利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，其特征在于，包括以下步骤：在软土地基上标记钻孔位置并对应开设桩孔，向桩孔中放入外桩管；将菌液和尿素溶液混合均匀后加入氯化钙溶液，得到胶结溶液；向胶结溶液中加入粗盐颗粒，得混合浆液；将混合浆液灌注至外桩管中，至与软土地基表面平齐，待混合浆液固化后拔出外桩管，形成粗盐颗粒桩体；在软土地基表面由下至上铺设粗盐颗粒垫层、砂垫层，在砂垫层顶部施加预压荷载。本发明专利技术的方法利用粗盐颗粒作为桩体，可有效提高软土地基排水效率，并利用微生物固化粗盐颗粒，有效提高粗盐颗粒桩体的力学承载性能。粗盐颗粒桩体的力学承载性能。粗盐颗粒桩体的力学承载性能。

【技术实现步骤摘要】
利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法


[0001]本专利技术涉及地基处理
更具体地说，本专利技术涉及一种利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法。

技术介绍

[0002]软土地基是指主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭土以及松散砂等土层构成，地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且易发生沉降的地基。软土地基的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。软土地基中的孔隙水包括微孔隙水和大空隙水，大孔隙水一般为自由水，荷载作用下易于排出，而微孔隙水一般以结合水膜的形式存在，物理作用下较难快速排出。
[0003]现有技术中针对软土地基的处理方法主要是通过换填、夯实、挤密、排水、加筋等方法对地基进行加固，改良地基土的工程特性。排水固结法是软土地基处理的一种常用方法，在软土地基中预置散体材料桩，然后在软土地基表面堆载预压，利用散体材料形成的桩体与桩间土体通过上覆垫层共同承载形成复合地基，散体材料桩既充当加固体又作为排水体而发挥作用。但散体材料桩由散体颗粒组成，颗粒间并没有胶结力存在，桩体在承受竖向荷载作用后产生径向变形，并引起桩周土产生被动抗力。而软土地基桩周土的抗力较低，不能给桩体提供足够的径向约束力，桩体就会产生鼓胀破坏，制约了复合地基的加固效果。施工过程中常会向散体材料桩中注入固化液，例如水泥、凝胶材料等，但这些固化成份会影响桩体排水效果，且会对土壤造成污染。
[0004]微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术作为地基处理的新兴技术，具有施工扰动小、灌注压力低、渗透性强、反应速率和胶结强度可控等优势，同时所用的灌浆材料与传统胶凝材料相比，具有低能耗、低污染和低排放等特点，是一种对环境友好的技术。MICP技术是利用产脲酶的微生物分解尿素产生的碳酸根离子与钙离子反应最终生成碳酸钙沉淀的过程，利用MICP技术析出的具有胶结作用的碳酸钙沉淀来填充散体颗粒间空隙并胶结相邻的颗粒,使散体颗粒黏结固化，从而提高其力学性能。
[0005]现有的软土地基处理方法大多为利用砂桩排水固结法，并利用微生物固化砂桩以提高砂桩的力学承载能力，但利用砂桩排水仅为物理作用上使软土地基中的自由水排出，并且微生物固化后的砂桩孔隙率相应降低，排水速率相应变慢，微生物固化砂桩对软土地基的排水效率仍相对较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术提供一种利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法利用粗盐颗粒作为桩体，可有效提高软土地基排水效率，并利用微生物固化粗盐颗粒，有效提高粗盐颗粒桩体的力学承载性能。
[0007]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，包括以下步骤：
[0008]在软土地基上标记钻孔位置并对应开设桩孔，向桩孔中放入外桩管；
[0009]将菌液和尿素溶液搅拌混合均匀后加入氯化钙溶液，继续搅拌，得到胶结溶液；
[0010]向胶结溶液中加入粗盐颗粒，搅拌均匀后得混合浆液；
[0011]将混合浆液灌注至外桩管中，至与软土地基表面平齐，待混合浆液固化后拔出外桩管，形成粗盐颗粒桩体；
[0012]在软土地基表面由下至上铺设粗盐颗粒垫层、砂垫层，在砂垫层顶部施加预压荷载，使软土地基中的孔隙水沿粗盐颗粒桩体排出，其中，粗盐颗粒垫层覆盖粗盐颗粒桩体。
[0013]优选的是，所述外桩管中同轴设有内桩管，将混合浆液灌注至外桩管中，至与软土地基表面平齐后，向内桩管中灌注粗盐颗粒，至与软土地基表面平齐，待混合浆液固化后拔出外桩管和内桩管。
[0014]优选的是，所述内桩管与外桩管的直径比为1：(3～5)。
[0015]优选的是，所述砂垫层铺设完毕后向其表面喷洒菌液与尿素溶液的混合液，再喷洒氯化钙溶液。
