CN218779467U - 一种微生物注浆处理软基施工结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种微生物注浆处理软基施工结构，该方案包括通过堆载、微生物高压旋喷桩和微生物树根钢管桩的设置，提高软基的抗剪强度和承载力，降低地基土的压缩性和透水特性；通过堆载配合排水钢花管、网状集水管道和抽水机，排出地基中的水分，消除或减弱地基土体的液化特性；通过设置微生物砂土固化层，改善微生物高压旋喷桩和桩间土的协同工作能力，保证变形协调，防止不均匀沉降。注浆材料采用双组份微生物注浆材料，安全、清洁、环保，且微生物诱导碳酸钙沉淀材料具有速度快、效率高的优点，可在几个小时左右完成碳酸钙的诱导沉淀，极大地缩短了工期，不会造成污水横流、污染环境的后果。

Description

一种微生物注浆处理软基施工结构

技术领域

本申请涉及地基处理技术领域，具体涉及一种微生物注浆处理软基施工结构。

背景技术

地基处理是指用于改善支承建筑物的地基的承载能力或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程技术措施，对保障后续工程建设的顺利开展具有举足轻重的作用。通过地基处理，需要达到以下一种或几种目的：

1)提高地基土的承载力。地基剪切破坏的具体表现形式有建筑物的地基承载力不够，由于偏心荷载或侧向土压力的作用使结构失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳基坑开挖时坑底隆起。地基土的剪切破坏主要因为地基土的抗剪强度不足，因此，为防止剪切破坏，就需要采取一定的措施提高地基土的抗剪强度。

2)降低地基土的压缩性。地基的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，而土的压缩性和土的压缩模量有关。因此，必须采取措施提高地基土的压缩模量，以减少地基的沉降和不均匀沉降。

3)改善地基的透水特性。基坑开挖施工中，因土层内夹有薄层粉砂或粉土而产生管涌或流砂，这些都是因地下水在土中的运动而产生的问题，故必须采取措施使地基土降低透水性或减少其动水压力。

4)消除或减弱地基土体的液化特性。饱和土体在地震或动力的作用下会发生液化，从而产生大变形，因而地基处理需要排除地基中的水分，消除或减弱地基土体的液化特性。

目前还未有一种系统的地基处理方法，能够全面而高效地解决以上各种问题。

如中国专利申请号CN201410837193.6提出一种微生物注浆排水砂桩处理软土地基的方法，但其先成桩、再预压，可能导致桩体压碎或刺入地基中，同时，该申请需要专门成孔和灌砂，较为不便，且砂桩直径一般至少都为0.5～1m，砂石量耗费巨大，更为重要的是，该申请在形成微生物注浆固化砂桩后再进行排水，但砂桩被微生物胶结后，渗透性将会大大降低，可能导致排水不畅，严重影响地基处理效果。

如中国专利申请号CN201810614498.9公开了一种堆载预压下内带吸水膨胀材料的排水板装置及方法，但其仅仅通过吸水来提高地基土的抗剪强度和承载力，加固手段相对不足，且水分一直保留在吸水膨胀材料中，存在于地基内，也是一个隐患。

水泥旋喷桩也是一种常用的地基处理手段，但常规水泥浆液凝固时间较长，难以满足工程的紧迫性，且更为重要的是，水泥能耗大，有违“绿水青山”理念和“双碳”目标要求，且水泥旋喷桩施工过程中往往污水横流，容易污染环境。

因此，亟待一种微生物注浆处理软基施工结构，以解决以上技术问题。

实用新型内容

申请内容

本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种微生物注浆处理软基施工结构。

为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：一种微生物注浆处理软基施工结构包括作业平台，设于软基的地表，用于施工作业；

砂垫层，铺设于软基的地表，用于排水和施工最后阶段中通过微生物注浆形成微生物砂土固化层，作为微生物高压旋喷桩的桩帽；

堆载，设于砂垫层上并避开排水钢花管和微生物高压旋喷桩桩位，用于提供竖向压力；

排水钢花管，均匀间隔打设于软基上，并底部穿透软基层，顶部超出地面标高一定高度，且布置面积大于所要处理的软基面积；用于排水和排水完成后注浆形成微生物树根钢管桩；

微生物高压旋喷桩桩位，均匀间隔打设于软基上并位于排水钢花管之间，微生物高压旋喷桩桩位底部穿透软基层，且布置面积大于所要处理的软基面积；用于注浆形成微生物高压旋喷桩；

