[发明专利]一种在超软地基表面进行的微生物固化结壳方法及配套装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程、港口或航道工程以及水利工程等方面的地基处理技术领域，涉及一种微生物固化结壳方法及配套装置，尤其涉及一种在超软地基表面进行的微生物固化结壳方法及配套装置。

背景技术

沿海城市经济飞速发展，人口迅速扩张，沿海城市对土地的需求量日益迫切。为了解决“人多地少”的情况，很多沿海城市开始大规模围海造陆。围海造陆是在原状软土上吹填淤泥形成一定厚度的超软吹填土地基，该超软吹填地基含水量极高，承载力极低，无法直接构筑排水砂垫层、施插塑料排水板等对超软地基进行排水固结处理。传统的吹填土地基处理方法主要包括：(1)超软地基吹填完成后，将其自然晾晒1～2年，通过自然蒸发、自重固结至一定强度的软土地基，之后再进行施插竖向塑料排水板、布置水平排水系统等进行抽真空预压，进行排水固结处理；(2)在超软地基表面铺设数层的筋笆、竹笆等材料以提高地基承载力，然后填筑一定厚度的砂石材料作为后续进行机械施插竖向塑料排水板的持力层；(3)通过人工直接在超软上施插竖向塑料排水板、布置水平排水系统等进行抽真空预压等，将超软吹填地基表层固化形成硬壳层后，再采用机械施插排水板固化深层吹填地基。

传统围海造陆工艺主要存在以下缺陷和不足：方法(1)的施工效率极低，施工工期非常长；方法(2)使用了大量的砂石材料,施工成本高，造成资源浪费严重且无法形成硬壳层，施工实践表明该方法的加固效果差，易出现严重的挤淤现象，施工危险性高、处理后的地基不均匀现象严重，工后沉降及差异沉降大；方法(3)在大多情况下施工机械无法进入吹填区域，后期地基处理所需的承载排水垫层的铺筑和塑料排水板的安设几乎完全依赖于人工，身陷半米在“沼泽地”中举步维艰的场景随时可见，施工速度缓慢，几乎无机械化可言，施工效率低且难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在超软地基表面微生物固化结壳方法及成套技术，通过微生物固化技术在超软地基表面快速固化形成具备较高承载力的硬壳层，进而为进行机械施插竖向塑料排水板、抽真空堆载预压等提供有力条件，该方法能够极大地缩短施工工期，减少砂石材料用量，并有效提高地基承载力。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种在超软地基表面进行的微生物固化结壳方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)在超软地基表面铺设具备承载力的临时作业平台，并在临时作业平台上铺设0.5-0.8m厚的中粗砂加筋垫层；所述临时作业平台包括由下至上依次铺设在超软地基表面上的第一无纺土工布、竹笆、三向土工格栅以及第二无纺土工布；

2)在临时作业平台上的中粗砂加筋垫层表面布置微生物灌浆喷淋系统；所述微生物灌浆喷淋系统包括铺设在中粗砂加筋垫层表面的水平喷淋管以及与水平喷淋管相连的喷淋压力系统；

3)通过微生物灌浆喷淋系统在中粗砂加筋垫层表面先喷淋纯细菌液，之后立刻喷淋掺有盐溶液的混合菌液，菌液喷淋完毕后静置6-8小时；所述纯细菌液是在NH₄-YE液体培养基中培养完成后未添加其他物质的巴氏芽孢杆菌液；所述NH₄-YE液体培养基中各组分含量如下：20g/L的酵母提取物，10g/L的(NH₄)₂SO₄，0.13mol/L的Tris缓冲液；所述NH₄-YE液体培养基的pH＝9.0；所述掺有盐溶液的混合菌液是在巴氏芽孢杆菌液中掺入浓度为0.5mol/L氯化钙溶液的菌液；所述氯化钙溶液的体积为纯细菌液体积的1/10；

4)通过微生物灌浆喷淋系统在中粗砂加筋垫层表面喷淋胶结液，将中粗砂加筋垫层固化结壳形成硬壳层；所述胶结液是摩尔比为1:1的尿素和氯化钙的混合液；所述胶结液的浓度为0.5mol/L。

作为优选，本发明所采用的中粗砂加筋垫层中沿垫层高度方向等间距布置1-2层筋材；所述筋材是双向土工格栅或三向土工格栅；所述筋材的伸长率为0.5％时的抗拉强度不小于150kN/m。

作为优选，本发明所采用的纯菌液以及掺有盐溶液的混合菌液的喷淋速率均是5ml/min；所述纯菌液以及掺有盐溶液的混合菌液的喷淋时间均是不间断连续喷淋2-3小时；所述胶结液的喷淋速率是10ml/min；所述胶结液的喷淋时间是不间断连续喷淋6-8天；所述固化结壳形成的硬壳层不排水抗剪强度不低于500kPa。

作为优选，本发明所采用的在超软地基表面进行的微生物固化结壳方法在步骤4)之后还包括：