CN114687343A - 一种微生物减饱和预制桩基及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微生物减饱和预制桩基及施工方法，包括桩基，所述的桩基包括桩身，所述桩身沿其长度方向间隔均匀地设有多个肋，相邻两个肋之间均预留有孔道，孔道处安装有单向阀，所述肋的下部安装有电阻监测单元，所述的电阻监测单元与控制端连接，所述的控制端依次与菌液培养器和液压装置连接，所述的液压装置与孔道连通，连通管路上设有单向阀。本发明使用的酵母菌不会对原有生态环境造成较大的影响，经过人工培育的酵母菌其产气能力大，且易于获得，培养过程简单，整个过程清洁环保，适用于较高含水率软土的减饱和处理，尤其适用于吹填土的减饱和处理与固化处理，且该桩可以有效防止周边土体变形，日后可作为承载桩使用。

Description

一种微生物减饱和预制桩基及施工方法
技术领域
本发明涉及一种减饱和预制桩基及施工方法，尤其涉及一种微生物减饱和预制桩基及施工方法。
背景技术
目前我国沿海城市大多开展吹填造陆工程，主要是通过吹填土作为地基承受建筑物荷载，该土具有含水率大、密实度低和强度低等特点，通常需要静置较长时间，排出一部分孔隙水后，土体具有一定强度才可以作为承载土使用。这往往造成时间成本巨大，收益减小等不良影响，故此，目前需要一种能够在较短时间内减少土体的饱和度从而提高土体强度的办法。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种微生物减饱和预制桩基及施工方法，利用微生物代谢所产生的气体减少土体的饱和度，从而提高土体抗液化能力。
技术方案：本发明包括桩基，所述的桩基包括桩身，所述桩身沿其长度方向间隔均匀地设有多个肋，相邻两个肋之间均预留有孔道，孔道处安装有单向阀，所述肋的下部安装有电阻监测单元，所述的电阻监测单元与控制端连接，所述的控制端依次与菌液培养器和液压装置连接，所述的液压装置与孔道连通，连通管路上设有单向阀。
所述的菌液培养器内培养有酵母菌，其广泛存在于自然界，不会对原有生态环境造成较大的影响；其次，经过人工培育的酵母菌其产气能力大，且易于获得，培养过程简单；酵母菌的有氧或无氧的代谢产物也无危险物，整个过程清洁环保。
所述的单向阀表面覆盖有保护膜，以保护其在送入时不受破坏。
所述的桩身底部设有桩尖，桩尖为锥形，与混凝土桩身同时浇筑而成。
所述的肋为混凝土肋。
所述的桩身采用X型蛇形桩，能够极大提高桩基的承载力，并且在一定程度上能够减少混凝土用料，也可以有效地减少土体的变形位移。
一种微生物减饱和预制桩基的施工方法，包括以下步骤：
(1)开展现场实验获得地基土的饱和度与电阻之间的关系，并通过公式
Figure BDA0003534716180000021
得到地基土的含水率与电阻之间的关系，其中：ω为含水率，γw为孔隙水密度，ρw为孔隙水电阻率，γs为土颗粒密度，ρ为土石复合介质的电阻率，n为孔隙率，ρs为土颗粒的电阻率；
(2)将数据输入控制端，设置减饱和阈值；
(3)开启菌液培养器，根据减饱和要求将微生物培养至浓度10～100g/L，葡萄糖溶液浓度在3～20g/L，整体PH值维持在4.5～5.0；
(4)将一根或多根电解桩沉入需要微生物减饱和的地基土层中；
(5)通过电阻监测单元获取当前地基土的电阻值，并根据现场实验数据转化为当前土体饱和度；
(6)若当前地基土电阻值超过设定阈值，则控制端将菌液及营养剂液压注入土体，通过微生物代谢产生的气体进行减饱和作业；
(7)定期重复实施以上步骤，使土体长期保持在不饱和状态，以达到抗液化的目的。
所述步骤(4)中采用静压沉桩将电解桩沉入地基土层中。
有益效果：
(1)本发明采用高强度混凝土X型桩，能够极大提高桩基的承载力，并且在一定程度上能够减少混凝土用料，也可以有效地减少土体的变形位移；桩身设置混凝土肋，总体为X型，呈上宽下窄的形式，可以减少沉桩时的土体阻力，并且在桩受到液化而产生上浮力时，可以提供较大的摩擦阻力，防止桩体移动；
(2)本发明使用的酵母菌广泛存在于自然界，不会对原有生态环境造成较大的影响，其次，经过人工培育的酵母菌其产气能力大，且易于获得，培养过程简单，酵母菌的有氧或无氧的代谢产物也无危险物，整个过程清洁环保；
(3)将孔道放置于混凝土肋中，可以有效保护孔道在沉桩过程中不受土体挤压而破坏，桩中心进行开孔，将线路从中穿过，可以保护线路不受土体破坏，且一定程度上可以减少混凝土用料，各线路独立运行，并连接控制端实现精准控制，可以根据不同方案决定某一部分土体进行减饱和，且可以根据释放菌液的浓度和活性来控制减饱和程度；