抽水机，用于对排水钢花管进行抽水操作；

真空泵，用于对真空膜覆盖的软基进行抽真空操作；

排水总管，与每个排水钢花管顶部连通并与抽水机连通进行抽水操作；

密封环套，用于密封排水钢花管和软基。

进一步地，排水钢花管和微生物高压旋喷桩的布置面积均大于或等于所要处理的软基的面积。

进一步地，排水钢花管和微生物高压旋喷桩均按正方形或梅花形布置。

进一步地，微生物高压旋喷桩通过微生物高压旋喷钻机施工而成。

进一步地，微生物高压旋喷钻机的双通道高压注浆管包括钻杆和设于该钻杆内的两个独立的喷嘴，每个喷嘴从钻杆的侧面伸出部分。

进一步地，密封环套套设于排水钢花管外圈，该密封环套底部凸出部分插入软基中，朝下的平面部分紧贴软基表面。

进一步地，排水钢花管的顶部超过地面标高一定高度。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

1、与现有技术(CN201410837193.6)相比，本申请先进行地基预压，再成桩，能有效防止桩体压碎或刺入地基中，并且，堆载覆压还可以提高微生物高压旋喷桩的施工质量，防止高压注浆情况下的土体隆起和破坏。

2、与现有技术(CN201410837193.6需要专门成孔、灌砂，较为不便，且砂桩直径一般至少都为0.5～1m，砂石量耗费巨大)相比，本申请采用微生物高压旋喷桩，可以充分利用软基原有土体形成加固体，无需额外的砂石填充。

3、与现有技术(CN201410837193.6中的砂桩被微生物胶结后，渗透性将会大大降低，因而“桩间土2中的孔隙水沿着砂桩和砂垫层形成的排水通道排出”效果可能会很差，严重影响地基处理效果)相比，本申请通过打设钢花管，随着施工的进度能够产生不同的功效：先是专门用于排水，而后当做微生物高压注浆管，最后还能形成微生物树根钢管桩，用于提高地基承载力。在各种工况下都能够充分发挥钢花管的功能，不会造成材料的闲置和浪费，仅增加适当的材料用量，即可实现多种目的，具有事半功倍、一举多得的效果。

4、一般高压注浆随机性较大，加固范围和质量都较为不可控，因此，本申请除了通过钢花管的孔洞进行微生物菌液随机高压注浆、生成微生物树根钢管桩作为辅助加固体，还通过高压旋喷的方式生成微生物高压旋喷桩，桩体质量更为可控，强度和加固范围更为均匀，加固效果比一般随机性较大的高压注浆更佳。

5、以往的水泥注浆材料污染大、能耗大，而微生物注浆材料绿色、环保、高效、无污染，契合“绿水青山”理念和“双碳”目标要求，且微生物诱导碳酸钙沉淀材料具有速度快、效率高的优点，可在几个小时左右完成碳酸钙的诱导沉淀，极大地缩短了工期，适合大规模推广应用。

6、除了真空泵用于提高软基真空度外，本申请还采用抽水机直接对网状集水管道和钢花管进行抽气，可更为直截了当地排出软基中的水分，不会存在真空压力损失的问题。

7、基于以上优点，本申请具有工艺简单、设备轻便、操作轻松、工期短、效果好等优点，十分适合工期紧迫、对环保要求较高的工况。

附图说明

图1是本申请的施工结构示意图；

图2是本申请的施工过程中的示意图；

图3是本申请密封环套的安装示意图；

图4是本申请的施工方法流程图；

图5是双通道高压注浆管的结构示意图。

图中，1、砂垫层；2、双通道高压注浆管；3、堆载；4、排水钢花管；5、软基；6、微生物高压旋喷桩桩位；7、抽水机；8、真空泵；9、排水总管；11、微生物砂土固化层；41、密封环套；42、微生物树根钢管桩；61、微生物高压旋喷桩；21、钻杆；22、钻头；23、喷嘴。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本申请的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本申请的限制。

实施例一

如图1-图2所示，本微生物注浆处理软基施工结构，用于对软基5进行加固处理，包括：

作业平台，设于软基5的地表，用于施工作业；

砂垫层1，铺设于软基5的地表，用于排水和施工最后阶段中通过微生物注浆形成微生物砂土固化层11，作为微生物高压旋喷桩61的桩帽；

堆载3，设于砂垫层1和真空膜2上并避开排水钢花管4和微生物高压旋喷桩桩位6，用于提供竖向压力；

排水钢花管4，均匀间隔打设于软基5上，并底部穿透软基5层，顶部超出地面标高一定高度，且布置面积大于所要处理的软基5面积；用于排水和排水完成后注浆形成微生物树根钢管桩42；

