一種在超軟地基表面進行的微生物固化結(jié)殼方法及配套裝置的制造方法
【專利說明】一種在超軟地基表面進行的微生物固化結(jié)殼方法及配套裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于土木工程、港口或航道工程以及水利工程等方面的地基處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微生物固化結(jié)殼方法及配套裝置，尤其涉及一種在超軟地基表面進行的微生物固化結(jié)殼方法及配套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]沿海城市經(jīng)濟飛速發(fā)展，人口迅速擴張，沿海城市對土地的需求量日益迫切。為了解決“人多地少”的情況，很多沿海城市開始大規(guī)模圍海造陸。圍海造陸是在原狀軟土上吹填游泥形成一定厚度的超軟吹填土地基，該超軟吹填地基含水量極高，承載力極低，無法直接構(gòu)筑排水砂墊層、施插塑料排水板等對超軟地基進行排水固結(jié)處理。傳統(tǒng)的吹填土地基處理方法主要包括:(I)超軟地基吹填完成后，將其自然晾曬I?2年，通過自然蒸發(fā)、自重固結(jié)至一定強度的軟土地基，之后再進行施插豎向塑料排水板、布置水平排水系統(tǒng)等進行抽真空預壓，進行排水固結(jié)處理；(2)在超軟地基表面鋪設數(shù)層的筋笆、竹笆等材料以提高地基承載力，然后填筑一定厚度的砂石材料作為后續(xù)進行機械施插豎向塑料排水板的持力層；(3)通過人工直接在超軟上施插豎向塑料排水板、布置水平排水系統(tǒng)等進行抽真空預壓等，將超軟吹填地基表層固化形成硬殼層后，再采用機械施插排水板固化深層吹填地基。
[0003]傳統(tǒng)圍海造陸工藝主要存在以下缺陷和不足:方法(I)的施工效率極低，施工工期非常長；方法(2)使用了大量的砂石材料，施工成本高，造成資源浪費嚴重且無法形成硬殼層，施工實踐表明該方法的加固效果差，易出現(xiàn)嚴重的擠淤現(xiàn)象，施工危險性高、處理后的地基不均勻現(xiàn)象嚴重，工后沉降及差異沉降大；方法(3)在大多情況下施工機械無法進入吹填區(qū)域，后期地基處理所需的承載排水墊層的鋪筑和塑料排水板的安設幾乎完全依賴于人工，身陷半米在“沼澤地”中舉步維艱的場景隨時可見，施工速度緩慢，幾乎無機械化可言，施工效率低且難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在超軟地基表面微生物固化結(jié)殼方法及成套技術(shù)，通過微生物固化技術(shù)在超軟地基表面快速固化形成具備較高承載力的硬殼層，進而為進行機械施插豎向塑料排水板、抽真空堆載預壓等提供有力條件，該方法能夠極大地縮短施工工期，減少砂石材料用量，并有效提尚地基承載力。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]—種在超軟地基表面進行的微生物固化結(jié)殼方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0007]I)在超軟地基表面鋪設具備承載力的臨時作業(yè)平臺，并在臨時作業(yè)平臺上鋪設0.5-0.Sm厚的中粗砂加筋墊層；所述臨時作業(yè)平臺包括由下至上依次鋪設在超軟地基表面上的第一無紡土工布、竹笆、三向土工格柵以及第二無紡土工布；
[0008]2)在臨時作業(yè)平臺上的中粗砂加筋墊層表面布置微生物灌漿噴淋系統(tǒng)；所述微生物灌漿噴淋系統(tǒng)包括鋪設在中粗砂加筋墊層表面的水平噴淋管以及與水平噴淋管相連的噴淋壓力系統(tǒng)；
[0009]3)通過微生物灌漿噴淋系統(tǒng)在中粗砂加筋墊層表面先噴淋純細菌液，之后立刻噴淋摻有鹽溶液的混合菌液，菌液噴淋完畢后靜置6-8小時；所述純細菌液是在NH4-YE液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)完成后未添加其他物質(zhì)的巴氏芽孢桿菌液；所述NH4-YE液體培養(yǎng)基中各組分含量如下:20g/L的酵母提取物，10g/L的(NH4)2SO4,0.13mol/L的Tris緩沖液；所述NH4-YE液體培養(yǎng)基的pH = 9.0 ;所述摻有鹽溶液的混合菌液是在巴氏芽孢桿菌液中摻入濃度為0.5mol/L氯化鈣溶液的菌液；所述氯化鈣溶液的體積為純細菌液體積的1/10 ;
[0010]4)通過微生物灌漿噴淋系統(tǒng)在中粗砂加筋墊層表面噴淋膠結(jié)液，將中粗砂加筋墊層固化結(jié)殼形成硬殼層；所述膠結(jié)液是摩爾比為1:1的尿素和氯化鈣的混合液；所述膠結(jié)液的濃度為0.5mol/L0
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的中粗砂加筋墊層中沿墊層高度方向等間距布置1-2層筋材；所述筋材是雙向土工格柵或三向土工格柵；所述筋材的伸長率為0.5%時的抗拉強度不小于150kN/m。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的純菌液以及摻有鹽溶液的混合菌液的噴淋速率均是5ml/min ;所述純菌液以及摻有鹽溶液的混合菌液的噴淋時間均是不間斷連續(xù)噴淋2_3小時；所述膠結(jié)液的噴淋速率是10ml/min ;所述膠結(jié)液的噴淋時間是不間斷連續(xù)噴淋6_8天；所述固化結(jié)殼形成的硬殼層不排水抗剪強度不低于500kPa。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的在超軟地基表面進行的微生物固化結(jié)殼方法在步驟4)之后還包括:
