一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置以及施工方法，包括控制系统、进液系统、电导率测定装置、溶液循环系统以及搅拌装置；所述进液系统用于控制微生物溶液以及反应液进液速率；所述溶液循环系统用于将微生物溶液以及反应液导入待固化层土体，以及抽吸待固化层孔隙水；所述电导率测定装置用于实时测定抽吸液电导率，用于控制进液速率以及所述搅拌装置提升；所述搅拌装置用于将待固化层土体与微生物溶液/反应液搅拌均匀，本发明专利技术提供了一种微生物加固处理深厚软黏土的有效方法，避免了传统水泥对自然环境造成的污染，降低了工程造价，同时采用自动控制系统控制施工进程，确保了施工质量，也提高了施工效率。

A kind of microbial grouting device and construction method for strengthening deep soft clay

The invention discloses a microbial grouting device and a construction method for reinforcing deep soft clay, including a control system, a liquid inlet system, a conductivity measuring device, a solution circulation system and a stirring device; the liquid inlet system is used for controlling the liquid inlet rate of the microbial solution and the reaction liquid; the solution circulation system is used for introducing the microbial solution and the reaction liquid into the to be solidified The layer soil body and the pore water of the layer to be solidified are sucked; the conductivity measuring device is used to measure the conductivity of the suction liquid in real time, to control the liquid feeding rate and the lifting of the mixing device; the mixing device is used to mix the soil body of the layer to be solidified and the microbial solution / reaction liquid evenly, the invention provides an effective method for strengthening and treating the deep soft clay by microorganisms, avoiding the transmission At the same time, the automatic control system is used to control the construction process to ensure the construction quality and improve the construction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置及施工方法
本专利技术涉及一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置及施工方法，属于岩土工程

技术介绍