微生物高压旋喷桩桩位6，均匀间隔打设于软基5上并位于排水钢花管4之间，微生物高压旋喷桩桩位6底部穿透软基5层，且布置面积大于所要处理的软基5面积；用于注浆形成微生物高压旋喷桩61；

抽水机7，用于对排水钢花管4进行抽水操作；

真空泵8，用于对真空膜2覆盖的软基5进行抽真空操作；

排水总管9，与每个排水钢花管4顶部连通并与抽水机7连通进行抽水操作；

密封环套41，用于密封排水钢花管4和软基5。

实施例二

基于实施例一，如图4所示，本微生物注浆处理软基施工结构包括以下步骤：

S00、对软基5进行地表清理，整理出作业平台；

S10、在作业平台上按设计阵型垂直打设排水钢花管4并穿透所要处理的软基5层；

在本实施例中，在作业平台上垂直打设排水钢花管4，长度穿透所要处理的软基5层，呈正方形或梅花形布置，排水钢花管4顶部需超过地面标高一定高度，方便连接网状集水管道(排水总管9)与抽水机7，布置面积需大于所要处理的软基5面积，以充分排出软基5中多余的水分，消除液化特性；软基5土体强度较低，便于排水钢花管4的打设。

S20、通过密封环套41密封排水钢花管4与钻孔，并将密封环套41压入软基5中；

在本实施例中，如图3所示，将橡皮环(密封环套41)套进排水钢花管4(该密封环套41底部凸出部分插入软基5中，朝下的平面部分紧贴软基5表面)，并压入软基5中，贴合软基5表面，尽量使得排水钢花管4与钻孔之间不漏气。

S30、在地表铺设排水砂垫层1；

在本实施例中，在地表铺设一层排水砂垫层1，从软基5地表渗出的水分可通过砂垫层1沿着水平方向排走。

S40、在砂垫层1上进行堆载3，并避开排水钢花管4和后续步骤的微生物高压旋喷桩61的预留桩位；

在本实施例中，在砂垫层1上进行堆载3，荷载大小根据设计荷载、土质和所需的地基承载力确定，同时，堆载物需避开排水钢花管4与微生物高压旋喷桩61的桩位，预留出的空隙比旋喷桩钻孔口径略大为宜；此时在堆载3的作用下，地基逐渐开始固结沉降。

S50、通过网状给水管道将所有排水钢花管4连通并汇聚成一根排水总管9，该排水总管9连接抽水机7；

在本实施例中，将各个排水钢花管4顶端用网状给水管道相互连通，最终合并成一根管，连接至一台抽水机7即可。

S60、在排水钢花管4之间按设计阵型布置微生物高压旋喷桩61的桩位，并使得微生物高压旋喷桩61的桩体长度穿透所要处理的软基5层；

在本实施例中，在排水钢花管4之间布置微生物高压旋喷桩61的桩位，桩体长度穿透所要处理的软基5层，呈正方形或梅花形布置，布置面积需不小于所要处理的软基5面积，以充分对软基5进行加固。

S70、采用微生物高压旋喷钻机，通过双通道高压注浆管2对软基5进行微生物高压旋喷桩61的钻孔和注浆操作，使得双组分注浆材料互相混合沉积并切割周围土体，与土体混合形成微生物高压旋喷桩61，待双通道高压注浆管2的管底标高到达地表标高时停止注浆操作，完成微生物高压旋喷桩61的施工；

其中双组份注浆材料分别为产脲酶菌菌液和营养盐溶液(含有尿素和氯化钙)；

其中，高压旋喷钻机的钻具由钻头22、钻杆21、钻杆21内的双通道高压注浆管2和喷嘴23组成，钻具高速旋转并向下钻进(此时暂不注浆)，到达设计深度后，再按照既定速度提升，并保持旋转，同时双通道高压注浆管2分别高速喷射出产脲酶菌菌液和营养盐溶液。

其中，通过双通道高压注浆管2，将产脲酶菌菌液和营养盐溶液分别从两个喷嘴高速喷射出，切割周围土体，并与土体混合，同时，产脲酶菌菌液和营养盐溶液混合之后，微生物开始持续沉积出碳酸钙胶结物质，与土体混合形成具有一定强度的微生物高压旋喷桩61(原理为：产脲酶菌在代谢过程中释放脲酶；脲酶水解营养盐溶液中的尿素，生成碳酸根离子；碳酸钙离子进而与营养盐溶液中氯化钙的钙离子反应，生成碳酸钙胶结物质，从而对土体进行加固)。

