CN110106826A - 河底微生物灌浆生态防渗体系及其施工方法 - Google Patents

河底微生物灌浆生态防渗体系及其施工方法 Download PDF

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Abstract

发明提供河底微生物灌浆生态防渗体系及其施工方法。该防渗体系包括逐层铺设在河道底部的压实黏土层和生态层。所述生态层为壤土层。所述生态层上表面设置有若干个灌浆孔。所述灌浆孔的孔底延伸至压实黏土层的底部。工作时，灌浆孔中灌注微生物混合液。该防渗体系的施工方法包括铺盖碾压黏土、铺设生态层、布置灌浆孔和灌注微生物混合液等步骤。该防渗体系可通过控制灌浆孔的孔间距、灌浆压力等因素，实现各种情况的防渗处理，施工方便，具有良好的生态性。

Description

河底微生物灌浆生态防渗体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及水利工程和河道治理工程技术领域，特别涉及一种河底生态防渗技术。
背景技术
随着我国社会经济的不断提高，人民生活水平的日益增长，社会各界越来越关注生态问题，全国上下对水利工程这一基础建设的生态化也越来越重视，而作为水利工程中最常见的城市河道治理工程就最为直观地反映出河道治理的环境问题。主要表现为河底防渗工程不够完善，部分河底防渗工程使用的防渗材料生态性不好、防渗效果难以保障，部分河底防渗工程在施工时具有一定的局限性，如在软弱地基土上不适用等。目前，渗漏仍然作为水利工程领域的普遍问题，不仅影响着和全国人民息息相关的水资源问题，造成生态污染，也反映出工程质量存在的一些问题，造成了一系列不好的影响。因此，如何对河底进行生态防渗处理就成为众多研究者关注的课题。
针对河底防渗这一问题，目前主要采用的是防渗膜、防渗毯、混凝土衬砌、砌石类衬砌、黏土回填等措施。用防渗膜和防渗毯进行河底防渗，虽然防渗性能好，施工方便，造价低，但其在使用过程中容易发生被刺破等情况，并且因其阻隔了水体与土体的水分物质交换，导致生态性较差。混凝土衬砌防渗，虽然耐久性能好，抗冲刷性能强，施工工艺也较为成熟，适用于承载能力强、不易发生沉降的地基上，但是在一些软弱地基上不适用，因为混凝土自重较大，可能会在软弱地基上发生不均匀沉降等问题，进而造成防渗体破坏影响防渗效果，并且造价高，工期长，同时也阻断了水体与土体之间的物质交换，生态性较差。砌石类衬砌防渗，虽然抗冻和抗冲刷性能好，耐久性能好，施工也较为简易，但是其孔隙率难以做到密实，防渗能力较难保障，并且作为和混凝土衬砌相似的刚性防渗，生态性也较差。黏土回填作为一种最常用的河底防渗方法，虽然取材方便，造价低。黏土回填要求压实黏土的渗透系数<10-5cm/s，1.5m的黏土层，经过多遍的碾压后才有可能达到防渗要求，需要消耗大量的黏土，以及人力物力财力等。并且与防渗膜、防渗毯等柔性防渗及混凝土衬砌、砌石类衬砌等刚性防渗相比，虽然有少量水分交换，但没有物质的交换，生态性也不够好。
鉴于此，针对河底防渗这一问题，亟待研发一种不仅防渗效果好，而且生态性好的防渗技术。
发明内容
本发明的目的是提供河底微生物灌浆生态防渗体系及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，河底微生物灌浆生态防渗体系，包括逐层铺设在河道底部的压实黏土层和生态层。
所述压实黏土层为经碾压方式压实的黏土。所述生态层为壤土层。所述生态层上表面设置有若干个灌浆孔。所述灌浆孔的孔底延伸至压实黏土层的底部。工作时，灌浆孔中灌注微生物混合液。所述微生物混合液扩散到压实黏土层和生态层的土体空隙中。微生物新陈代谢生成碳酸钙填充空隙。其中，所述微生物混合液为碳酸盐矿化菌液和钙盐溶液的混合液。
进一步，所述压实黏土层布置有河道底部基础层。所述河道底部基础层为经碾压方式压实的河底原状土。所述河道底部基础层、压实黏土层和生态层相互紧密结合在一起。
进一步，所述压实黏土层的厚度≥30cm。所述生态层的厚度≥20cm。
进一步，所述生态层中种植有水生植物。
进一步，所述水生植物为软骨草属植物和/或狐尾藻类植物。
进一步，所述压实黏土层的压实度≥0.95。所述压实黏土层选用黏土的塑性指数＞20，黏粒含量为35％～50％。
进一步，所述灌浆孔的孔径为11～13cm。
进一步，所述碳酸盐矿化菌为巴士芽孢杆菌或枯草杆菌。所述钙盐为硝酸钙、氯化钙或乙酸钙。
本发明还公开一种关于上述河底微生物灌浆生态防渗体系的施工方法，包括以下步骤：
1)铺盖碾压黏土，直至压实度达到要求，形成压实黏土层。
2)在压实黏土层上方铺设生态层。
3)布置灌浆孔。
4)灌注微生物混合液。
进一步，步骤1)之前，还具有清除河道底部表层腐植土、淤泥和软土层，向下开挖形成沟槽，并沟槽中回填20cm原状土，对原状土进行压实处理形成河道底部基础层的相关步骤。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.可通过控制灌浆孔的孔间距、灌浆压力等因素，实现各种情况的防渗处理；
B.可通过反复灌浆来保障防渗体系的防渗效果，可有效保证防渗体系的工程质量和防渗效果；
C.施工方便，具有良好的生态性。
附图说明
图1为防渗体系结构示意图；
图2为微生物混合液工作示意图。
图中：河道底部基础层1、压实黏土层2、生态层3、灌浆孔4、空隙5、微生物混合液6、固结碳酸钙7。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例公开河底微生物灌浆生态防渗体系，包括逐层铺设在河道底部的河道底部基础层1、压实黏土层2和生态层3。
所述河道底部基础层1为经碾压方式压实的河底原状土。所述河道底部基础层1作为体系最下面的基础层。在实际工程中，沿着河道底部形状向下开挖并清理形成沟槽。在沟槽中回填20cm原状土并进行压实处理形成河道底部基础层1。
所述压实黏土层2为经碾压方式压实的黏土，为河底防渗层。所述压实黏土层2选用黏土的塑性指数＞20，黏粒含量为35％～50％。所述压实黏土层2的厚度≥30cm。所述压实黏土层2的压实度≥0.95。压实黏土层2本身具有一定的防渗功能，并且不会阻断水循环作用，从而不会破坏水生生态系统。
所述生态层3为壤土层，用来为水生植物和微生物提供生长环境。所述生态层3质地均匀，由级配良好的土壤颗粒均匀混合，物理性质良好，通气透水，适合植物生长。所述生态层3的厚度≥20cm。所述生态层3中种植有水生植物。所述水生植物为软骨草属植物和/或狐尾藻类植物。水生植物不仅能为其他生物提供溶解氧，还能除去水中过剩的养分，进而控制水体的清澈，具有良好的生态保护作用。
所述生态层3上表面设置有多排灌浆孔4。所述灌浆孔4的孔底延伸至压实黏土层2的底部。所述灌浆孔4的排间距离为200cm，孔间距离为200cm，孔径为11～13cm。
工作时，灌浆孔4中灌注微生物混合液6。参见图2，在灌浆压力的作用下，所述微生物混合液6扩散到压实黏土层2和生态层3的土体空隙5中。微生物新陈代谢生成的固结碳酸钙7填充空隙5，进而减小渗水率以达到防渗的效果。微生物的新陈代谢让压实黏土层2具备了物质交换的功能。同时，黏土具有较强的过滤能力，可以净化一部分水体中的污染物，也可以吸附水体中的无机磷化物，防止出现富氧化的情况。所述河道底部基础层1、压实黏土层2和生态层3相互紧密结合在一起。其中，所述微生物混合液为碳酸盐矿化菌液和钙盐溶液的混合液。在实际生产中，所述碳酸盐矿化菌可选用巴士芽孢杆菌或枯草杆菌。所述钙盐可选用硝酸钙、氯化钙或乙酸钙。
本实施例不仅在防渗体上方有一层生态层，而且通过微生物灌浆的技术，保障了微生物原有的生长环境，具有良好的生态性。
实施例2：
本实施例公开一种关于实施例1所述河底微生物灌浆生态防渗体系的施工方法，包括以下步骤：
1)清除河道底部表层腐植土、淤泥和软土层，向下开挖形成沟槽，并沟槽中回填20cm原状土，对原状土进行压实处理形成河道底部基础层1。
2)铺盖碾压黏土，直至压实度达到要求，形成压实黏土层2。
3)在压实黏土层2上方铺设生态层3。
4)采用叉子种植法种植水生植物。用一头带叉的竹竿或木杆做工具，将植株的茎部叉入生态层3来引入软骨草属或狐尾藻类植物，以提供良好的生态性。
5)布置灌浆孔4。
6)分段灌浆灌注微生物混合液。