(4)在单向阀表面覆盖可降解的高强度材料TPS淀粉，进一步保护单向阀在送桩时的安全性；
(5)本发明适用于较高含水率软土的减饱和处理，尤其适用于吹填土的减饱和处理与固化处理，且该桩可以有效防止周边土体变形，日后可作为承载桩使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明采用预制混凝土桩基，包括桩身6，桩身6为固定长度的X型空心预制混凝土蛇形桩，桩身6中央贯穿有桩心孔道5，桩身6底部设有桩尖11，桩尖11为锥形，与混凝土桩身同时浇筑而成。混凝土材料采用硅酸盐水泥、天然河砂、天然碎石和花岗岩石粉，根据具体工况制备10～20份水泥，5～10份河砂，5～10份碎石和3～5份石粉。采用蒸压养，护试件制备完成静置4h后放入80℃的蒸养池中养护4h，冷却后转入温度为175℃、大气压为1.0MPa的蒸压釜中养护8h，再次冷却后放入标准养护室中养护3d至28d。X型混凝土桩身长5～12m，外截面边长为500～1000mm，开弧间距为50～120mm，开弧弧度为30°～90°，孔道内径50mm～150mm。
桩身6沿其长度方向间隔均匀地设有多个混凝土肋7，混凝土肋7高100～250mm，下部宽5～10mm，上部宽20～50mm，间隔100～400mm。多个混凝土肋7将桩身6分割成多层桩体，相邻两个混凝土肋7之间的桩体上均设有多个单向阀8，防止土颗粒和孔隙水进入桩体中，每个单向阀8表面均覆盖可降解高强度材料的TPS淀粉保护膜9，以保护单向阀8在送入时不受破坏，TPS淀粉保护层厚度为3～10mm，每个混凝土肋7底部均设有多个电阻监测单元10，并预留孔道，电阻监测单元10通过线路4从桩心孔道5伸出连接至控制端1，控制端1包括计算机控制端和SDK-36V120A型恒压恒流电源，使用windows系统和CDEGS软件便可实现土体电阻率的监控。通过电阻监测单元10实时监测土体电阻率，并根据公式换算为土体饱和度，若饱和度大于阈值，则控制端1将菌液及营养剂液压注入土体，通过微生物代谢产生的气体进行减饱和作业。
控制端1的输出端依次连接菌液培养器2和液压器3，液压器3通过管路连接多层桩体，连接管路上设有单向阀8。菌液培养器2主要用于酵母菌的培育与繁殖，其营养液选择葡萄糖溶液，该营养液简单易获得，也有利于酵母菌的生长。各管路设置为单独线路，以保障部分线路的破坏不会影响整体的注入功能。将微生物减饱和桩植入需要减饱和的地基土层中。若地基土饱和度超过设定阈值，则通过孔道释放微生物菌液及营养剂，通过其代谢所释放的气体进行土体减饱和，提高土体抗液化能力。本发明选择酵母菌的优点在于其广泛存在于自然界，不会对原有生态环境造成较大的影响；其次，经过人工培育的酵母菌其产气能力大，且易于获得，培养过程简单；酵母菌的有氧或无氧的代谢产物也无危险物，整个过程清洁环保。
使用时，在相邻的两个混凝土肋7中间预留的孔道处安装单向阀8，并且在单向阀8表面覆盖可降解高强度材料TPS淀粉保护层以保护其在送入时不受破坏。之后在混凝土肋7处安装电阻监测单元10，从而监测土体电阻。最后在桩中心进行开孔，将孔道线路和电阻监测单元的电线路从中穿过，并连接至控制端，在控制端旁放置菌液培养器和液压装置，并受控制端操作。
一种微生物减饱和预制X型蛇形桩基的施工方法，包括以下步骤：
(1)开展现场实验获得地基土的饱和度与电阻之间的关系，并通过公式
Figure BDA0003534716180000041
得到地基土的含水率与电阻之间的关系，其中：ω为含水率，γw为孔隙水密度，ρw为孔隙水电阻率，γs为土颗粒密度，ρ为土石复合介质的电阻率，n为孔隙率，ρs为土颗粒的电阻率。
(2)将数据输入控制端1，将饱和度为90％设置为减饱和阈值。
(3)开启菌液培养器2，根据减饱和要求将微生物培养至合适的浓度10～100g/L，葡萄糖溶液浓度在3～20g/L，整体PH值维持在4.5～5.0。
(4)将一根或多根电解桩沉入需要微生物减饱和的地基土层中，采用静压沉桩以保障单向阀和桩身不会由于土压力而造成破坏。
(5)通过电阻监测单元获取当前地基土的电阻值，并根据现场实验数据转化为当前土体饱和度。
(6)若当前地基土电阻值超过设定阈值，则控制端将菌液及营养剂液压注入土体，通过微生物代谢产生的气体进行减饱和作业，使土体不再饱和，提高抗液化能力。
(7)定期重复实施以上步骤，使土体长期保持在不饱和状态，以达到抗液化的目的。

