一种软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法技术

本发明专利技术提供了一种软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法，主要针对软土盾构隧道，通过隧道二次注浆时，将配置、培养好的可产生氮气和二氧化碳气体的反硝化类细菌及营养液通过设计的注浆装置一同注入浆液外侧土层中，反硝化细菌可以繁殖生长，并在过程中产生氮气和二氧化碳气体，氮气可以将土层中的水分置换，形成气泡层，达到降低土层渗透性的目的，适量的二氧化碳气体与浆液层发生碳化反应，反应产物碳酸钙将一定程度上填充浆液空隙，增强浆液的强度与抗渗透性。本发明专利技术形成了对于污染、侵蚀水体的双层主动防御屏障，从而降低污染物、盐溶液向隧道结构的渗透，提高隧道结构的主动耐腐蚀、耐侵蚀性能。

Microbial grouting method for soft soil shield tunnel lining segment wall

The present invention provides a method for microbial grouting of soft soil shield tunnel lining wall, mainly for soft soil shield tunnel, through the tunnel two grouting, the configuration, denitrifying bacteria cultivation and nutrient solution can produce good nitrogen and carbon dioxide gas through the grouting device designed to inject slurry outside layer. Denitrifying bacteria can multiply and produce growth, nitrogen and carbon dioxide gas in the process of nitrogen can be water replacement in soil, the formation of bubble layer, reduce the permeability of soil, the amount of carbon dioxide gas and slurry layer produced by the reaction, the reaction product of calcium carbonate to some extent filled grout voids, and enhance resistance the permeability of grout strength. The invention forms a double layer active defense barrier for pollution and erosion of the water body, thereby reducing the infiltration of the pollutant and the salt solution to the tunnel structure, and improving the active corrosion resistance and erosion resistance of the tunnel structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过向隧道衬砌壁后注浆层和土层界面注入微生物细菌提高软土盾构隧道耐腐蚀、侵蚀性能的注浆方法。
技术介绍
随着我国城市化的飞速发展，以及工业厂区的布局调整，越来越多的污染型工业搬离城市，而这些企业所产生的废水进入到土体中，造成了地基土的污染，南方地区地下水位较浅，且一部分企业违规的偷排污水，废水进入水体后将会进一步加剧污染的扩散。酸雨进入地下水体后也会导致水体偏酸性，地面含氯除冰盐及海水的入侵会增加土体中氯离子的含量，而且土体中含有的硫酸根离子、镁离子等侵蚀性离子。这些污染物质以及侵蚀性离子都会对盾构隧道钢筋混凝结构造成破坏，导致结构性能劣化，耐久性降低。目前对于提高盾构隧道结构耐久性的措施及研究主要集中于提高钢筋混凝土材料的耐久性，即耐久性的被动提高。隧道结构混凝土结构完好，止水效果理想的情况下，耐久性的被动提高可以实现隧道结构的运营安全与耐久。但钢筋混凝土结构在预制过程中容易产生微裂缝，以及在运输、拼装过程中产生裂缝、裂损等缺陷，止水带失效等病害也是隧道结构常常在运营中遇到的，这将对盾构隧道的耐久性造成影响。
技术实现思路
