一种加固治理液化砂土地基的方法
【专利摘要】本发明是一种加固治理液化砂土地基的方法，在砂土地基的待加固砂土层上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根进液管，若干根进液管的上端通过增压泵与加固液储池连通；若干根排水管的上端通过导管与真空泵相连；加固操作时：将加固液注入加固液储池，启动真空泵和增加泵，砂土地基中产生压力差，加固液通过进液管流入砂土地基中，并随着砂土地基中的水一起从排水管排出，这样反复操作直到加固完成。本发明通过使用微生物加固液对砂土地基进行加固，其加固液流动性好，能深入砂土地基内部，增加砂土地基密实度，提高地基抗液化强度；另外加固方法简单，加固的深度深，并且对周边环境及相邻建筑物影响小。
【专利说明】一种加固治理液化砂土地基的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种岩土工程领域的地基处理技术，特别涉及利用微生物矿化加固治理液化砂土地基的方法。
【背景技术】
[0002]砂土地基包括下卧层、待加固砂土层和上层覆土层，砂土的液化对构筑物的破坏是非常严重的，极易造成重大的损失。目前，对于可液化砂土地基的抗震处理方法主要有强夯法、振冲碎石粧法和挤密砂粧法等。而这些方法的使用均存在一定的局限性，如强夯法的影响深度有限，一般只能达到1m左右；而振动碎石粧法对环境影响较大，且地基处理成本较高。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法简单，操作方便的加固治理液化砂土地基的方法。
[0004]本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种加固治理液化砂土地基的方法，其特点是，在砂土地基的待加固砂土层上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根进液管，相邻两根进液管之间的距离为3-4m，处于待加固砂土层内的输液管的长度为10-20cm，处于待加固砂土层内的排水管距砂土地基下卧层上方的距离为20-30cm ;若干根进液管的上端通过导管与增压泵相连，增压泵与加固液储池连通；若干根排水管的上端通过导管与真空泵相连；加固操作时:将加固液注入加固液储池，启动真空泵和增加泵，砂土地基中产生压力差，加固液通过进液管流入砂土地基中，并随着砂土地基中的水一起从排水管排出，这样反复操作直到加固完成；最后拆除排水管和进液管上的导管，并用粗颗粒砂土将排水管和进液管填平。
[0005]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述若干根进液管排布成矩形、方形、菱形或三角形。
[0006]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述排水管和进液管均为PVC管，管内径为5cm，壁厚4_6mm。
[0007]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，进液管的底端装有直径为8-10cm的球状扩散头，球状扩散头上均匀设有若干出液孔，出液孔的直径为4-6_。
[0008]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，处于待加固砂土层内的排水管的管壁上设有若干进液孔，排水管下部的开孔率大于排水管上部的开孔率，所有进液孔的总面积小于排水管的截面面积，在排水管的外壁上设有覆盖若干进液孔的过滤膜。
[0009]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中:尿素的质量浓度为15_90g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为0.7-1.5:1，尿素细菌的浓度为108~101(1个/L ;且加固液的pH为5.0-7.0。
[0010]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
[0011 ] 本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述加固液中还含有质量浓度为5-75 g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
[0012]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述的营养物质选自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉汤粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
[0013]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述尿素细菌为巴氏生孢八叠球電 i Sporosarcina pasteurii) CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱杆菌(terrenus) CGMCC N0.1.7272。
[0014]本发明所涉及的菌株巴氏生孢八叠球菌(Sporosarcina pasteurii)保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏编号为CGMCC N0.1.3687 ;保藏单位地址:北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研宄所，电话:010-64807355。
[0015]本发明所涉及的菌株地尿素芽孢杆菌(Ureibacillus terrenus)保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心CGMCC，保藏编号为CGMCC N0.1.7272 ;保藏单位地址:北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研宄所，电话:010-64807355。
[0016]本发明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，加固液的制备步骤如下:
(1)将尿素细菌按常规方法培养后备用；
(2)在每升去离子水中加入0.25-1.5mol氯化钙或者硝酸钙、0.25-1.5mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；
(3)按尿素细菌的浓度为108~101CI个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。
[0017]尿素细菌的常规方法为先制备液体培养基，液体培养基的制备方法为，将20g酵母膏，1g硫酸铵溶入100ml去离子水中，然后用碱性缓冲液调整pH值至9.0，再高温高压灭菌。
[0018]然后进行细菌培养，方法为(I)接种:在培养管加入25ml培养液，用移液枪加入250ul菌种；(2)培养:放在摇床上摇匀40h ; (3)离心后倒掉废液，再加25ml培养基，摇匀。培养后浓度约为19个/ml (数量级，即1-9*)，细菌保存:4度冰箱保存。
[0019]在每升去离子水中加入1.0mol氯化钙或者硝酸钙、0.8mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；按尿素细菌的浓度为108~101(1个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。
[0020]加固液的工作原理:
细菌+Ca2+—细菌-Ca 2+(I)
细菌生活产生尿素酶
尿素酶催化 CO (NH2) 2 + 2H20 — C032_+ 2NH4+(2)
细困 _Ca2 + CO32 —细困 _CaC03(3)
