一种微生物固土cfg桩复合地基及施工方法

一种微生物固土cfg桩复合地基及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微生物固土 CFG粧复合地基及施工方法，属于建筑施工技术领域。
【背景技术】
[0002]CFG粧复合地基以其成粧设备简单、施工方便、适用性广等优点而广泛应用于砂土、粉土、淤泥质土地基，同时由于单粧承载力低、粧身离析、夹泥、缩径以及机械开挖造成的粧身断裂等质量问题而影响其工作性能，而微生物注浆作为地基处理的新兴技术，具有施工扰动小、灌注压力低、扩散距离远、施工周期短和生态相容性好等优势，同时所用的灌浆材料与传统胶凝材料相比，也有低能耗、低污染和低排放等特点，作为一种可持续发展的土体加固新方法，具有广泛的应用前景，并日益引起岩土工程界的重视并开始在工程中应用。
[0003]现有技术一的技术方案
一种CFG粧的施工工艺[吴良斌.一种CFG粧的施工工艺.发明专利.授权公告号CN102839656A.20121226]，其实现方法为:将粧管打至设计深度，并将与粧径相适配的袋子的上部套设在输送栗的栗管上，通过输送栗往袋子内灌注粧体材料至设计粧顶，然后将粧管提起，同时向袋子中补充粧体材料至设计粧顶成粧。
[0004]现有技术一的缺点
采用袋子约束粧体材料成粧，粧周土体并未加固，粧间土承载力没有提高，此外，由于是挤土成粧，当粧管提起后，极易造成粧身缩径、甚至断粧，严重影响单粧承载力。
[0005]现有技术二的技术方案
一种新型非取土 CFG粧的施工方法[马春根，曹开伟，熊小林，谢日辉，沈佳.一种新型非取土 CFG粧的施工方法.发明专利.授权公告号CN104846812A.20150819]，其实现方法为:将非取土钻至预定粧孔深度后，提起分层挤土钻杆30cm，开启混凝土栗向粧孔底部压混凝土，同时慢速顺时针旋转并提起分层挤土钻杆直至压灌到设计粧顶标高，完成粧体施工。
[0006]现有技术二的缺点
采去分层、多次注入混凝土，粧周土体并未加固，粧间土承载力没有提高，此外，对于软硬土层交界处拔管速度不加控制，或者粧管内混凝土投入较少或成粧过程多次加料，极易造成粧身缩径、夹泥，甚至断粧，严重影响单粧承载力。

