一種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置及方法，屬于地基處理的技術領域。
【背景技術】
[0002]飽和狀態(tài)下的砂土或粉土受到振動時會發(fā)生液化，使地基喪失承載能力，可能會引起諸多與液化相關的工程災害，如路基沉陷、粧基彎剪破壞、地下管道及隧道的上浮、邊坡失穩(wěn)以及海岸或河岸的過度侵蝕等病害，嚴重威脅人們的生命和財產(chǎn)安全，可液化地基的抗液化處理和加固一直是地基處理領域發(fā)展的重要技術。
[0003]傳統(tǒng)的液化地基整治的方法，主要是通過抑制超靜孔隙水壓力的累積或提高土體強度，以減緩液化地基引起的破壞，其主要方法有:換填法、強夯法、擠密法、加筋法、粧基法、注漿法等，在過去的幾十年間，這些傳統(tǒng)的地基處理技術在加固含可液化土層的地基方面發(fā)揮了重要作用，但仍存在許多問題亟待改進，比如土工織物加固技術存在耐久性不足的問題;基于水泥、石灰或有機膠的化學灌漿屬高耗能和高排放產(chǎn)業(yè)，且高壓灌漿對既有建筑與周邊環(huán)境影響大，導致大規(guī)模的液化地基加固非常困難;而地基置換、粧基和強夯等物理加固方法技術經(jīng)濟性低，且在建成區(qū)施工成本高，大型施工機具受限。
[0004]伴隨著時代的發(fā)展和生物科技的進步，MICP注漿技術作為一種新型注漿加固技術引起了人們的重視，這是一種基于微生物誘導碳酸鈣結晶的注漿技術，通過向地基中低壓傳輸微生物細胞以及膠結溶液，最終在土顆?？紫吨锌焖傥龀鎏妓徕}膠凝結晶，改善地基力學性能，這種技術可有效提高地基剛度、承載力及抗液化能力，同時又能保證一定的滲透性(相對化學注漿加固的砂土而言)，這就使得MICP注漿技術相對于傳統(tǒng)的水泥或化學灌漿技術具有一定優(yōu)勢:不僅避免了傳統(tǒng)灌漿方法施工擾動的影響，還可在已建成的建筑物或基礎設施的地基處直接進行固化處理，而且加固時間較短，且無需養(yǎng)護，MICP注漿加固技術有望成為可液化地基的新型加固方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)有技術存在的問題:現(xiàn)有MICP注漿加固技術加固的對象主要是砂土，普遍存在加固體強度不均勻與加固范圍難控制的問題，土粒徑越小問題越突出。由于微生物體附著土顆粒的空間非均勻性，大量微生物富集在注漿口近端處，當膠結溶液通過同一注漿位置注入土層時，微生物誘導產(chǎn)生的碳酸鈣膠結物首先會在注漿口近端處生成，不斷生成的碳酸鈣膠結物明顯降低了注漿口近端處土體的滲透性，造成待加固土層不同部位的沉積反應速率呈現(xiàn)非均勻性，漿液注入處近端與遠端的強度與滲透性存在顯著差異，微生物注漿土體體積越大，這一現(xiàn)象越明顯，表現(xiàn)出顯著的尺寸效應，加固后地基的不均勻性使其改善地基抗液化性能的效果有限，也影響了其在工程上的大范圍推廣。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置及方法，實行雙液分管同時注漿，令微生物菌液與膠結溶液經(jīng)過平行滲流一定的路徑后相遇再發(fā)生反應，避免大量生成的碳酸鈣膠結物富集在注漿口引起堵塞，改善了沉積礦物空間分布的非均勻性，很大程度上消除了大面積加固地基時出現(xiàn)的尺寸效應問題，從而提高了可液化地基的抗液化性能。
[0007]技術方案
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置。
[0008]—種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置，該裝置由注漿板、管路轉接裝置、延長板以及注漿管共同構成；其中，注漿板前端被加工成刃角形式，刃角以上的部分沿高度方向上鉆設漿液通道，漿液通道兩側鉆設溢漿孔，溢漿孔外布設不銹鋼濾網(wǎng)防止土顆粒堵塞溢漿孔，不銹鋼濾網(wǎng)的兩端利用壓條固定于注漿板上，與壓條配套使用的是型號為M3的沉頭螺絲，為增強注漿板的橫向剛度，在注漿板兩側焊接翼緣板;管路轉接裝置的側板可拆卸，利用型號為M6的內(nèi)六角螺絲對其進行固定，管路轉接裝置的底板鉆孔開絲，通過型號為MlO的內(nèi)六角螺絲將管路轉接裝置的底板與注漿板的頂部錨固在一起，使注漿板與管路轉接裝置拼裝成整體;為了滿足不同深度土層的注漿加固需求，在延長板的底板上鉆孔開絲，利用型號為MlO的內(nèi)六角螺絲將其與管路轉接裝置的頂板錨固在一起，使延長板縱向搭接在管路轉接裝置上，延長板的兩側同樣焊接翼緣板用于增強橫向剛度;此外，延長板的底板與管路轉接裝置的頂板上均預留孔道，方便注漿管與注漿板中的漿液通道對接。
