CN108590219A - 一种基于micp的古海塘修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MICP的古海塘修复方法，属于微生物学和岩土工程技术领域。该方法是通过在古海塘砖缝中交替布置注浆管和回流管，在不破坏古海塘主体结构的同时，在古海塘内部形成渗流场加速菌液的循环，具体实施步骤如下：采用间隔交替布置的方法，将注浆管和回流管预先安装至古海塘内，通过高压注浆和真空回流的方式使菌剂循环完成注浆。本发明通过利用古海塘的原有主体结构设置注浆管，既不会对古海塘原有结构造成损坏，又能加速浆液循环流动提高注浆效果；本发明采用微生物固化技术加固古海塘有着更好的经济效益和环境效益，可提高古海塘抵御自然灾害的能力，反应时间快，作用效果明显。

Description

一种基于MICP的古海塘修复方法
技术领域
本发明涉及微生物学和岩土工程领域，尤其涉及一种基于MICP的古海塘修复方法。
背景技术
钱塘江古海塘修建于明清时期，是保护浙江杭嘉湖平原及江苏苏州、上海松江南缘地区的大型防洪工程。以抵御涌潮、台风暴潮、洪水等自然灾害。为了避免塘基受潮流，河水的冲刷，侵蚀，在清代乾隆年间便修建了护坦以及堆石护坦。由于条石之间无相互粘结，护坦的整体性较差，易发生松动和破坏。根据1980年《钱塘江海塘调查资料》显示钱塘江古海塘塘身下半部分条石易抽失，部分断面出现塘身沉陷，如附图1所示。古海塘既作为防潮御浪的结构，其安全性和稳定性关系着人民生命和财产安全；另一方面作为历史遗迹，古海塘的逐渐破坏也将是历史文物的重大损失。
针对建、构筑物本身加固以及地基和基础加固，目前主要有水泥注浆胶结技术。但是由于水泥对海洋环境有污染，将影响海洋生物的生存，因此不能采取水泥注浆胶结技术来加固古海塘。
针对古海塘的修复存在的技术问题，本发明拟借鉴微生物矿化的最新研究进行加固，并通过交叉设置注浆管和回流管加速注浆速度。近些年来微生物研究者利用一些特定的微生物，通过为之提供丰富的钙离子和氮源营养液，快速析出具有优异胶结能力的方解石碳酸钙结晶，这一生物矿化作用常被称为微生物诱导碳酸盐沉积技术，即MICP(Microbial induced calcite deposition)技术。本发明提出将MICP技术应用到古海塘的修复中。
发明内容
本发明针对现有修复和加固建、构筑物技术存在的严重环境问题，提出了一种基于MICP的古海塘修复方法，该技术目的是以最小的经济和环境代价对古海塘进行修复和加固，提高古海塘抵御自然灾害的能力，反应时间快，作用效果明显。
本发明采取以下技术方案：
一种基于MICP的古海塘修复方法，是在古海塘砖缝中交替布置注浆管和回流管，基于MICP技术向注浆管中注入菌剂，通过高压注浆和真空回流的方式使菌剂循环。
具体为：沿古海塘水平砖缝分别等距布置若干注浆钢管以及若干回流钢管，注浆钢管与回流钢管在竖向上等距交替布置，注浆钢管与回流钢管均插入于三块砌砖交角的砖缝中，回流钢管的埋深为注浆钢管埋深的1.5倍，同一层水平砖缝的注浆钢管端部通过接头管连至注浆总管，同一层水平砖缝中的回流钢管端部通过另一接头管连至回流总管，在注浆钢管、回流钢管上分别开有注浆孔、回流孔，菌剂从注浆总管高压注入，回流总管连至真空泵将未反应的溶液回收再利用，同时测定离子浓度，评价其加固效果。
上述技术方案中,进一步的,同一层水平砖缝中的注浆钢管间隔一砖间距布置，同一层水平砖缝中的回流钢管间隔一砖间距布置，注浆钢管与回流钢管在竖向上间隔一砖布置。
进一步的,同一层水平砖缝中每数根注浆钢管由1根接头管并接，再与1根注浆总管连接，且所有注浆总管连至菌剂高压灌注口。
进一步的,同一层水平砖缝中每数根回流钢管由1根接头管并接，再与1根回流总管连接，且所有回流总管连至真空泵。
进一步的,注浆孔与回流孔呈相对设置。
进一步的,注浆钢管上注浆孔等间距分布，回流钢管上回流孔等间距分布。
所述的菌剂为：微生物采用巴氏芽孢杆菌，培养基采用CASO AGAR+尿素(20g/L)，在30℃、pH为7.3的条件下培养至OD600＝1.0，制成菌液，以醋酸钙和尿素混合溶液为营养盐，醋酸钙浓度为1mol/L，将每100mL菌液与1L营养盐混合，制成菌剂。
采用该方法通常每1L菌剂处理25cm3待处理古海塘。
本发明具有以下优点：
本发明利用MICP技术胶结松散的块石以及填充砌块之间的空隙，能有效增加古海塘中砂石之间以及地基与建、构筑物之间的黏结力，增加其整体稳定性。无需破坏古海塘的整体结构便能对于已经产生损伤的部分进行修复。相比于其它加固技术，本技术有着更好的经济效益和环境效益，消耗能源少，对环境几乎没有不良影响，是一种适用于加固古海塘的修复技术。
附图说明
图1是古海塘塘身破坏图；
图2是本发明方法的整体示意图；
图3是修复古海塘时的侧视示意图；
图4是修复古海塘时的剖面示意图；
图5是管路连接细部图；
其中，1为砖缝、2为注浆钢管、3为接头管、4为注浆总管、5为注浆孔、6为加固体、7为回流钢管、8为回流总管、9为回流管。
具体实施方式
参照图2-5，本发明的基于MICP的古海塘修复方法是在古海塘砖缝中交替布置注浆管和回流管，基于MICP技术向注浆管中注入菌剂，通过高压注浆和真空回流的方式使菌剂循环。
具体为：沿古海塘水平砖缝1分别等距布置若干注浆钢管2以及若干回流钢管7，注浆钢管2与回流钢管7在竖向上等距交替布置，注浆钢管2与回流钢管7均插入于三块砌砖交角的砖缝中，回流钢管7的埋深为注浆钢管2埋深的1.5倍，同一层水平砖缝的注浆钢管2端部通过接头管3连至注浆总管4，同一层水平砖缝中的回流钢管7端部通过另一接头管3连至回流总管8，注浆钢管2插入砖缝的末端封闭，在注浆钢管2、回流钢管7上分别等间距开有注浆孔5、回流孔9，注浆孔5与回流孔9相对开设；同一层水平砖缝中的注浆钢管2间隔一砖间距布置，同一层水平砖缝中的回流钢管7间隔一砖间距布置，注浆钢管2与回流钢管7在竖向上间隔一砖布置；同一层水平砖缝中每数根注浆钢管2由1根接头管3并接，再与1根注浆总管4连接(注浆钢管2端部及注浆总管4端部均插入接头管3，插入部位进行密封)，且所有注浆总管4连至菌剂高压灌注口，同一层水平砖缝中每数根回流钢管7由1根接头管3并接，再与1根回流总管8连接，且所有回流总管8连至真空泵。
先将配制好的菌液和营养盐配成菌剂，通过注浆总管4、接头管3、注浆钢管2将菌剂高压灌注至被古海塘加固体6内进行加固和修复，每1L菌剂处理25cm3待处理部分。通过回流管将未反应的溶液回收再利用，同时测定离子浓度，评价其加固效果。
所述的菌剂为：微生物采用巴氏芽孢杆菌，培养基采用CASO AGAR+尿素(20g/L)，在30℃、pH为7.3的条件下培养至OD600＝1.0，制成菌液，以醋酸钙和尿素混合溶液为营养盐，醋酸钙浓度为1mol/L，将每100mL菌液与1L营养盐混合，制成菌剂。通过高压注入和真空回流菌剂可形成循环渗透至被加固体6中，对古海塘进行修复、加固、增强其防渗能力和整体稳定性。