Claims (10)

1.河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：包括逐层铺设在河道底部的压实黏土层(2)和生态层(3)；
所述压实黏土层(2)为经碾压方式压实的黏土；所述生态层(3)为壤土层；所述生态层(3)上表面设置有若干个灌浆孔(4)；所述灌浆孔(4)的孔底延伸至压实黏土层(2)的底部；工作时，灌浆孔(4)中灌注微生物混合液(6)；所述微生物混合液(6)扩散到压实黏土层(2)的土体空隙(5)中；其中，所述微生物混合液(6)为碳酸盐矿化菌液和钙盐溶液的混合液。
2.根据权利要求1所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述压实黏土层(2)布置有河道底部基础层(1)；所述河道底部基础层(1)为经碾压方式压实的河底原状土。
3.根据权利要求1或2所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述压实黏土层(2)的厚度≥30cm；所述生态层(3)的厚度≥20cm。
4.根据权利要求1或3所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述生态层(3)中种植有水生植物。
5.根据权利要求4所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述水生植物为软骨草属植物和/或狐尾藻类植物。
6.根据权利要求1所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述压实黏土层(2)的压实度≥0.95；所述压实黏土层(2)选用黏土的塑性指数＞20，黏粒含量为35％～50％。
7.根据权利要求1所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述灌浆孔(4)的孔径为11～13cm。
8.根据权利要求1所述的河底微生物灌浆生态防渗体系，其特征在于：所述碳酸盐矿化菌为巴士芽孢杆菌或枯草杆菌。所述钙盐为硝酸钙、氯化钙或乙酸钙。
9.一种关于权利要求1所述河底微生物灌浆生态防渗体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)铺盖碾压黏土，直至压实度达到要求，形成压实黏土层(2)；
2)在压实黏土层(2)上方铺设生态层(3)；
3)布置灌浆孔(4)；
4)灌注微生物混合液。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：步骤1)之前，还具有清除河道底部表层腐植土、淤泥和软土层，向下开挖形成沟槽，并沟槽中回填20cm原状土，对原状土进行压实处理形成河道底部基础层(1)的相关步骤。
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