一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，属于土木工程技术领域。所述方法包括如下步骤：1)封堵材料的制备；2)在地下室混凝土外墙竖向裂缝的上方钻取灌浆孔，所述灌浆孔孔贯穿混凝土墙体，且灌浆孔的方向为倾斜向上，所述灌浆孔的数量为偶数，所述灌浆孔竖向排列；3)在灌浆孔内插入灌浆管，且灌浆管的一端穿过混凝土墙体后插入墙体外侧土体中；然后将钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液分别与相邻的两个灌浆管连通后注入墙后土体中；4)注浆完毕后，抽出灌浆管，将灌浆孔填实，即可。本发明专利技术利用菌液、营养盐溶液和钙源溶液渗透性好的特点，克服了现有技术中采用有机封堵材料时粘性大，不易渗透到裂缝深处的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法
本专利技术属于土木工程
，尤其涉及一种利用微生物沉积碳酸钙的机理封堵地下室外墙渗漏的方法。
技术介绍
近些年来，地下车库、地下商业区、地下轨道交通等地下建筑工程越来越多，规模也越来越大。随着建筑防水技术的不断发展及我国建筑防水标准、规范、规程等的不断完善，我国房屋建筑的渗漏比例不断下降，全国性、大面积的渗漏问题已经得到初步遏制，但地下建筑的渗漏问题仍然不容乐观。根据2014年7月中国建筑防水协会发布的报告显示，28个城市建筑地下渗漏率达57.51％。地下室渗漏的处理一直是困扰工程技术人员的老、大、难问题。针对地下室的渗漏问题，现有的堵漏材料通常采用环氧树脂类、聚氨酯类等有机材料。这些材料大多有毒性，随着时间的推移易老化，而且材料粘性大，不易灌入细小的裂缝中。微生物诱导生成碳酸钙沉积灌浆封堵裂缝技术就是在这种情况下应运而生，它是由一系列复杂的生物化学反应组成的：一些嗜碱性的微生物能够利用自身产生的尿素酶将尿素分解为NH3和CO2，随着分解生成的氨数量的增加会引起周围环境中pH的升高，使CO2在溶液中以CO32-的形式存在。这时如果细菌的周围有Ca2+，细菌细胞中带负电荷的有机单层膜就会不断地螯合Ca2+，就会引起碳酸钙晶体沉积。这种新型材料固化前粘性很低，借助负压可渗透到裂缝深处，不仅利用微生物沉积矿物质达到封堵的效果，而且能够自动找到渗漏处的位置进行有效的防渗，达到探查和封堵二合一的效果，这在一些复杂的环境中显得尤为重要。利用微生物诱导沉积生成的方解石等性质稳定，与混凝土材料的结合性好。修复后的混凝土材料的抗酸、抗碱、抗冻融循环、抗碳化和抗渗性等能力都得到了提高，不会因为材料的老化而失效。地下室外墙多为钢筋混凝土墙体，出现在混凝土墙体上的混凝土开裂多是材料收缩引起的竖向裂缝。有专家提出在室外钻孔埋设灌浆管向裂缝处灌浆，但该方法会因为地下室埋深较深，灌浆管不宜准确找到裂缝位置而失败。专利201110413188.9公开了一种微生物灌浆封堵地下室混凝土结构竖向裂缝的方法，采用墙体内侧缝内灌浆的方法封闭裂缝，具体包括打孔、清孔、裂缝表面封闭、菌液和营养盐溶液制备、灌注菌液、灌注营养盐溶液、灌注孔的封堵，菌液诱导氯化钙生成的碳酸钙沉积物可将裂缝和灌注孔有效地填充和封堵。经注水试验和下雨后的观察，原裂缝的渗水量明显减少。但该方法是在枯水期没有地下水向外渗流时采取的方法，当裂缝中有一定压力的地下水向外渗流，会将灌入裂缝的灌浆液冲走，造成封堵失败。因此研发一种在渗流状态下仍旧发挥作用的灌浆封堵方法十分必要。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法。本专利技术利用了菌液、营养盐溶液和钙源溶液渗透性好的特点，将其灌注于水流上游一侧，伴随水的流动将灌浆液填注到混凝土裂缝和靠近裂缝的土壤孔隙中，实现有效封堵。克服了有机封堵材料粘性大，不易渗透到裂缝深处的缺点。本专利技术的目的之一是提供一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法。本专利技术的目的之二是提供上述利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法的应用。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，包括如下步骤：(1)封堵材料的制备：包括钙源溶液、营养盐溶液的配制以及微生物的制备，所述微生物为能够将周围环境中钙源诱导生成碳酸钙的菌类；(2)在地下室混凝土外墙竖向裂缝的上方钻取灌浆孔，所述灌浆孔孔贯穿混凝土墙体，且灌浆孔的方向为倾斜向上，所述灌浆孔的数量为偶数，所述灌浆孔竖向排列；(3)在灌浆孔内插入灌浆管，且灌浆管的一端穿过混凝土墙体后插入墙体外侧土体中，另一端位于混凝土墙体外部；然后将钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液分别与相邻的两个灌浆管连通后注入墙后土体中；(4)注浆完毕后，抽出灌浆管，将灌浆孔填实，即可。优选地，采用专利201510113200.2中的试验结果确定钙源溶液、营养盐溶液和菌液的种类和浓度，因为该专利提供的源溶液、营养盐溶液和菌液的种类和浓度不仅有效提高碳酸钙沉积物总产量，而且可有效提高沉积物的早期产量，这对于利用灌浆方法封堵混凝土裂缝具有重要意义，只有在较短时间产生大量碳酸钙沉淀才能在较短时间内封堵混凝土裂缝，因此可减少灌浆量和次数。进一步地，步骤(1)中，所述钙源溶液选用硝酸钙(Ca(NO3)2)溶液或醋酸钙(Ca(CH3COO)2)溶液，其主要作用是为碳酸钙沉积提供钙离子。进一步地，步骤(1)中，所述钙源溶液的浓度为1-4mol/L，优选为2mol/L。进一步地，步骤(1)中，所述营养盐溶液包括尿素(CO(NH2)2)溶液，其主要作用是为微生物的生长和繁殖提供营养物质。进一步地，步骤(1)中，所述营养盐溶液的浓度为2-4mol/L，优选为3mol/L。