近年来，人们对可持续发展和环境友好发展要求越来越重视，微生物诱导碳酸钙沉积技术(以下简称微生物加固技术)已经成为软弱地基处理领域的研究热点。该技术主要利用产脲酶微生物分解尿素，将分解产生的碳酸根离子与反应液中的钙离子结合产生碳酸钙沉淀，达到强化土体结构的作用。该方法因具备资源丰富、快速高效且产物无毒害等特点逐渐成为地基加固的前沿技术。目前，利用微生物法改良土体的施工方法主要有注射法、浸泡法和浇灌法。2010年荷兰首次将微生物加固技术应用于实际工程地基处理，技术人员采用浇灌法对厚17m，体积约100m3的砂土进行生物加固处理，在整个管道施工过程中加固区始终保持稳定，加固效果较好。但是，已有的微生物加固技术只适用于渗透性较好的砂土及砾土等粗粒土中，无法在深厚软黏土地基中取得很好的加固效果。主要原因是：土体孔隙较小导致微生物缺少生存空间以及低渗透率导致处理溶液流动缓慢，处理效果不理想。在本专利技术之前对于微生物加固技术的相关专利技术主要集中在两个方面。一方面是采用模具对实验室所用试样进行加固，这些加固方法可以有效地加固小型土体试样但并不适用于实际工程；另一方面是针对地基土或边坡土体进行大面积的加固处理，对此研究人员提出利用微生物固化的分离贮存喷洒系统以及微生物加固工程的轨道式按压注浆机等方法来加固地基土体。上述方法适用于渗透性较好的砂土地基，且大多是针对地表或较浅深度的土体，目前对于深厚软黏土地基加固装置及方法的专利技术基本为零。因此，有必要研发一种适用于加固深厚软黏土的伺服调速微生物注浆装置及施工方法，以满足工程需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种适用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置及施工方法，用于解决现有注浆方法不能适用于深层和/或软黏性土体的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，包括控制系统、进液系统、电导率测定装置、溶液循环系统以及搅拌装置；所述进液系统用于控制微生物溶液以及反应液进液速率；所述溶液循环系统用于将微生物溶液以及反应液导入待固化层土体，以及抽吸待固化层孔隙水；所述电导率测定装置用于实时测定所述溶液循环系统抽吸液电导率，通过监测电导率值的变化，控制所述搅拌装置提升；所述搅拌装置用于将待固化层土体与微生物溶液/反应液搅拌均匀；所述控制系统用于控制各装置、系统以及信息采集处理和反馈。进一步的，所述进液系统包括与进液管路连接的至少两个进液口、对应每个所述进液口的流速控制开关以及位于所述进液管路上的液体搅拌装置和压力供浆装置，所述液体搅拌装置用于反应液混合。进一步的，所述溶液循环系统包括输送管、出液管、过滤装置、灌浆喷头以及真空泵；所述输送管进口端与所述压力供浆装置连接，出口端与所述灌浆喷头连接；所述出液管入口端与所述过滤装置连接，出口端与所述真空泵连接；所述灌浆喷头以及所述过滤装置均安装在所述搅拌装置搅拌头处。进一步的，所述输送管上还设有液体压力传感器，用于实时监测管内压力，并反馈至所述控制系统。进一步的，所述输送管以及所述出液管上还设有流速计。进一步的，所述过滤装置由无纺布层以及透水石层组成，通过螺栓固定。一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置的施工方法，包括以下步骤：(1)搅拌装置到位：将搅拌装置移动到加固区，保持桩架垂直；(2)预拌下沉：在预拌过程中，可通过所述进液系统补给清水便于钻进；(3)设定流速及注入量：在搅拌头到达指定深度时，估算每立方米地基土需注入微生物溶液的体积，按照搅拌时间计算溶液流速，在所述控制系统中输入溶液初始流速及所述输送管内压力阈值；(4)微生物溶液与反应液准备：反应液及微生物溶液浓度可根据施工进度及土质条件等因素进行选择；(5)注入微生物溶液：打开所述进液系统以及所述溶液循环系统，将微生物溶液注入到地基土中，并通过所述搅拌装置将两者搅拌均匀；(6)注入反应液：将反应液通过所述进液系统以及所述溶液循环系统注入到地基土中，通过所述搅拌装置使反应液与地基土及土中微生物溶液充分结合；(7)土中孔隙水电导率检测：通过所述溶液循环系统，将土中孔隙水吸出，通过所述电导率测定装置实时监测土中孔隙水的电导率值，并将信息反馈给所述控制系统；(8)提升及搅拌：若所述控制系统持续得到的搅拌后土中孔隙水电导率值在规定时间段内不发生变化或变化幅度在规定范围内，则自动提升搅拌机，进行上层土搅拌，否则继续重复步骤(5)～(7)，直至满足条件；(9)清洗输送管道及搅拌头：当所述搅拌装置提升至设计加固层标高，并完成加固作业后，将各管道及压力装置及搅拌头用清水清洗干净；(10)移位：重复步骤(1)～(8)，完成所有加固作业。进一步的，步骤(8)中根据实时测出的搅拌后土中孔隙水电导率值的变化规律，若一小时内土中孔隙水的电导率值不发生变化或变化幅度在规定范围内，可以认为注入溶液已充足，可将搅拌机提升用于上层土体固化。本专利技术所达到的有益效果：(1)本专利技术采用搅拌的方法解决了微生物加固法处理现场低渗透性的深厚软黏土地基的问题，同时避免水泥对自然环境造成的污染；(2)通过液体电导率测定装置，实时测试地基土中孔隙水的电导率，从而判断搅拌区域微生物混合溶液是否充足；(3)通过流速控制开关及压力供浆装置对微生物溶液以及反应液流速进行控制，并通过流速计进行实时监测；(4)直接采用地基土作为原料，大大降低了工程造价；(5)本专利技术所有施工操作都由自动控制系统自动进行，可实现准确控制。