一种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置及其加固方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置及其加固方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]生物矿化作用在自然界普遍存在，是地壳中碳酸钙的来源主要作用之一，这是由于某些特定微生物在新陈代谢过程中产生⑶32—，当周围环境中存在Ca2+时，能够诱导生成CaCO3晶体。这种微生物成因的碳酸钙可将松散的砂粒胶结，并填充空隙，形成类似混凝土的人造砂石体。可诱导生成CaCO3的微生物包括巴氏芽孢杆菌、反硝化菌、硫酸盐还原菌等。然而，微生物加固土体作为一种技术却兴起于近十年。2005年美国学者Mitchel I &Santamarina最早考虑微生物在岩土工程中的应用。此后，微生物加固土体技术迅速成为全球岩土界的研究热点，相关论文如雨后春笋。各国都在争取抢占该技术的制高点。荷兰Delft理工大学的L.A.van Paassen(2011)率先将其应用于输气管道水平定向钻地基的加固，并取得了良好的效果。虽然该技术具有众多的优点，但国内有关该技术的研究较少，主要集中在室内实验阶段，真正应用于工程实践却仍处于探索阶段，其中最大的障碍在于传统的淋滤造成的土壤中CaCO3沉淀分布的不均匀性。
[0004]
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明的目的是针对传统的微生物处理砂土存在的加固不均匀的现象，提供一种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置及其加固方法，利用真空排水改善微生物在土颗粒空隙间的分布状况，促进营养液的流动，从而更有效加固砂土地基。
[0006]本发明技术方案:
一种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置，包括注浆管和排水管、注浆井排和排水井排、真空抽水设备和浆液注入设备，注浆管和排水管沿水平方向平行铺设于砂土地表，注浆井排和排水井排分别位于注浆管和排水管下方的砂土地基中，注浆井排和排水井排分别由至少两个注浆井和排水井构成，注浆井和排水井中分别设有无盖钢花管和加塞钢花管，无盖钢花管和加塞钢花管分别通过三通与地表的注浆管和排水管相连，其中，注浆管的另一端与浆液注入设备连接，排水管的另一端与真空抽水设备连接。
[0007]所述无盖钢花管和加塞钢花管的管外均包裹有土工布、底部与混凝土粧靴固定。
[0008]所述真空抽水设备为真空射流栗。
[0009]所述浆液注入设备为蠕动栗。
[0010]—种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置对砂土地基进行加固的方法，包括如下步骤: 步骤一、加固装置的安装:将无盖钢花管和加塞钢花管分别沿垂直方向按直线打入砂土中，形成注浆井排和排水井排，并用三通将无盖钢花管和加塞钢花管与铺设在地表的注浆管和排水管连接后，将注浆管与浆液注入设备连接，排水管与真空抽水设备连接；
步骤二、菌液及胶结液的准备:将CaCl2、尿素、营养肉汤及Tris-HCL溶于蒸馏水中形成初始液，初始液接种细菌后形成菌液;将CaCl2、尿素和Tri s-HCL溶于水形成胶结液；
步骤三、注入菌液:启动浆液注入设备，将菌液通过注浆管注入注浆井中，待菌液灌满注浆井时，关闭浆液注入设备；
步骤四、真空排水:启动真空抽水设备，同时继续启动浆液注入设备，按4?lOmL/min的流速栗入菌液，监测排出的水中微生物总量，当排出的水中微生物总量达到菌液CFU的5?10%时，关闭浆液注入设备和真空抽水设备，静置3~4小时；
步骤五、注入胶结液:启动浆液注入设备，将胶结液注入注浆井中，同时启动真空抽水设备，监测排出的水中的钙离子浓度，当排出的水中的钙离子浓度呈量级增大时，关闭浆液注入设备和真空抽水设备，静置6?8小时；
重复步骤四、步骤五6?7次后，结束施工。
[0011 ]步骤一中，注浆井排和排水井排之间、相邻注浆井与排水井之间的间距为2?3m。
[0012]有益效果:
与现有技术相比本发明具有以下优点:
1)利用了真空排水实现微生物在土体中的定向水平迀移，扩大了处理范围；
2)采用分步注浆的方式减轻了注浆过程中产生的塞孔，提高了加固的均匀性。
[0013]
【附图说明】
[0014]图1为本发明的微生物结合真空排水加固砂土结构的平面示意图；
图2为本发明的微生物结合真空排水加固砂土结构的剖面示意图；
图3为本发明所述加塞钢花管平面示意图；
图4为本发明所述无盖钢花管平面示意图；
其中，1、浆液注入设备；2、真空抽水设备;3、注浆井；4、排水井;5、注浆管;6、排水管；
7、土工布;8、混凝土粧靴。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明所用试剂如无特殊说明，均可由市面购得。
[0017]以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1 %至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度(如，I %、2%、3%和4%)和子区间(例如，0.1% 至 0.5%、1% 至 2.2%、3.3% 至 4.4%)。
[0018]实施例1
如图1?2所示，本发明提供的一种微生物结合真空排水加固砂土地基的加固装置，包括注浆管5和排水管6、注浆井排和排水井排、真空抽水设备2和浆液注入设备I，注浆管5和排水管6沿水平方向平行铺设于砂土地表，注浆井排和排水井排分别位于注浆管5和排水管6下方的砂土地基中，注浆井排和排水井排分别由至少两个注浆井3和排水井4构成，注浆井3和排水井4中分别设有无盖钢花管和加塞钢花管，无盖钢花管和加塞钢花管分别通过三通与地表的注浆管5和排水管6相连，其中，注浆管5的另一端与浆液注入设备I连接，排水管6的另一端与真空抽水设备2连接。
[0019]如图3?4所示