一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅及其应用的制作方法

本发明属于堤防扩建加固工程领域，具体地说，涉及一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅。

背景技术：

随着防洪要求的不断提高，需要对堤防工程进行加高培厚，而堤防加高培厚工程中新老堤防结合的处治不当，往往容易发生不均匀沉降、滑移、渗流、管涌等病害，直接导致堤防的防洪能力下降，因此，新老堤防的结合处治尤为重要。

目前治理新老堤防结合部大多参考路基扩建工程的经验，如在老堤防的坡面进行开挖台阶，有的同时在新老堤防结合处加上土工格栅，这种方法能够有效的防止新老堤防的差异沉降，但是路基的扩建工程大多处于地下水位以下，而堤防是一种专门的挡水建筑物，需要将洪水限制在行洪道内，必须防止渗流等灾害，对堤防扩工程的要求更加严格，新老堤防结合的密实程度十分关键，尤其是由于将土工格栅灌入老堤防内引起的缝隙填补不当很容易引起渗流等灾害，因此单纯套用路基扩建工程的经验存在一定的缺陷和不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅。

本发明的另一目的是提供利用所述新型土工格栅构筑的一种新老堤防结合部加固结构。

为了实现本发明目的，本发明的一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅，包括表面设有若干溢液孔的土工格栅，以及通过注液管向土工格栅内部灌注微生物混合溶液所形成的微生物胶结层。

所述土工格栅的直径为2-3cm，壁厚为5-10mm，所述溢液孔的孔径为1-2cm，孔间距为7-10cm。

本发明的土工格栅是由聚丙烯或高密度聚乙烯或高强聚酯纤维经热塑并成孔加工而成的一种三维立体的双向格栅。该格栅抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻，与土或碎石嵌锁力强。

所述微生物胶结层包括土颗粒和微生物混合溶液，所述微生物混合溶液包括菌液和营养液。其中，所述菌液为巴氏芽孢八叠球菌菌液。所述营养液由尿素和可溶性钙盐溶液组成。

优选地，菌液浓度为10⁸-10⁹cells/l。营养液是由体积比1:1的尿素和cacl2溶液组成的混合溶液，二者浓度相同，均为1-1.5mol/l。

本发明还提供所述新型土工格栅在堤防扩建加固中的应用。其是将所述土工格栅布设于新老堤防结合处的水平面上，且所述土工格栅的一端伸入老堤防堤身内，并向土工格栅中注入菌液和营养液，每次每平方米格栅注入菌液10-30l和营养液10-30l，分多次注入。优选每次每平方米格栅注入菌液和营养液均为20l。

本发明还提供一种新老堤防结合部加固结构，包括在老堤防背水坡面上开挖台阶，与每一级台阶水平高度一致填筑的新堤防土料结构以及在每一级台阶水平面上铺设的所述新型土工格栅，其中，所述土工格栅的一端伸入老堤防堤身内。

在现场施工时，具体工作过程可按如下步骤进行：

1、平整场地，并勘察现场，根据现场资料和加高培厚尺寸确定土工格栅使用量及贯入老堤防的深度。

2、开挖台阶，并设置施工工作井，布置钻机机械，该机械能够将土工格栅贯入老堤防，并将钻出的土输送出来。

3、按设计方案铺设土工格栅，填筑新堤防土料，分层碾压至设计压实度。

4、配制并分别向土工格栅中注入菌液和营养液，每次每平方米格栅注入菌液和营养液均为20l，分多次注入，每次注入间隔30min左右。

5、注液完毕后，清理现场，回填工作井。

本发明采用一种新型的土工格栅，该格栅是一种高强度、耐腐蚀、表面摩擦系数较大的双向土工格栅，其可通过至少一个注液管向其内部灌注液体，表面有溢液孔，可以均匀地将液体漫溢到土体表面。在新老堤防结合面铺设这种新型的土工格栅，并且贯入老堤防一定深度，通过这种新型的土工格栅，分别注入微生物菌液和营养液，使液体均匀的分布在与土工格栅接触的土体表面。

本发明所采用的微生物为巴氏芽孢八叠球菌(购于中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号1.3687)，培养基为yeastextract20g/l,nh4cl10g/l，mnso410mg/l，nicl624mg/l，用naoh调ph至7.5-8.5。营养液为cacl2溶液和尿素溶液，菌体在新陈代谢过程中产生大量脲酶，该脲酶能够水解尿素产生co3^2-离子；由于该细菌细胞壁的特殊结构，细菌表面带负电荷，细菌细胞吸附到土体颗粒表面，当孔隙环境中含有一定浓度钙离子时，钙离子会被细胞吸附，从而以细胞为晶核，在细菌周围会生成碳酸钙晶体的结晶核，碳酸钙晶体结晶核同细菌及其产生的胶性分泌物形成一层密实的胶结层，强度可达20mpa左右，同时这种胶结层的渗透系数比较低，比常规土体的渗透系数低3～4倍，能够起到很好的防渗效果。反应方程式如下：

cell+土颗粒→cell-土颗粒

cell-土颗粒+ca²⁺→cell-土颗粒-ca²⁺

cell-土颗粒-ca²⁺+co3^2-→cell-土颗粒-caco3

本发明提供了一种内部能注液的新型土工格栅，结合土工格栅和微生物矿化原理，处治因新老堤防结合不当造成的均匀沉降、滑移、渗流、管涌等问题。微生物混合菌液可将土工格栅与新堤老堤结合密实，有效地填充因贯入土工格栅给老堤防造成的缝隙，增强土工格栅的抵抗不均匀沉降的作用，同时微生物矿化生成的胶结层还能够起到防渗的作用；其取代了水泥等胶凝材料的使用，减少了co2的排放量，避免温室效应的加剧。

