[发明专利]一种微生物超声注浆加固地基的装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种微生物超声注浆加固地基的装置及其施工方法。该装置包括注浆管，注浆管上侧连接有超声波聚能器，超声波聚能器包括超声波变幅器和超声波换能器，超声波换能器与超声波变幅器和注浆管的上端分别连接，注浆孔的底部设有脉冲发生器，注浆管一侧的地面上设有超声波传感器，超声波传感器与示波器连接，注浆管的上端与进浆管连接，进浆管通过注浆泵与两个进浆桶连接，两个进浆桶分别装有菌液和胶结溶液。本发明可提高加固均匀性，可以对更深层土体进行加固，浆液可以从管壁有孔的注浆管协同超声波作用向四周扩散，加固范围更大，整体性更高，保证加固的均匀性，适用土体类型广泛。

技术领域

本发明涉及注浆加固地基技术领域，具体涉及一种微生物超声注浆加固地基的装置及其施工方法。

背景技术

微生物灌浆加固技术是近些年来一种新型地基加固方法，它通过向土体中灌入微生物菌液和营养盐，利用微生物矿化作用在土颗粒间快速凝胶成碳酸钙晶体，从而增强土体的力学性质，提高土体的强度及刚度。相比于传统水泥浆和普通化学浆液，此技术具有能耗低、污染少、生态环保等优点。

2010年荷兰代尔夫特理工大学首次将微生物灌浆加固技术用于现场砂砾土层的稳固工程中，成功地加固了地下砂砾土层来稳定水平定向钻孔，从而实现天然气管道的铺设。但是目前微生物灌浆加固技术多用于加固渗透性较高的砂砾土，并且大规模的工程应用较少。

该技术应用到实际工程中主要面对的问题有：在微生物灌浆加固地基时，由于土颗粒对微生物体吸附的不均匀和矿化反应的不均匀，导致微生物矿化生成的碳酸钙在土体各处分布也会不均匀；对于低渗透性土体，由于微生物与土体孔隙间的相容性以及溶液流动缓慢等问题，使得当前微生物灌浆技术在处理低渗透性土时效果不佳；微生物灌浆时溶液易残留在管壁，易造成注浆管堵塞；微生物加固是一个复杂的生物化学过程，需要对其加固过程及效果进行实时监测。

在本发明之前，专利“一种微生物循环注浆加固地基的方法（授权公告号CN105350517 B）”公开了一种微生物菌液与胶结溶液抽注结合、正反循环交替、流线正交的注浆新技术，该方法克服了浆液注入难、加固不均匀、加固有效半径小、浆液材料利用率低的问题，但是该方法操作复杂、能耗大，并且会对周边地下水产生一定的影响。专利“低渗透土体微生物加固超声雾化压入机械及其施工方法（申请公布号CN 110593249 A）”申请公开了一种用于微生物加固工程的低渗透土体微生物加固超声雾化压入机械及其施工方法，该方法将微生物固化浆液雾化加压后压入到加固的土体中，解决了低渗透性土体表层大面积施工的问题，提高了施工效率，但是该方法主要适用于浅层土体的加固，无法解决深厚土层的加固，并且无法对加固的效果进行监测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种微生物超声注浆加固地基的装置及其施工方法。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种微生物超声注浆加固地基的装置，包括用以插设在注浆孔中的注浆管，所述注浆管外露于注浆孔上侧的部分连接有超声波聚能器，所述超声波聚能器包括超声波变幅器和超声波换能器，所述超声波换能器与超声波变幅器和注浆管的上端分别连接，所述超声波换能器用以提供使注浆管振动的机械能，所述超声波变幅器用以调节超声波换能器的振动频率，所述注浆孔的底部设有脉冲发生器，所述注浆管一侧的地面上设有超声波传感器，所述超声波传感器与示波器连接，所述注浆管的上端与进浆管连接，所述进浆管通过注浆泵与进浆桶连接，所述进浆桶包括两个，两个进浆桶分别装有菌液和胶结溶液。

进一步的，所述进浆管为橡胶加压胶管。

进一步的，所述注浆管为不锈钢管，且其下段设有管壁孔。

进一步的，所述注浆管包括多节，多节注浆管依次轴向螺纹连接。

进一步的，所述超声波换能器螺纹连接在注浆管的外侧。

进一步的，所述进浆管上设有压力表。