，利用正电荷钙离子将菌体固定于砂土颗粒表面，第三步灌入胶结液。如此反复多次灌注直到颗粒间孔隙填充饱满且灌注液较难继续渗入为止。
在本发明实施例中，灌浆过程中使用的MICP细菌为购买自德国菌种保藏中心的巴氏芽孢杆菌，编号DSM-33，使用NH 3 -YE培养基（表1）在34℃、150rpm条件下培养24h即为备用菌液。
实际使用中，在破碎泥质软岩加筋填方路基压实后，采用三步法进行MICP技术分层处理，使加筋层上下一定范围填料灌浆形成结石体，其力学性能将得到有效改善，便可实现填方路基稳定性增强及不均匀沉降减小的效果，可在一定周期内成功将松散地基填料胶结固化，实现其路用价值。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述的灌浆方法包括以下步骤：（1）制作松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型，模型由多层泥质软岩填料组成；（2）在上下相邻的泥质软岩填料之间布设中空土工格栅；（3）每层中空土工格栅的内部灌浆管道与外部的微生物注浆系统连接。
2.根据权利要求1所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述注浆系统包括菌液储液罐、低浓度氯化钙溶液储液罐、胶结液储液罐。
3.根据权利要求2所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述菌液储液罐内部的细菌为巴氏芽孢杆菌，使用NH 3 -YE培养基在34℃、150rpm条件下培养24h即为备用菌液。
4.根据权利要求3所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述NH 3 -YE培养基由20g/L酵母提取物、10g/L硫酸铵、3g/L的Tris buffer组成。
5.根据权利要求2所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述胶结液储液罐内部的胶结液由1mol/L尿素、1mol/LCaCl2配制而成。
6.根据权利要求2所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述菌液储液罐、低浓度氯化钙溶液储液罐、胶结液储液罐的出液口均经第一调节阀门与出液总管连接，所述出液总管上设有空气压力泵，所述出液总管上连接有多根出液支管，每根出液支管上设有第二调节阀门，每根出液支管上设有若干根与每层中空土工格栅的多个内部灌浆管道口插接的导流管。
7.根据权利要求1所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：每层中空土工格栅的周围铺设一层粗颗粒填料，松散泥质软岩填料地基现场灌浆模型的下方设有废液收集池。
8.根据权利要求1所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：所述中空土工格栅包括若干根横向栅条、若干根纵向栅条，若干根横向栅条与若干根纵向栅条之间相互交叉固连为一体，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的内部均开设有交叉相通的灌浆管道，若干根横向栅条与若干根纵向栅条的上下表面均开设有连通灌浆管道的灌浆孔。
9.根据权利要求8所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：若干根横向栅条的上下表面竖直固设有若干片横向均布的加强片，若干根纵向栅条的上下表面竖直固设有若干片纵向均布的加强片。
10.根据权利要求6所述的中空土工格栅与微生物技术联合的灌浆方法，其特征在于：灌浆操作过程如下：（1）打开菌液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入培养好的菌液，待菌液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（2）打开低浓度氯化钙溶液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入低浓度氯化钙溶液，待低浓度氯化钙溶液充分浸润待固化填料后进行下一操作；（3）打开胶结液储液罐的第一调节阀门，并自上而下调节第二调节阀门使流速依次减小，开启空气压力泵，向每层中空土工格栅的灌浆管道内注入胶结液，待胶结液充分浸润待固化填料；（4）重复以上操作，直至颗粒间孔隙填充饱满且灌注液较难继续渗入为止。
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