Claims (9)

1.一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，该方法是：在古海塘砖缝中交替布置注浆管和回流管，基于MICP技术向注浆管中注入菌剂，通过高压注浆和真空回流的方式使菌剂循环。
2.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，具体为：沿古海塘水平砖缝分别等距布置若干注浆钢管(2)以及若干回流钢管(7)，注浆钢管(2)与回流钢管(7)在竖向上等距交替布置，注浆钢管(2)与回流钢管(7)均插入于三块砌砖交角的砖缝中，回流钢管(7)的埋深为注浆钢管(2)埋深的1.5倍，同一层水平砖缝的注浆钢管(2)端部通过接头管(3)连至注浆总管(4)，同一层水平砖缝中的回流钢管(7)端部通过另一接头管(3)连至回流总管(8)，在注浆钢管(2)、回流钢管(7)上分别开有注浆孔(5)、回流孔(9)，菌剂从注浆总管(4)高压注入，回流总管(8)连至真空泵回收菌剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，同一层水平砖缝中的注浆钢管(2)间隔一砖间距布置，同一层水平砖缝中的回流钢管(7)间隔一砖间距布置，注浆钢管(2)与回流钢管(7)在竖向上间隔一砖布置。
4.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，同一层水平砖缝中每数根注浆钢管(2)由1根接头管(3)并接，再与1根注浆总管(4)连接，且所有注浆总管(4)连至菌剂高压灌注口。
5.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，同一层水平砖缝中每数根回流钢管(7)由1根接头管(3)并接，再与1根回流总管(8)连接，且所有回流总管(8)连至真空泵。
6.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，注浆孔(5)与回流孔(9)呈相对设置。
7.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，注浆钢管上注浆孔(5)等间距分布，回流钢管上回流孔(9)等间距分布。
8.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，所述的菌剂为：微生物采用巴氏芽孢杆菌，培养基采用CASO AGAR+20g/L尿素，在30℃、pH为7.3的条件下培养至OD600＝1.0，制成菌液，以醋酸钙和尿素混合溶液为营养盐，醋酸钙浓度为1mol/L，将每100mL菌液与1L营养盐混合，制成菌剂。
9.根据权利要求1所述的一种基于MICP的古海塘修复方法，其特征在于，每1L菌剂处理25cm3待处理古海塘。
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