Claims (8)

1.一种微生物减饱和预制桩基，包括桩基，所述的桩基包括桩身(6)，其特征在于，所述桩身(6)沿其长度方向间隔均匀地设有多个肋，相邻两个肋之间均预留有孔道，孔道处安装有单向阀(8)，所述肋的下部安装有电阻监测单元(10)，所述的电阻监测单元(10)与控制端(1)连接，所述的控制端(1)依次与菌液培养器(2)和液压装置连接，所述的液压装置与孔道连通，连通管路上设有单向阀(8)。
2.根据权利要求1所述的一种微生物减饱和预制桩基，其特征在于，所述的菌液培养器(2)内培养有酵母菌。
3.根据权利要求1所述的一种微生物减饱和预制桩基，其特征在于，所述的单向阀(8)表面覆盖有保护膜。
4.根据权利要求1所述的一种微生物减饱和预制桩基，其特征在于，所述的桩身(6)底部设有桩尖(11)。
5.根据权利要求1所述的一种微生物减饱和预制桩基，其特征在于，所述的肋为混凝土肋(7)。
6.根据权利要求1所述的一种微生物减饱和预制桩基，其特征在于，所述的桩身(6)采用X型蛇形桩。
7.基于权利要求1～6任一项所述的一种微生物减饱和预制桩基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开展现场实验获得地基土的饱和度与电阻之间的关系，并通过公式
Figure FDA0003534716170000011
得到地基土的含水率与电阻之间的关系，其中：ω为含水率，γw为孔隙水密度，ρw为孔隙水电阻率，γs为土颗粒密度，ρ为土石复合介质的电阻率，n为孔隙率，ρs为土颗粒的电阻率；
(2)将数据输入控制端，设置减饱和阈值；
(3)开启菌液培养器，根据减饱和要求将微生物培养至浓度10～100g/L，葡萄糖溶液浓度在3～20g/L，整体PH值维持在4.5～5.0；
(4)将一根或多根电解桩沉入需要微生物减饱和的地基土层中；
(5)通过电阻监测单元获取当前地基土的电阻值，并根据现场实验数据转化为当前土体饱和度；
(6)若当前地基土电阻值超过设定阈值，则控制端将菌液及营养剂液压注入土体，通过微生物代谢产生的气体进行减饱和作业；
(7)定期重复实施以上步骤，使土体长期保持在不饱和状态，以达到抗液化的目的。
8.根据权利要求7所述的一种微生物减饱和预制桩基的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用静压沉桩将电解桩沉入地基土层中。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009263934A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Taisei Corp 微生物を用いた地盤改良工法
JP2013112937A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Fudo Tetra Corp 不飽和化機能付き圧入杭工法及び該工法に用いる施工装置
JP5499271B1 (ja) * 2013-10-07 2014-05-21 強化土株式会社 不飽和化地盤改良装置
CN105862706A (zh) * 2016-06-08 2016-08-17 东南大学 一种利用微生物气泡处理可液化砂土地基的方法
CN208023556U (zh) * 2018-02-11 2018-10-30 周兆弟 异形桩
CN112878309A (zh) * 2021-01-08 2021-06-01 河海大学 一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009263934A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Taisei Corp 微生物を用いた地盤改良工法
JP2013112937A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Fudo Tetra Corp 不飽和化機能付き圧入杭工法及び該工法に用いる施工装置
JP5499271B1 (ja) * 2013-10-07 2014-05-21 強化土株式会社 不飽和化地盤改良装置
CN105862706A (zh) * 2016-06-08 2016-08-17 东南大学 一种利用微生物气泡处理可液化砂土地基的方法
CN208023556U (zh) * 2018-02-11 2018-10-30 周兆弟 异形桩
CN112878309A (zh) * 2021-01-08 2021-06-01 河海大学 一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法

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