一种微生物固化联合土工格栅的沙漠公路路堤及其施工方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种沙漠公路路堤技术。

背景技术：

我国是一个多沙漠国家，沙漠总面积达80.89万平方公里。沙漠化土地主要分布在新疆、内蒙古、青海、甘肃、陕西和宁夏等省份。随着经济的高速发展，国家投入了大量的资金进行西部地区的公路交通基础设施的建设。然而，沙漠地区气候干燥、降雨稀少、缺乏地表水源,风沙变化无常,除砂以外的建筑材料极为稀缺。

micp(microbiallyinducedcalciteprecipitation，微生物诱导碳酸钙沉淀)是通过微生物作用，以一种绿色环保的方式，分解尿素，在土体颗粒之间形成碳酸钙沉淀，从而达到土体固化，提高土体刚度和强度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微生物固化联合土工格栅的沙漠公路路堤及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种微生物固化联合土工格栅的沙漠公路路堤的施工方法，包括以下步骤：

1)清除杂物，冲击碾压砂基。铺设砂基垫层并平整压实。

2)在砂基垫层上铺设下层土工格栅。

3)在下层土工格栅沿路堤横断面方向的两端堆设包边加固区。

4)摊铺第i层单层砂基并碾压成型，i＝1,2,3……。其中所述单层砂基的高度为30cm～50cm。所述单层砂基碾压后的密实度大于0.90。

5)在第i层单层砂基上均匀喷洒微生物悬浊液。在第i层单层砂基上多次均匀喷洒反应液后，静置12个小时以上。其中，所述反应液由低浓度cacl2溶液和尿素溶液配制而成。

6)重复步骤4)和5)，直至砂基满足设计填筑高度。各单层砂基胶结固化为整体的填筑砂基。

7)在填筑砂基顶部铺设上层土工格栅。并在上层土工格栅上方浇筑沥青混凝土面层。

进一步，所述下层土工格栅采用多幅土工格栅拼接而成。相邻两幅土工格栅搭接处使用u形钉固定。

进一步，步骤5)中所述微生物悬浊液采用菌体为巴士芽孢杆菌。所述微生物悬浊液600nm光密度值od600＝1.628～1.821。

进一步，步骤5)中所述反应液由浓度取值为0.25～0.5mol/l的cacl2溶液和浓度取值为0.25～0.5mol/l的尿素溶液配制而成。所述cacl2溶液和尿素溶液体积比为1:1，浓度比为1:1。

进一步，步骤5)中所述反应液的喷洒速率为0.5～1mm/min。

进一步，步骤5)中微生物悬浊液与反应液体积比取值为1：20～1：50。

进一步，步骤5)中反应液的用量与第i层单层砂基上表面面积之比的取值为50～80l/m²。

进一步，步骤7)之后，还具有在路堤沿横断面方向的两侧挖设防砂边沟区的相关步骤。

本发明还公开一种采用上述施工方法制得的沙漠公路路堤，包括堆设在路堤边坡处的包边加固区，以及下层土工格栅和上层土工格栅。

所述下层土工格栅铺设在砂基垫层之上。所述包边加固区堆设在下层土工格栅沿路堤横断面方向的两端。所述下层土工格栅和上层土工格栅之间填充有填筑砂基。所述填筑砂基采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术处理。所述上层土工格栅的上方铺设沥青混凝土面层。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

a.将微生物技术引入砂质岩土工程，通过micp技术，使砂粒间胶结力增大，从而使散粒砂体具有强度和刚度，达到固化砂体的目的,为沙漠公路的修建提供便捷条件；

b.micp技术对砂体扰动小，作业周期短，经济效益高。土工合成材料具有较好的生态功能，对环境影响小，具有绿色环保可持续的特点，有利于保护沙漠生态环境；

c.施工过程中就地取材，利用风积砂填筑路基，解决了沙漠地区建筑材料匮乏的问题，施工方便，减少机械人力需求，节约投资和能源消耗，同时对沙害的防治起到一定作用。

附图说明

图1为实施例2中沙漠普通双车道公路路堤剖面图；

图2为实施例3中沙漠高速、一级公路路堤剖面图；

图3为下层土工格栅结构示意图。

图中：填筑砂基1、下层土工格栅2、沥青混凝土面层3、包边加固区4、防砂边沟区5、砂基垫层6、上层土工格栅7。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种微生物固化联合土工格栅的沙漠公路路堤的施工方法，包括以下步骤：

