[发明专利]用于软土固化的微生物交替注浆装置及使用方法

说明书

本发明公开了用于软土固化的微生物交替注浆装置及使用方法，包括吸气管，在吸气管的外壁上开有多个吸气孔，注浆管与吸气管通过隔板连接成一个固化管路，在固化管路的下段外壁上包裹有无纺布，注浆管上端与浆液罐连通，吸气管上端与水气分离器、真空泵连接，在固化管路下端设有接头，接头中部设有流道，在接头下端连接有下压块，在下压块上设有多个喷浆通道。通过注浆装置交替注浆，能够大幅度降低浆液用量的同时，快速实现土体的大面积注浆固化，并且在土体进行注浆加固完成后注浆装置同时启动真空泵，将反应生成的高浓度NH₄Cl抽出并装入特定容器内送往污水处理厂进行处理，能够防止土壤和地下水被污染。

技术领域

本发明涉及土体工程固化防渗技术领域，具体提供一种能够适用于岩土工程土体的采用真空注浆工艺的微生物固化装置。

背景技术

近年来随着微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术的逐步兴起，微生物诱导土体固化以其独具低能微扰、生态环保等优势成为工程土体加固研究热点。目前MICP的主流方式为巴士芽孢杆菌产生脲酶诱导尿素水解，原因在于该方式机制简单，反应过程容易控制，而且在短时间内能够产生大量的CaCO₃。具体操作为向土体中灌注菌液以及胶结溶液（尿素和CaCl₂的混合液），使微生物诱导形成的碳酸钙沉积在土颗粒间，从而将松散颗粒胶结起来，使土体地基得到加固。

然而目前传统的采用MICP技术加固土体的注浆工艺存在很大缺陷，如注浆压力过高会造成地层结构破坏、地面开裂以及土体隆起等问题；注浆压力过低，胶结溶液运移速率过慢会导致注浆口附近的碳酸钙过早沉淀堵住注浆口，致使后续胶结溶液无法深入，注浆效果不明显，达不到地层加固的目的；当土层中含水量较多时，土体具有孔隙比大、透水性差、压缩性大、强度及承载力低等特点。

发明内容

本发明目的在于提供用于软土固化的微生物交替注浆装置及使用方法，解决了孔隙水的存在会导致注入的菌液和胶结溶液顺着薄弱土层产生的通道溢出而无法达到加固效果的缺陷。

本发明通过下述技术方案实现：

用于软土固化的微生物交替注浆装置，包括两端封闭的吸气管，沿所述吸气管的周向在其下段外圆周壁上开有多个吸气孔，还包括与所述吸气管轴线平行的注浆管，注浆管与吸气管通过隔板连接成一个固化管路，且隔板的下端面、注浆管的下端端面以及吸气管下端面齐平，在固化管路的上段外壁上由上至下依次套设有螺母、垫块以及止浆塞，在固化管路的下段外壁上包裹有无纺布，止浆塞外径与注浆孔的内径相同；注浆管上端与浆液罐连通，吸气管上端与水气分离器、真空泵连接，在所述固化管路下端设有接头，接头中部设有与所述注浆管内部连通的流道，在接头下端连接有呈锥形的下压块，在所述下压块上设有多个与流道连通的喷浆通道。

针对传统的采用MICP技术加固土体的注浆工艺存在很大缺陷，如注浆压力过高会造成地层结构破坏、地面开裂以及土体隆起等问题；注浆压力过低，胶结溶液运移速率过慢会导致注浆口附近的碳酸钙过早沉淀堵住注浆口，致使后续胶结溶液无法深入，注浆效果不明显，申请人设计出一种注浆装置，采用真空负压环境下进行低压注浆，在土体含水量较低时边吸边注，能有效减少土壤中空气和水分对浆液运移的阻碍；当土体含水量较高时，先抽水再注入能有效减少注入的菌液和胶结溶液溢出，加快浆液运移速率，提高注浆效率，在真空负压辅助下使得土体中原有阻碍浆液前进的空气和水被清除，菌液与土壤颗粒接触更多，确保了土体的固化效果；本技术方案中采用交替吸注的方式，当水气分离器排出浆液时，说明浆液分布较完善可停止注浆，极大地降低了浆液的耗用量。