【发明内容】

[0007]技术问题:本发明的目的是克服当前CFG粧复合地基在砂土、粉土、淤泥质土地基施工过程中出现粧身离析、夹泥、缩径、断粧等质量问题，使粧的承载力难以有效发挥，发明了一种微生物固土 CFG粧复合地基，提供了一种利用微生物菌液和胶结溶液交替渗入粧周地基，并发生反应产生碳酸钙结晶，胶结松散的砂土或粉土，对粧周地基进行加固，防止在拔管过程中出现缩径、断粧、夹泥等质量问题，此外被加固土体能与粧联合承载，有效提高单粧承载力的新技术。
[0008]技术方案:本发明的原理为:首先通过振动或锤击方式将表面带有供注浆孔洞的粧管4压入地基6，在粧管4压入地基6过程中，将微生物菌液注入粧管4，并始终保持粧管4内微生物菌液液面高出地面2?4m与地下水产生水头差，使微生物菌液向粧管4周围的地基6 土中扩散，利用细菌在繁殖过程中产生大量粘稠液体并吸附于土体颗粒之上，形成多细胞聚合物EPSExtra — cellular polymeric substances，然后将粧管4内的微生物菌液抽出后，迅速将胶结溶液注入粧管4，并与已渗入管周土体的微生物菌液发生反应产生碳酸钙结晶，胶结松散的砂土或粉土，提高管周土体的强度，然后抽出胶结溶液，用导管从粧管底部开始迅速灌注水泥粉煤灰碎石，边灌注边拔粧管4，形成CFG粧，最后在地表铺设30cm厚粗砂或碎石垫层12形成CFG粧复合地基。
[0009]一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的CFG粧复合地基由微生物固化土 11、CFG芯粧10、垫层12和地基6组成，其中，微生物固化土 11是由微生物菌液和胶结溶液反应产生的碳酸钙结晶及胶结松散的砂土或粉土固化而成。
[0010]所述的一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的微生物菌液是由巴氏芽孢杆菌
S.pasteurii及培养液组成，其中，每1L培养液中含有胰蛋白胨15.0g、大豆蛋白胨5.0g、氯化钠5.0g以及尿素20.0g，调节微生物菌液的pH值为7.3，以适宜微生物菌生长。
[0011]所述的一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的胶结溶液为氯化钙水溶液，其中，氯化钙水溶液浓度应根据地基6的砂粒粒径大小来合理确定，控制胶结溶液中氯化钙的浓度为 0.10mol/L ?1.00mol/L，尿素的浓度为 0.10mol/L ?1.00mol/L。
[0012]一种微生物固土 CFG粧复合地基的施工方法，该施工方法步骤如下:
a.首先通过振动或锤击的方式将表面带有供注浆孔洞的粧管4压入地基6;
b.在粧管4压入地基6的同时，打开双向栗9，通过注浆管14将微生物菌液注入粧管4，并始终保持粧管4内微生物菌液液面高出地面2-4m与地下水产生水头差，使微生物菌液向粧管4周围的地基6 土中扩散，并吸附于土体颗粒之上，然后打开双向栗9，通过抽浆管13将粧管4内的微生物菌液抽出，注入微生物菌液储液池7，抽出的微生物菌液可以循环使用，提高微生物菌液的利用率；
c.当微生物菌液抽取完毕后，打开双向栗9，通过注浆管14迅速将胶结溶液注入粧管4，利用粧管4内胶结溶液液面高出地面2-4m与地下水产生水头差，使胶结溶液向粧管4周围的地基6扩散，并与已渗入管周土体的微生物菌液发生反应产生碳酸钙结晶，胶结松散的砂土或粉土，提高粧周土体的强度，然后打开双向栗9，通过抽浆管13将粧管4内的胶结溶液抽出注入胶结溶液储液池8，抽出的胶结溶液可以循环使用，提高胶结溶液的利用率；
d.重复步骤b、c直至粧周土满足加固要求；
e.利用导管从粧管4底部开始迅速灌注水泥粉煤灰碎石，边灌注边拔粧管4，形成CFG
粧；
f.最后在地表铺设30cm厚粗砂或碎石垫层12形成CFG粧复合地基。
[0013]所述的一种微生物固土 CFG粧复合地基的施工方法，步骤b、c中所述的微生物菌液和胶结溶液是在水头差作用下自由向粧管4周围地基6扩散，或者通过加压方式向粧管4周围地基6扩散。
[0014]有益效果:其一，微生物菌液和胶结溶液发生反应产生碳酸钙胶结松散的砂土或粉土，对粧周地基进行胶结固化，提高粧周地基土强度，防止在拔管过程中出现缩颈、断粧、夹泥等质量问题；其二，成粧后粧身混凝土与胶结固化的粧周土联合承载，提高单粧承载力；其三，注入的微生物菌液和胶结溶液能够循环使用，提高材料的利用率，节能减排、降低工程造价；其四，微生物固土材料施工周期短，具有环保与生态相容性。
【附图说明】
[0015]图1是微生物固土 CFG粧复合地基示意图，
图2 —种微生物固土 CFG粧复合地基及施工方法施工过程示意图，
图a是沉管示意图，
图b是微生物菌液循环扩散渗入地基示意图，
图c是胶结溶液循环扩散渗入地基示意图，
附图标记:1.枕木；2.沉管灌注机；3.粧锤；4.粧管；5.预制粧靴；6.地基；7.微生物菌液储液池；8.胶结溶液储液池；9.压力栗；10.CFG芯粧；11.微生物固化土 ；12.垫层；13.抽浆管；14.注浆管。
【具体实施方式】
[0016]实施例1 一种微生物固土 CFG粧复合地基及施工方法
一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的CFG粧复合地基由微生物固化土 11、CFG芯粧10、垫层12和地基6组成，其中，微生物固化土 11是由微生物菌液和胶结溶液反应产生的碳酸钙结晶及胶结松散的砂土或粉土固化而成。
[0017]所述的一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的微生物菌液是由巴氏芽孢杆菌
S.pasteurii及培养液组成，其中，每1L培养液中含有胰蛋白胨15.0g、大豆蛋白胨5.0g、氯化钠5.0g以及尿素20.0g，调节微生物菌液的pH值为7.3，以适宜微生物菌生长。
[0018]所述的一种微生物固土 CFG粧复合地基，所述的胶结溶液为氯化钙水溶液，其中，氯化钙水溶液浓度应根据地基6的砂粒粒径大小来合理确定，控制胶结溶液中氯化钙的浓度为1.00mol/L，尿素的浓度为1.00mol/Lo
[0019]在本例中，一种微生物固土 CFG粧复合地基的施工方法用于砂土地基如图2所示，该施工方法步骤如下:
a.首先通过振动或锤击方式将表面带有供注浆孔洞的粧管4压入砂土地基6;
b.在粧管4压入砂土地基6的同时，打开压力栗9，通过注浆管14将预先培养的微生物菌液注入粧管4，并始终保持粧管4内微生物菌液液面高出地面2-4m与地下水产生水头差，使微生物菌液向粧管4周围的砂土地基6 土中扩散，并吸附于土体颗粒之上，静置30分钟后，打开压力栗9，通过抽浆管13将粧管4内的微生物菌液抽出注入微生物菌液储液池7，抽出的微生物菌液可以循环使用，提高微生物菌液的利用率；
c.当微生物菌液抽取完毕后，迅速打开压力栗9，通过注浆管14将配置的胶结溶液注入粧管4，其中氯化钙的浓度为1.00mol/L，尿素的浓度为1.00mol/L，利用粧管4内胶结溶液液面高出地面2-4m与地下水产生水头差，使胶结溶液向粧管4周围的砂土地基6扩散，并与