附图说明图1是实施例装置结构示意图；图2是过滤装置结构示意图；图3是电导率测定装置结构示意图；图中，1、压力供浆装置；2、流速计；3、输送管；4、出液管；5、真空泵；6、过滤装置；7、搅拌机；8、搅拌头；9、液体电导率测定装置；10、灌浆喷头；11、液体搅拌装置；12、流速控制开关；13、液体压力传感器；14、自动控制系统；15、装配螺丝；16、针刺无纺布；17、透水石；18、电导率测定仪；19、待测溶液；20、圆形电极板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，包括自动控制系统14、进液系统、电导率测定装置、溶液循环系统以及搅拌装置，具体的，进液系统包括与进液管路连接的两个进液口、对应每个进液口的流速控制开关12以及位于进液管路上的液体搅拌装置11和压力供浆装置1，进液口用于微生物溶液进液以及反应液进液，两个进液口可用于分别进反应液中的组成溶液，如氯化钙溶液及尿素溶液，经液体搅拌装置11进行混合。溶液循环系统包括输送管3、出液管4、过滤装置6、灌浆喷头10以及真空泵5；输送管3进口端与压力供浆装置1连接，出口端与灌浆喷头10连接；出液管4入口端与过滤装置6连接，出口端与真空泵5连接；搅拌装置采用中空搅拌管7以及位于搅拌管7底部的搅拌头8，输送管3、出液管4均设置在搅拌管7内，灌浆喷头10安装在搅拌机搅拌头8底部，可随之转动，保证液体喷洒均匀，底部喷头10可自动控制关闭，如在沉管过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，包括控制系统、进液系统、电导率测定装置、溶液循环系统以及搅拌装置；所述进液系统用于控制微生物溶液以及反应液进液速率；所述溶液循环系统用于将微生物溶液以及反应液导入待固化层土体，以及抽吸待固化层孔隙水；所述电导率测定装置用于实时测定所述溶液循环系统抽吸液电导率，通过监测电导率值的变化，控制所述搅拌装置提升；所述搅拌装置用于将待固化层土体与微生物溶液/反应液搅拌均匀；所述控制系统用于控制各装置、系统以及信息采集处理和反馈。

【技术特征摘要】
1.一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，包括控制系统、进液系统、电导率测定装置、溶液循环系统以及搅拌装置；所述进液系统用于控制微生物溶液以及反应液进液速率；所述溶液循环系统用于将微生物溶液以及反应液导入待固化层土体，以及抽吸待固化层孔隙水；所述电导率测定装置用于实时测定所述溶液循环系统抽吸液电导率，通过监测电导率值的变化，控制所述搅拌装置提升；所述搅拌装置用于将待固化层土体与微生物溶液/反应液搅拌均匀；所述控制系统用于控制各装置、系统以及信息采集处理和反馈。2.根据权利要求1所述的一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，所述进液系统包括与进液管路连接的至少两个进液口、对应每个所述进液口的流速控制开关以及位于所述进液管路上的液体搅拌装置和压力供浆装置，所述液体搅拌装置用于反应液混合。3.根据权利要求2所述的一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，所述溶液循环系统包括输送管、出液管、过滤装置、灌浆喷头以及真空泵；所述输送管进口端与所述压力供浆装置连接，出口端与所述灌浆喷头连接；所述出液管入口端与所述过滤装置连接，出口端与所述真空泵连接；所述灌浆喷头以及所述过滤装置均安装在所述搅拌装置搅拌头处。4.根据权利要求3所述的一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，所述输送管上还设有液体压力传感器，用于实时监测管内压力，并反馈至所述控制系统。5.根据权利要求3所述的一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，所述输送管以及所述出液管上还设有流速计。6.根据权利要求3所述的一种用于加固深厚软黏土的微生物注浆装置，其特征是，所述过滤装置由无纺布层以及透水石层组成，通过螺栓固定。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于加固深厚软黏...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈育民，丁绚晨，张鑫磊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32