1)施工准备：清除杂物，冲击碾压砂基。铺设砂基垫层6并平整压实。

2)铺设下层土工格栅：在砂基垫层6上铺设下层土工格栅2。其中，所述下层土工格栅2的卷长方向垂直于线路中心线。所述下层土工格栅2采用多幅土工格栅拼接而成。相邻两幅土工格栅搭接处使用u形钉固定。防止在填筑砂基过程中土工格栅产生滑移和折叠。

3)在下层土工格栅2沿路堤横断面方向的两端堆设包边加固区4。所述包边加固区4沿路基边线堆码并人工拍打密实。所述下层土工格栅2包裹包边加固区4后向路堤内回折。

4)摊铺第i层单层砂基并碾压成型，i＝1,2,3……。其中所述单层砂基的高度为30cm～50cm。所述单层砂基碾压后的密实度大于0.90。第1层单层砂基摊铺在下层土工格栅2上方，第i+1层单层砂基摊铺在第i层单层砂基上方。

5)本实施例结合风积砂颗粒级配与沙漠地区昼夜温差环境，利用micp技术对沙漠公路沙堤加固。在第i层单层砂基上均匀喷洒微生物悬浊液。在第i层单层砂基上以0.5～1mm/min的喷洒速率多次均匀喷洒反应液后，静置12个小时以上。其中，所述微生物悬浊液采用菌体为巴士芽孢杆菌。所述微生物悬浊液600nm光密度值od600＝1.628～1.821。所述反应液由浓度取值为0.25～0.5mol/l的cacl2溶液和浓度取值为0.25～0.5mol/l的尿素溶液配制而成，所述cacl2溶液和尿素溶液体积比为1:1，浓度比为1:1。所述微生物悬浊液与反应液体积比取值为1：20～1：50。所述反应液的用量根据第i层单层砂基上表面的面积确定。在本实施例中，每平方米对应50～80l反应液。巴士芽孢杆菌吸附在砂粒表面，分解尿素，在土体颗粒之间形成碳酸钙沉淀，将单层砂基胶结固化。

值得说明的是，微生物悬浊液600nm光密度值为od600＝1.75时，砂基固化效果最佳。

6)重复步骤4)和5)，直至砂基满足设计填筑高度。各单层砂基胶结固化为整体的填筑砂基1。

7)在填筑砂基1顶部铺设上层土工格栅8。并在上层土工格栅8上方浇筑沥青混凝土面层3。

8)在路堤沿横断面方向的两侧砂基垫层6上挖设防砂边沟区5。

实施例2：

参见图1,本实施例公开一种采用实施例1所述施工方法制得的应用于沙漠的普通双道公路车堤。该路堤包括堆设在路堤边坡处的包边加固区4，以及下层土工格栅2和上层土工格栅7。

所述下层土工格栅2铺设在砂基垫层6之上。参见图3，所述下层土工格栅2由横肋带和纵肋带交织形成。所述包边加固区4堆设在下层土工格栅2沿路堤横断面方向的两端。所述下层土工格栅2和上层土工格栅7之间填充有填筑砂基1。所述填筑砂基1采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术处理。沙漠地区昼夜温差大。在夜间低温状态下，微生物悬浊液活性较低，微生物在单层砂基分散均匀。白昼时，随着温度回升，微生物活性提高，分解尿素活动增强，碳酸钙大量生成，降低了碳酸钙生成的离散程度。所述上层土工格栅7的上方铺设沥青混凝土面层3。在路堤沿横断面方向的两侧砂基垫层6上挖设有防砂边沟区5。下层土工格栅2和上层土工格栅7的网格状态结构使得填筑砂基1与砂基垫层6和沥青混凝土面层3直接产生咬合，增加了路堤的整体性和强度。

实施例3：

参见图2，本实施例公开一种采用实施例1所述施工方法制得的应用于沙漠的高速、一级公路路堤。该路堤具有边坡平台。该路堤包括堆设在路堤边坡处的包边加固区4，以及下层土工格栅2和上层土工格栅7。

所述下层土工格栅2铺设在砂基垫层6之上。所述包边加固区4堆设在下层土工格栅2沿路堤横断面方向的两端。所述下层土工格栅2和上层土工格栅7之间填充有填筑砂基1。所述填筑砂基1采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术处理。所述上层土工格栅7的上方铺设沥青混凝土面层3。在路堤沿横断面方向的两侧砂基垫层6上挖设有防砂边沟区5。