技术问题：针对现有针对钢筋混凝土材料的耐久性的被动提高的不足，提出了一种用微生物细菌提高软土盾构隧道耐腐蚀、侵蚀性能的方法。技术方案：本专利技术的一种软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法包括以下步骤：1)一次注浆按照常规盾构隧道衬砌壁后注浆方法执行；2)在隧道施工的二次注浆时，先将此注浆层钻孔，至注浆层背后土层，利用注浆装置将培养好的微生物细菌混合液注入一次注浆浆液外侧土层中。3)注入微生物细菌混合液共包括3个方向：隧道衬砌外法向，隧道轴线方向的前后两侧；4)微生物细菌混合液注入完毕后，将注浆设备取出，再进行注浆孔的封堵；5)操作结束。其中：所述的微生物细菌混合液由可产生氮气和二氧化碳气体的反硝化类细菌与培养液混合液组成；所述的微生物细菌通过自身代谢作用产生氮气和二氧化碳气体。所述的注入微生物细菌混合液时，注入位置在于衬砌壁后一次注浆层与相邻土层界面处，混合液向土层中扩展大约20cm～50cm即可满足要求，适度更大的扩展范围可取得更好的效果。所述的注入微生物细菌混合液时，维持较小的注入压力以保证注入混合液不会过快流失，使其能够充分与土层混合，细菌及培养液能够均匀分布与隧道衬砌壁后注浆层相邻的土层中。所述的注入微生物细菌混合液时，顺着隧道衬砌法向与沿着隧道纵向及隧道衬砌切向多方向注浆，实现注浆的均匀性。所述的微生物细菌混合液注入时温度在0℃～25℃之间。有益效果：该方法是在传统的软土盾构隧道耐久性提高方法基础上提出的一种新型的提高隧道耐污染物腐蚀、侵蚀的性能的方法，与现有技术相比，有以下优点：(1)在于隧道衬砌壁后注浆层相邻的土层中形成一定厚度的气泡-土颗粒结合层，可以有效的阻断隧道外侧污染、侵蚀水体的渗透路径，降低土体向隧道结构的渗透系数，实现隧道结构对污染、侵蚀物质的主动防御；(2)可以一定程度上将衬砌壁后注浆层水泥体碳化，形成的碳酸钙将填充水泥体的空隙，降低污染、侵蚀水体通过注浆层的渗透系数，构建了隧道结构对腐蚀、侵蚀物质的第二层防御体系；(3)形成的气泡-土颗粒结合层稳定性较好，特别是在软黏土层中稳定性更好，可以实现对隧道结构耐腐蚀、侵蚀性能的长期提高。附图说明图1为本专利技术注浆方法的注浆方向及注浆部位简图。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的解释。以下实施例中的实施方式基本相同，不同点在于所采用的反硝化类细菌不同，由此其培养液也不同。实施例1本专利技术是一种提高软土盾构隧道耐腐蚀、侵蚀性能的衬砌管片壁后微生物注浆方法。本实施例所采用的微生物细菌是反硝化类细菌，为一株名为Klebsiella sp.DB－1的细菌，其富集培养基为：蛋白胨，KNO3，蒸馏水；分离培养基为：富集培养基+琼脂；反硝化细菌培养基：KNO3，酒石酸钾钠，K2HPO4，蒸馏水。其操作步骤如下：(1)一次注浆可以按照常规盾构隧道衬砌壁后注浆方法执行。(2)在隧道施工的二次注浆时，从注浆孔钻孔至注浆层与外侧土层界面处，钻孔直径保证注浆头能够深入；(3)注浆前将离心后的反硝化细菌干菌和富集培养基混合入微生物菌液储存罐，反硝化培养基装入培养液储存罐，通过设计的软土盾构隧道衬砌壁后微生物注浆装置将微生物菌液、培养液混合液混合好后以一定的压力注入一次注浆浆液外侧土层中，注浆压力一般应小于1MPa，具体值可根据地层土体渗透系数确定。(3)同一隧道注浆孔断面注入微生物细菌混合液共包括3个方向：隧道衬砌外法向，隧道轴线方向的前后两侧。(4)微生物细菌混合液注入完毕后，将注浆设备取出，注入常规浆液进行注浆孔的封堵。(5)操作结束。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。实施例2本实施例所采用的反硝化类细菌为名为门多萨假单胞菌Pseudomonas mendocina的细菌，其富集培养基为Giltay培养基，分离培养基为细菌分离培养基，反硝化细菌培养基为KNO3，酒石酸钾钠，K2HPO4，蒸馏水。操作步骤与实施例1相同。实施例3本实施例所采用的反硝化细菌为名为diaphorobater nitroreducens R9的细菌，其，其富集培养基为Gilray培养基，分离培养基为细菌分离培养基，反硝化细菌培养基为NaNO3、NH4Cl、CH3OH、Cacl2、蒸馏水。操作步骤与实施例1相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法，其特征在于该注浆方法包括以下步骤：1)一次注浆按照常规盾构隧道衬砌壁后注浆方法执行；2)在隧道施工的二次注浆时，先将此注浆层钻孔，至注浆层背后土层，利用注浆装置将培养好的微生物细菌混合液注入一次注浆浆液外侧土层中。3)注入微生物细菌混合液共包括3个方向：隧道衬砌外法向，隧道轴线方向的前后两侧；4)微生物细菌混合液注入完毕后，将注浆设备取出，再进行注浆孔的封堵；5)操作结束。

【技术特征摘要】
1.一种软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法，其特征在于该注浆方法包括以下步骤：1)一次注浆按照常规盾构隧道衬砌壁后注浆方法执行；2)在隧道施工的二次注浆时，先将此注浆层钻孔，至注浆层背后土层，利用注浆装置将培养好的微生物细菌混合液注入一次注浆浆液外侧土层中。3)注入微生物细菌混合液共包括3个方向：隧道衬砌外法向，隧道轴线方向的前后两侧；4)微生物细菌混合液注入完毕后，将注浆设备取出，再进行注浆孔的封堵；5)操作结束。2.根据权利1所述的软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法，其特征在于：所述的微生物细菌混合液由可产生氮气和二氧化碳气体的反硝化类细菌与培养液混合液组成；所述的微生物细菌通过自身代谢作用产生氮气和二氧化碳气体。3.根据权利1所述的软土盾构隧道衬砌管片壁后微生物注浆方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐向春，刘松玉，章定文，童立元，彭尔兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32