进一步地，步骤(1)中，所述微生物包括巴氏芽孢杆菌。所述微生物采用发酵罐培养。培养基成分及含量为：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L(调节pH＝9)和氯化镍10umol/L。培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min。培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。进一步地，步骤(2)中，所述灌浆孔位于裂缝的上方1-3cm处。进一步地，步骤(2)中，所述灌浆孔的数量为2个，直径0.8-1.5cm，优选为1cm。进一步地，步骤(2)中，所述灌浆孔与水平面倾角在30～45°之间。灌浆孔的孔向上倾斜是为了灌浆生成的碳酸钙在水流作用下也能流入灌浆孔和混凝土裂缝内。进一步地，步骤(3)中，所述注入的钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液的体积比为1-3：1-4，优选为1：1。进一步地，步骤(3)中，所述灌浆压力大于渗水压力，以便于顺利地将浆液注入墙体外侧土体中。进一步地，步骤(3)中，所述灌浆管的材质包括PVC或金属材料。进一步地，步骤(3)中，所述灌浆管插入墙体外侧土体中的深度为20～30cm。进一步地，步骤(3)中，所述灌浆管位于混凝土墙体外部的长度为20～30cm，且与软管连接，以便于将灌浆管和装载钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液的装置连通。优选地，在灌浆管和装载钙源溶液以及灌浆管和菌液与营养盐的混合溶液的装置之间设置有泵体，以便于将溶液泵入墙体外侧土体中。进一步地，步骤(3)中，用橡胶等止水材料对灌浆管与灌浆孔之间的空隙进行填塞，防止注浆过程中漏浆。由于生成的碳酸钙本身是白色的，当灌浆至沿裂缝出现乳白色碳酸钙沉积时，停止灌浆。进一步地，步骤(3)中，在配置溶液时也可以加入带颜色且不会和溶液发生化学反应的液体。这样可以更容易判别灌浆液是否在裂缝中流出，当灌浆至沿裂缝出现带颜色的灌浆液时，停止灌浆。进一步地，步骤(4)中，用细砂将灌浆孔填实。需要说明的是，在注浆完毕，并将灌浆孔填实之后仍会有水流在裂缝和灌浆孔内渗出，但随着碳酸钙不断沉积，水流带着灌浆液和沉积的碳酸钙颗粒将裂缝、土体渗流通道和灌浆孔内细砂间的缝隙逐渐封堵。其次，本专利技术公开利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法在地下车库、地下商业区、地下轨道交通等领域中的应用与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果是：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)封堵材料的制备：包括钙源溶液、营养盐溶液的配制以及微生物的制备，所述微生物为能够将周围环境中钙源诱导生成碳酸钙的菌类；(2)在地下室混凝土外墙竖向裂缝的上方钻取灌浆孔，所述灌浆孔孔贯穿混凝土墙体，且灌浆孔的方向为倾斜向上，所述灌浆孔的数量为偶数，所述灌浆孔竖向排列；(3)在灌浆孔内插入灌浆管，且灌浆管的一端穿过混凝土墙体后插入墙体外侧土体中，另一端位于混凝土墙体外部；然后将钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液分别与相邻的两个灌浆管连通后注入墙后土体中；(4)注浆完毕后，抽出灌浆管，将灌浆孔填实，即可。

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)封堵材料的制备：包括钙源溶液、营养盐溶液的配制以及微生物的制备，所述微生物为能够将周围环境中钙源诱导生成碳酸钙的菌类；(2)在地下室混凝土外墙竖向裂缝的上方钻取灌浆孔，所述灌浆孔孔贯穿混凝土墙体，且灌浆孔的方向为倾斜向上，所述灌浆孔的数量为偶数，所述灌浆孔竖向排列；(3)在灌浆孔内插入灌浆管，且灌浆管的一端穿过混凝土墙体后插入墙体外侧土体中，另一端位于混凝土墙体外部；然后将钙源溶液、菌液与营养盐的混合溶液分别与相邻的两个灌浆管连通后注入墙后土体中；(4)注浆完毕后，抽出灌浆管，将灌浆孔填实，即可。2.如权利要求1所述的利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钙源溶液选用硝酸钙或醋酸钙溶液；或者，步骤(1)中，所述钙源溶液的浓度为1-4mol/L，优选为2mol/L；或者，步骤(1)中，所述营养盐溶液包括尿素溶液，其主要作用是为微生物的生长和繁殖提供营养物质；或者，步骤(1)中，所述营养盐溶液的浓度为2-4mol/L，优选为3mol/L。3.如权利要求1所述的利用微生物灌浆封堵地下室外墙裂缝的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述微生物包括巴氏芽孢杆菌；所述微生物采用发酵罐培养；优选地，所述培养巴氏芽孢杆菌的培养基成分及含量为：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、氢氧化钠2g/L和氯化镍10umol/L；培养时间设定为20h，温度设定为30℃，为保证供给细菌充足的氧气，振荡床转速为210r/min，培养结束后用电导率方法检测菌液的酶活性OD600大于1。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾强，张鑫，刘清阳，崔冠科，
申请(专利权)人：山东建筑大学，山东建大工程鉴定加固研究院，山东建固特种专业工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37