[0014]5)在步驟4)所形成的硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板，并在硬殼層表面挖槽鋪設水平排水管，將水平排水管與豎向塑料排水板板頭相接構(gòu)成豎向-水平排水系統(tǒng)；
[0015]6)在水平排水管上自下而上依次鋪設無紡布以及密封薄膜，并將豎向-水平排水系統(tǒng)與抽真空系統(tǒng)連接并進行抽真空堆載預壓施工。
[0016]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟5)的具體實現(xiàn)方式是:
[0017]5.1)直接在步驟4)所形成的硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板；所述豎向塑料排水板的板頭外露于地表；
[0018]5.2)在步驟4)所形成的硬殼層的上表面鋪設水平排水管；所述水平排水管設置在相鄰兩列豎向塑料排水板之間并間隔布置；
[0019]5.3)將外露于地表的豎向塑料排水板的板頭卷于水平排水管的外壁上，用包裹無紡布包裹豎向塑料排水板的板頭與水平排水管連接處。
[0020]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的述微生物灌漿噴淋系統(tǒng)包括噴淋壓力系統(tǒng)、噴淋連接管以及水平噴淋管；所述噴淋壓力系統(tǒng)通過噴淋連接管與水平噴淋管相貫通；所述水平噴淋管上設置有一個或多個噴嘴安裝孔；所述噴嘴安裝孔中設置有水動旋轉(zhuǎn)噴嘴。
[0021]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的水平噴淋管是一根或多根；所述水平噴淋管是多根時，所述微生物灌漿噴淋系統(tǒng)還包括設置在噴淋連接管上的噴淋管三通接頭；所述噴淋連接管通過噴淋管三通接頭與多根水平噴淋管相貫通。
[0022]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的水平噴淋管是多根時，多根水平噴淋管的間隔不大于
2m ο
[0023]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的豎向-水平排水系統(tǒng)包括抽真空系統(tǒng)、排水連接管、水平塑料排水管以及豎向塑料排水板；所述豎向塑料排水板的一端插入通過微生物固化后所形成的硬殼層中，另一端外露于地表；所述豎向塑料排水板外露于地表的一端卷于水平排水管的外壁上；所述抽真空系統(tǒng)通過排水連接管以及水平塑料排水管與豎向塑料排水板相貫通。
[0024]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的豎向-水平排水系統(tǒng)還包括在豎向塑料排水板與水平排水管連接處的包裹無紡布、自下而上依次鋪設在水平排水管上的上層無紡布以及密封薄膜；所述豎向塑料排水板是多塊；所述多塊豎向塑料排水板整體呈梅花形布置，相鄰豎向塑料排水板之間的距離不大于Im左右；所述豎向塑料排水板外露于地表的距離是30-40cm之間。
[0025]本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點:
[0026](I)利用微生物固化技術(shù)將中粗砂加筋墊層快速固化形成硬殼層，解決了超軟吹填土表層固化結(jié)殼的難題，為后續(xù)的水平豎向排水系統(tǒng)構(gòu)建、進行抽真空堆載預壓施工等提供了工作平臺；(2)微生物固化中粗砂加筋墊層在超軟吹填土地基吹填完成后即可進行施工，且僅需6-8天齡期即可將中粗砂加筋墊層固化結(jié)殼形成滿足承載要求的硬殼層，大大縮短了施工工期；(3)中粗砂加筋墊層固化6天后形成的硬殼層，其不排水抗剪強度不低于500kPa，可承受較大的外部荷載，能夠滿足各類大型施工機械作業(yè)，進而大幅提高機械化施工程度；(4)中粗砂加筋墊層中鋪設了 1-2層的高強度土工格柵，通過微生物固化作用將中粗砂和筋材固化成一整體，可進一步提高硬殼層的抗剪強度及整體性；(5)中粗砂加筋墊層厚僅需0.5-0.8m，大幅減小了原有技術(shù)中所采用的砂墊層厚度；(6)中粗砂加筋墊層固化形成的硬殼層仍具有較大的孔隙率，仍可作為吹填地基的排水墊層；(7)中粗砂加筋墊層施工中，僅需進行整平而不需要進行任何機械壓實即可進行微生物固化施工，施工工藝簡單可行易操作。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明所公開的超軟地基表面微生物固化結(jié)殼方法所用配套裝置的剖面示意圖；
[0028]圖2為砂墊層表面微生物噴漿噴淋系統(tǒng)的平面布置示意圖；
[0029]圖3為豎向-水平排水系統(tǒng)的平面布置示意圖；
[0030]附圖標記說明如下:
[0031]1-原狀軟土地基；2_超軟吹填土地基；3_臨時工作平臺；4_硬殼層；5_筋材；6-水平排水管；7_豎向塑料排水板；8_無紡布；9_密封薄膜；10_水平噴淋管；11_噴嘴安裝孔；12_水動旋轉(zhuǎn)噴嘴；13_噴淋管三通接頭；14_噴淋連接管；15_噴淋壓力系統(tǒng)；16_排水管三通接頭；17_排水連接管；18_抽真空系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖1、圖2以及圖3所示內(nèi)容以及如下記載的具體的實施例對本發(fā)明的施工方法及配套裝置做進一步詳細說明:
[0033]實施例1:
[0034]以下為本技術(shù)的施工步驟:
[0035]步驟1:參見圖1，吹填超軟吹填土地基2并構(gòu)筑臨時工作平臺3。修筑圍堰并在圍墾區(qū)域內(nèi)的原狀軟土地基I上，