其中，按照设定速度提升双通道高压注浆管2，同时不间断进行注浆，被高速浆液切割后的软基5土体能够更好地与微生物浆液结合，同时，加固效果更佳；由于堆载的存在，使得微生物高压旋喷桩61在轴压下形成，这一方面提高了桩体的密实度和强度，另一方面也更利于排出微生物反应后桩体中多余的水分，将桩体和桩周土中的水分更为充分地挤压进排水钢花管4中，进而顺利排出。

S80、对排水钢花管4进行抽气，配合堆载3的竖向挤压以及成微生物高压旋喷桩61对周围土体的侧向挤压，进一步促进软基5中水分从排水钢花管4中渗出，并提升软基5的固结度和承载力；

在本实施例中，对排水钢花管4进行抽气以提高管内真空度，加上堆载3产生的竖向挤压以及膨胀性微生物高压旋喷桩61对周围土体的侧向挤压，使得软基5深部的水分充分地从排水钢花管4中渗出，进一步提高软基5土体的固结度和承载力，消除液化特性。

S90、软基5排水固结完毕后，以排水钢花管4为注浆管，向管内进行微生物高压注浆，使得浆液通过排水钢花管4的孔洞渗透进周围土体中，形成树根状的碳酸钙加固体；

S100、向排水钢花管4内填砂，并注射产脲酶菌菌液和营养盐溶液，通过沉积出的碳酸钙将排水钢花管4内的砂土颗粒胶结在一起，与前述的树根根须状的碳酸钙加固体协同工作，形成微生物树根钢管桩61，可用于进一步提高地基承载力；

S110、切割过高的排水钢花管4，并对砂垫层1进行微生物注浆形成微生物砂土固化层11，以微生物砂土固化层11作为微生物高压旋喷桩61的桩帽；

在本实施例中，切割掉过高的排水钢花管4，向砂垫层1喷洒产脲酶菌菌液和营养盐溶液，将原本松散的砂土颗粒胶结在一起，形成具有一定强度和柔韧性的微生物砂土固化层11，可直接作为微生物高压旋喷桩61的桩帽，改善微生物高压旋喷桩61和桩间土的协同工作能力，保证变形协调，防止不均匀沉降。

S120、拆除施工设备，清理现场完成施工。

本申请未详述部分为现有技术，故本申请未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了砂垫层1、双通道高压注浆管2、堆载3、排水钢花管4、软基5、微生物高压旋喷桩桩位6、抽水机7、真空泵8、排水总管9、微生物砂土固化层11、密封环套41、微生物树根钢管桩42、微生物高压旋喷桩61、钻杆21、钻头22、喷嘴23等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本申请的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本申请精神相违背的。

本申请不局限于上述最佳实施方式，任何人在本申请的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微生物注浆处理软基施工结构，用于对软基进行加固处理，其特征在于，包括：

作业平台，设于软基的地表，用于施工作业；

砂垫层，铺设于软基的地表，用于排水和施工最后阶段中通过微生物注浆形成微生物砂土固化层，作为微生物高压旋喷桩的桩帽；

堆载，设于所述砂垫层上并避开排水钢花管和微生物高压旋喷桩桩位，用于提供竖向压力；

排水钢花管，均匀间隔打设于软基上，并底部穿透软基层，顶部超出地面标高一定高度，且布置面积大于所要处理的软基面积；用于排水和排水完成后注浆形成微生物树根钢管桩；

微生物高压旋喷桩桩位，均匀间隔打设于软基上并位于所述排水钢花管之间，所述微生物高压旋喷桩桩位底部穿透软基层，且布置面积大于所要处理的软基面积；用于注浆形成微生物高压旋喷桩；

抽水机，用于对排水钢花管进行抽水操作；

真空泵，用于对真空膜覆盖的软基进行抽真空操作；

排水总管，与每个排水钢花管顶部连通并与所述抽水机连通进行抽水操作；

密封环套，用于密封排水钢花管和软基。

2.根据权利要求1所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述排水钢花管和所述微生物高压旋喷桩的布置面积均大于或等于所要处理的软基的面积。

3.根据权利要求1所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述排水钢花管和所述微生物高压旋喷桩均按正方形或梅花形布置。

4.根据权利要求1所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述微生物高压旋喷桩通过微生物高压旋喷钻机施工而成。

5.根据权利要求4所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述微生物高压旋喷钻机的双通道高压注浆管包括钻杆和设于该钻杆内的两个独立的喷嘴，每个所述喷嘴从所述钻杆的侧面伸出部分。

6.根据权利要求1所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述密封环套套设于所述排水钢花管外圈，该密封环套底部凸出部分插入软基中，朝下的平面部分紧贴软基表面。

7.根据权利要求1所述的一种微生物注浆处理软基施工结构，其特征在于，所述排水钢花管的顶部超过地面标高一定高度。

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