微生物矿化是自然界中普遍存在的一种现象，土体中的某些微生物也能够利用自身的新陈代谢活动生成多种矿物结晶。由于碳酸钙是自然界中分布最广的一种碳酸盐，且性质较为稳定，具有较强的强度和耐久性。同时，本发明所选用的微生物菌种是从土壤中提取的无害、非致病菌，相对更安全；另外，利用原位固有的细菌，通过原位培养的方法加以增殖，使微生物反应的速率达到工程的需要。

新老堤防结合面在土工格栅和微生物菌液的共同作用下，土工格栅主要承担减弱新老堤防差异沉降的发生，微生物混合菌液产生的胶结层能够防止结合面发生渗流问题，同时还能填充因土工格栅贯入老堤防产生的缝隙，能够使土工格栅与土体结合的更紧密。

本发明具有以下优点：

(一)本发明提供了一种能够注浆的土工格栅，不需在土工格栅上在绑扎注浆管，施工操作简便。

(二)通过注入混合菌液，发生反应产生密实的胶结层，能够填充因贯穿到老堤防内部而产生的缝隙，并且能够使土工格栅与新堤老堤咬合紧密。

(三)对比注入混凝土等胶凝材料或者化学高聚物等，避免其对周围土体及植被的侵蚀，同时还能减少co2排放量，减小温室效应的加剧，生态环保。

(四)混合菌液产生的胶结层，可以增强土工格栅的抵抗不均匀沉降的作用，还能够起到防渗的作用。

(五)使用该新型土工格栅对新老堤防进行加筋后，能够增大堤防的安全系数，进而可减小堤防断面，节约土地。

附图说明

图1为本发明实施例1中土工格栅的俯视图。

图2为本发明实施例2中新老堤防结合部加固结构的横截面图。

图中，1-土工格栅，2-溢液孔，3-注液管，4-老堤防，5-新型土工格栅及微生物胶结层，6-新堤防土料结构(加高培厚部分)，7-地基(堤身)，8-水位。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”等指示的方位或状态关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅

如图1和图2所示，本实施例提供的一种用于新老堤防结合部的新型土工格栅，包括表面设有若干溢液孔3的土工格栅1，以及通过注液管3向土工格栅内部灌注微生物混合溶液所形成的微生物胶结层。

所述土工格栅是由聚丙烯或高密度聚乙烯或高强聚酯纤维经热塑并成孔加工而成的一种三维立体的双向格栅。该格栅抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻，与土或碎石嵌锁力强。其可通过一个注液管向其内部灌注液体，表面有溢液孔，可以均匀地将液体漫溢到土体表面。所述土工格栅的直径为3cm，壁厚为10mm，所述溢液孔的孔径为2cm，孔间距为10cm。

所述微生物胶结层包括土颗粒和微生物混合溶液，所述微生物混合溶液包括菌液和营养液。其中，所述菌液为巴氏芽孢八叠球菌菌液，菌液浓度为5×10⁸cells/l。所述营养液是由体积比1:1的尿素和cacl2溶液组成的混合溶液，二者浓度均为1mol/l。

实施例2一种新老堤防结合部加固结构

本实施例提供的新老堤防结合部加固结构(图2)，包括在老堤防4背水坡面上开挖台阶，与每一级台阶水平高度一致填筑的新堤防土料结构6以及在每一级台阶水平面上铺设的实施例1的土工格栅，其中，所述土工格栅的一端伸入老堤防堤身内。

在现场施工时，具体工作过程如下：

1、平整场地，并勘察现场，根据现场资料和加高培厚尺寸确定土工格栅使用量及贯入老堤防的深度。

2、开挖台阶，并设置施工工作井，布置钻机机械，该机械能够将土工格栅贯入老堤防，并将钻出的土输送出来。

3、按设计方案铺设土工格栅，填筑新堤防土料，分层碾压至设计压实度。

4、配制并分别向土工格栅中注入菌液和营养液，每次每平方米格栅注入菌液和营养液均为20l，分5次注入，每次注入间隔30min左右。

5、注液完毕后，清理现场，回填工作井。

本发明提供了一种能够注液的土工格栅，铺设到新老堤防结合处，并伸入老堤防；通过向土工格栅注入混合菌液，发生反应产生密实的胶结层，能够填充因贯穿到老堤防内部而产生的缝隙，并且能够使土工格栅与新堤老堤咬合紧密，增强土工格栅抵抗不均匀沉降的作用，还能够起到防渗的作用。本发明无需在土工格栅上在绑扎注浆管，施工操作简便，对比注入水泥等胶凝材料或者化学高聚物等，生态环保，节能减排。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。