[0009]所述的用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置，注漿板、管路轉接裝置、延長板以及注漿管的材質(zhì)均為不銹鋼。
[0010]所述的用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置，刃角的切土角度為12°。
[0011]所述的一種使用加固可液化地基的微生物平板注漿裝置的注漿方法，該方法步驟如下:
a.依次將呈1、Π形式布置的微生物平板注漿裝置垂直打入待加固地基的地層中，其中，每相鄰兩塊呈I形布置和呈Π形布置的微生物平板注漿裝置之間的間距均為1.2m，而相鄰呈I形布置、呈Π形布置的兩塊微生物平板注漿裝置間距為0.6m;
b.將第一注漿管的一端與微生物平板注漿裝置中的第一漿液通道對接，另一端依次與閥門、注漿栗、產(chǎn)脲酶菌菌液貯存池相連接，第二注漿管的一端與微生物平板注漿裝置中的第二漿液通道對接，另一端依次與閥門、注漿栗、膠結溶液貯存池相連接；
c.打開閥門與注漿栗對地層進行注漿，注漿過程中均勻上提微生物平板注漿裝置，保證漿液自下而上均勻分布于待加固地基的地層中，當注漿完成后拔出場地上全部微生物平板注漿裝置，靜置12h，等待微生物誘導出碳酸鈣結晶體完成對地基的加固作用，最后利用井用潛水栗抽取出地基中含有高濃度NH4Cl的地下水進行污水處理。
[0012]所述的一種使用加固可液化地基的微生物平板注漿裝置的注漿方法，步驟(b)所述的產(chǎn)脲酶菌菌液貯存池中的菌液是由濃度OD6qq=1.5的巴氏芽孢桿菌S.pasteuri i及其生命活動所必需的營養(yǎng)鹽溶液共同構成，其中每IL的營養(yǎng)鹽溶液中含有6.0g的大豆蛋白胨、16.0g的胰蛋白胨、5.0g的氯化鈉以及20g的尿素，營養(yǎng)鹽溶液的pH值為7.25。
[0013]所述的一種使用加固可液化地基的微生物平板注漿裝置的注漿方法，步驟(b)中所述的膠結溶液貯存池中的膠結溶液由濃度為0.60mol/L?1.50mol/L的氯化鈣溶液，濃度為0.60mol/L?1.50mol/L的尿素溶液混合而成，膠結溶液的具體濃度必須根據(jù)現(xiàn)場地基中的土粒級配來合理確定。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明通過雙液分管同時注漿的方式，避免大量生成的碳酸鈣膠結物富集在注漿口弓I起堵塞，提尚了土體楽液的可注性；
2.平板注漿時漿液滲流路徑在一定范圍內(nèi)是平行滲流，不發(fā)生柱式擴散，改善了沉積礦物的空間分布的非均勻性，消除了大面積加固地基時出現(xiàn)的尺寸效應問題，使地基的整體抗液化能力得到提高；
3.與當前實行先往地層中注入微生物菌液，再往地層中注入膠結溶液的兩段式注漿方法相比，由于本發(fā)明實行雙液分管同時注漿，縮短了工期，精簡了工序。
【附圖說明】
[0015]圖1一種用于加固可液化地基的微生物平板注漿裝置平面圖，
圖2注楽板構造圖，a—注楽板正視圖，b—注楽板俯視圖，c一注楽板1-1iflj面圖，d—不銹鋼濾網(wǎng)與壓條細部放大圖
圖3管路轉接裝置構造圖，a—管路轉接裝置正視圖，b—管路轉接裝置1-1剖面圖，c一管路轉接裝置2-2剖面圖，
圖4延長板構造圖，a—延長板正視圖，b—延長板俯視圖，c一延長板側視圖；
圖5場地中微生物平板注漿裝置的平面布置示意圖，I 一橫向布置，Π—縱向布置；
圖6注楽不意圖，a—正視圖，b—俯視圖；
附圖標記:I一注漿板，2—管路轉接裝置，3—延長板，4一注漿管，5—刃角，6—漿液通道，7—溢漿孔，8—不銹鋼濾網(wǎng)，9 一壓條，10—型號為M3的沉頭螺絲，11 一翼緣板，12—管路轉接裝置的側板，13—型號為M6的內(nèi)六角螺絲，14 一管路轉接裝置的底板，15—型號為MlO的內(nèi)六角螺絲，16—延長板的底板，17—管路轉接裝置的頂板，18—翼緣板，19一閥門，20—注漿栗，21—產(chǎn)脲酶菌菌液貯存池，22—膠結溶液貯存池。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
某建筑場地的平面尺寸:長72m，寬60m，場地中粒徑大