生成的碳酸钙是以方解石为主，具有胶结性。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明通过使用微生物加固液对砂土地基进行加固，其加固液流动性好，能深入砂土地基内部，增加砂土地基密实度，提高地基抗液化强度；另外加固方法简单，加固的深度深，并且对周边环境及相邻建筑物影响小。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明一种堵漏结构示意图。
[0023]图2为排水管和进液管的布置示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
[0025]实施例1，一种加固治理液化砂土地基的方法，如图1和图2所示，在砂土地基的待加固砂土层7上采用钻孔方式埋入若干根排水管1，每根排水管I的四周埋有若干根进液管5，所述若干根进液管5排布成如图2所示的矩形。所述排水管I和进液管5均为PVC管，管内径为5cm，壁厚5mm。每根进液管5的底端装有直径为9cm的球状扩散头9，球状扩散头9上均匀设有若干出液孔，出液孔的直径为5mm。处于待加固砂土层7内的排水管I的管壁上设有若干进液孔，排水管I自上而下出液孔逐渐增多，孔径应根据砂土粒径进行相应设计，所有进液孔的总面积小于排水管I的截面面积，截面面积为19.6cm2，在排水管I的外壁上设有覆盖若干进液孔的过滤膜。可以防止排水过程中泥沙的涌出，其材质及特性可参照工程用排水板滤膜。
[0026]相邻两根进液管5之间的距离为3.5m，处于待加固砂土层7内的输液管的长度为15cm，处于待加固砂土层7内的排水管I距砂土地基下卧层8上方的距离为25cm。若干根进液管5的上端通过导管与增压泵3相连，增压泵3与加固液储池4连通；若干根排水管I的上端通过导管与真空泵2相连。
[0027]加固操作时:将加固液注入加固液储池4，启动真空泵2和增加泵，砂土地基中产生压力差，加固液通过进液管5流入砂土地基中，并随着砂土地基中的水一起从排水管I排出，这样反复操作直到加固完成；最后拆除排水管I和进液管5上的导管，并将在上浮土层6顶部以上的进液管5与排水管I切除，并用粗颗粒砂土将剩余的排水管I和进液管5填平。
[0028]增压泵3与真空泵2使用的主要目的是使砂土地基中产生压力差从而形成加固液的流通通道，因此压力大小可根据工程要求自行调节。从节约成本的角度出发，增压泵3与真空泵2的压力值不宜过大，以能够形成流通通道为准。
[0029]实施例2，如实施例1所述的方法，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中:尿素的质量浓度为50g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为1:1，尿素细菌的浓度为108~101(1个/L ;且加固液的pH为5.5-6.5。
[0030]实施例3，如实施例2所述的方法，所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
[0031]实施例4，如实施例2所述的方法:所述加固液中还含有质量浓度为60 g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
[0032]实施例5，如实施例2所述的方法，所述的营养物质选自20 g /L的酵母膏、12g /L的牛肉汤粉、30g/L的甘露醇或25g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
[0033]实施例6，如实施例2-5所述的方法，所述尿素细菌为巴氏生孢八叠球菌(Sporosarcina pasteurii) CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱杆菌(Ureibacillusterrenus) CGMCC N0.1.7272。
[0034]实施例7，如实施例1-6所述的方法，所述加固液的制备步骤如下:
(1)将尿素细菌按常规方法培养后备用；
(2)在每升去离子水中加入0.8mol氯化钙或者硝酸钙、0.8mol的尿素；再按需要加入营养物质，溶解混合均匀；
(3)按尿素细菌的浓度为108~101CI个/L向其中加入尿素细菌；即得加固液。
【权利要求】
1.一种加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，在砂土地基的待加固砂土层上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根进液管，相邻两根进液管之间的距离为3-4m，处于待加固砂土层内的输液管的长度为10-20cm，处于待加固砂土层内的排水管距砂土地基下卧层上方的距离为20-30cm ;若干根进液管的上端通过导管与增压泵相连，增压泵与加固液储池连通；若干根排水管的上端通过导管与真空泵相连；加固操作时:将加固液注入加固液储池，启动真空泵和增加泵，砂土地基中产生压力差，加固液通过进液管流入砂土地基中，并随着砂土地基中的水一起从排水管排出，这样反复操作直到加固完成；最后拆除排水管和进液管上的导管，并用粗颗粒砂土将排水管和进液管填平。
2.根据权利要求1所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，所述若干根进液管排布成矩形、方形、菱形或三角形。
3.根据权利要求1所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，所述排水管和进液管均为PVC管，管内径为5cm，壁厚4_6mm。
4.根据权利要求1所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，进液管的底端装有直径为8-lOcm的球状扩散头，球状扩散头上均匀设有若干出液孔，出液孔的直径为4_6mm0
5.根据权利要求1所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，处于待加固砂土层内的排水管的管壁上设有若干进液孔，排水管下部的开孔率大于排水管上部的开孔率，所有进液孔的总面积小于排水管的截面面积，在排水管的外壁上设有覆盖若干进液孔的过滤膜。
6.根据权利要求1所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，所述加固液以水为溶媒并含有钙离子、尿素和尿素细菌；其中:尿素的质量浓度为15_90g /L，钙离子与尿素中碳原子的数量比为0.7-1.5:1，尿素细菌的浓度为108~101(1个/L ;且加固液的pH为5.0?7.00
7.根据权利要求6所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于:所述的钙离子来自可溶性钙盐，包括氯化钙或硝酸钙。
8.根据权利要求6所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于:所述加固液中还含有质量浓度为5~75 g /L的供细菌生长繁殖的营养物质。
9.根据权利要求6所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于:所述的营养物质选自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉汤粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一种或多种。
10.根据权利要求6-9任何项所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，所述尿素细菌为巴氏生抱八叠球菌(pasteurii)CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱杆菌(Crei如terrenus) CGMCC N0.1.72720
【文档编号】E02D3/12GK104452740SQ201410671469
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】张振东, 李明东, 李琳, 田安国, 李驰 申请人:淮海工学院