[0016]优选的是，所述菌液中的细菌为能够产生脲酶的细菌，包括巴氏生孢八叠球菌、巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌中的一种或多种。
[0017]优选的是，所述菌液浓度OD
600
＝1.5～1.8、所述尿素溶液浓度为0.30mol/L～1.00mol/L、所述氯化钙溶液浓度为0.10mol/L～0.50mol/L。
[0018]优选的是，所述菌液、尿素溶液、氯化钙溶液体积比为1：1：(0.5～1)。
[0019]优选的是，所述菌液、尿素溶液、氯化钙溶液混合的温度为20℃～35℃，所述菌液和尿素溶液混合搅拌时间为20min～30min，加入氯化钙溶液后混合搅拌时间为20min～30min，加入粗盐颗粒后混合拌合时间为5min～15min。
[0020]优选的是，所述粗盐颗粒垫层的厚度为5～20cm。
[0021]优选的是，所述砂垫层厚度为30～60cm。
[0022]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0023]1、与传统的微生物固化砂桩相比，本专利技术用微生物固化的粗盐颗粒作为软土地基的桩体材料，利用粗盐颗粒的电离作用，吸引软土地基中的孔隙水朝着高浓度的粗盐颗粒一侧快速移动，再利用软土地基表面的堆载预压作用，促使软土地基中的孔隙水沿粗盐颗粒桩体内孔隙排出地面，从而达到提高软土地基排水速率的效果。
[0024]2、优选以微生物固化的粗盐颗粒作为桩壁，以粗盐颗粒作为桩芯，形成由软土地基层、微生物固化的粗盐颗粒桩壁、粗盐颗粒桩芯构成的浓度由低到高的浓度分布，促使部分孔隙水渗入到粗盐颗粒桩芯中，并由于粗盐颗粒桩芯的粗盐颗粒之间孔隙更大，作为孔隙水排出的快速通道，可有效提高软土地基中孔隙水的排出速率。
[0025]2、与传统的多次注浆、循环注浆方法相比，本专利技术利用一次混合注浆的方式，即首先使菌液、尿素溶液、氯化钙溶液混合形成胶结溶液，然后与粗盐颗粒混合均匀后再注入桩孔中，使微生物固化产生的胶结液均匀覆盖在粗盐颗粒表面，以使灌注后的粗盐颗粒能够均匀固结，以提高粗盐颗粒桩体的力学承载性能，并且均匀的粗盐颗粒固化结构有利于软土地基中水分顺利排出。
[0026]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0027]图1为本专利技术利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法的其中一个方案的桩孔结构示意图；
[0028]图2为本专利技术利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法的其中一个方案的堆载预压结构示意图。
[0029]图3为本专利技术利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法的另一个方案的桩孔结构示意图；
[0030]图4为本专利技术利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法的另一个方案的堆载预压结构示意图。
[0031]附图标记说明：1
‑
排水沟；2
‑
软土地基；3
‑
外桩管；4
‑
粗盐颗粒桩体；5
‑
粗盐颗粒垫层；6
‑
砂垫层；7
‑
预压荷载。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，其特征在于，包括以下步骤：在软土地基上标记钻孔位置并对应开设桩孔，向桩孔中放入外桩管；将菌液和尿素溶液搅拌混合均匀后加入氯化钙溶液，继续搅拌，得到胶结溶液；向胶结溶液中加入粗盐颗粒，搅拌均匀后得混合浆液；将混合浆液灌注至外桩管中，至与软土地基表面平齐，待混合浆液固化后拔出外桩管，形成粗盐颗粒桩体；在软土地基表面由下至上铺设粗盐颗粒垫层、砂垫层，在砂垫层顶部施加预压荷载，使软土地基中的孔隙水沿粗盐颗粒桩体排出，其中，粗盐颗粒垫层覆盖粗盐颗粒桩体。2.根据权利要求1所述的利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，其特征在于，所述外桩管中同轴设有内桩管，将混合浆液灌注至外桩管中，至与软土地基表面平齐后，向内桩管中灌注粗盐颗粒，至与软土地基表面平齐，待混合浆液固化后拔出外桩管和内桩管。3.根据权利要求2所述的利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，其特征在于，所述内桩管与外桩管的直径比为1：(3～5)。4.根据权利要求1所述的利用微生物固化盐桩处理软土地基的方法，其特征在于，所述砂垫层铺设完毕后向其表面喷洒菌液与尿素溶液的混合液，再喷洒氯化钙溶液。5.根据权利要求1所述的利用微生物固化盐桩处理软土地基...

【专利技术属性】
技术研发人员：章定文，罗志刚，贾其军，
申请(专利权)人：中国路桥工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：