围岩开裂微生物自修复纤维混凝土、系统和施工方法

本发明属于混凝土工程，具体涉及围岩开裂微生物自修复纤维混凝土、系统和施工方法。

背景技术：

1、我国处于基础建设的大发展时期，伴随着我国公路、铁路的蓬勃发展，隧道建设已逐渐成为建设重点。隧道复合式衬砌指分内外两层先后施作的隧道衬砌。在坑道开挖后，先及时施作与围岩密贴的外层柔性支护(一般为喷锚支护)，也称初期支护，容许围岩产生一定的变形，而又不致于造成松动压力的过度变形。待围岩变形基本稳定以后再施作内层衬砌(一般是模筑的)，也称二次支护。

2、一般情况下初期支护由锚杆、钢筋网、钢架和喷砼组成，暨隧道开挖出渣排完险后，在岩面初喷一层3～4cm混凝土，防止围岩风化，之后在隧道拱部施作中空锚杆。

3、当初喷混凝土产生微裂隙后不能及时修复，当裂隙穿过富含地下水的底层时，地下水会通过微裂隙侵蚀二次衬砌并会造成微裂隙的劣化，这会严重影响隧道的正常运营且易引发安全问题。如何在长期运营维护中保持初喷混凝土的完整性，及时修复初喷混凝土产生的微裂隙是本领域亟待解决的问题。

4、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种围岩开裂微生物自修复纤维混凝土、系统和施工方法，以有助于解决或改善初期支护的混凝土容易产生裂隙的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，包括混凝土和埋设在所述混凝土中的自修复纤维网；所述自修复纤维网的主体由中空的自修复纤维构成；所述自修复纤维网的内腔中密封有微生物材料和营养剂，所述微生物材料用于混凝土自修复，所述营养剂用于为所述微生物材料供给营养；所述自修复纤维的内腔尺寸被配置为能够产生毛细现象。

3、优选地，所述微生物材料为甘油封存的孢子，所述营养剂呈固体状；所述自修复纤维网中，所述微生物材料所在的自修复纤维的内腔与所述营养剂所在的自修复纤维的内腔相互连通。

4、优选地，所述自修复纤维包括第一纤维和第二纤维，所述微生物材料密封于第一纤维中，所述营养剂密封于所述第二纤维中；所述第一纤维和所述第二纤维的内腔分隔设置。

5、优选地，所述自修复纤维网中，所述微生物材料所在的所有第一纤维的内腔相互连通，所述营养剂所在的所有第二纤维的内腔相互连通；或，所述自修复纤维网包括多根所述第一纤维和多根所述第二纤维，每根所述第一纤维和/或每根第二纤维呈两端密封的毛细管状。

6、优选地，所述自修复纤维网具有网格单元，所述网格单元的节点两端的所述自修复纤维的内腔中分别具有所述微生物材料和营养剂。

7、优选地，所述自修复纤维的内径为0.05-0.3mm。

8、优选地，所述微生物材料中的微生物为球形芽孢杆菌孢子、假坚强芽孢杆菌孢子和巴氏芽孢杆菌孢子中的至少一种；所述营养剂包括酵母提取物和钙源，所述钙源为硝酸钙、乙酸钙和乳酸钙中的至少一种。

9、本发明还提供了一种围岩开裂微生物自修复系统，其采用下述技术方案：围岩开裂微生物自修复系统，包括在岩面上依次设置的如上任一项所述的围岩开裂自修复纤维混凝土、设置在隧道拱部的中空锚杆和二次衬砌。

10、本发明还提供了如上所述的围岩开裂微生物自修复系统的施工方法，其采用下述技术方案：围岩开裂微生物自修复系统的施工方法，包括下述步骤：(1)隧道开挖出渣排完险后，在岩面初喷一层混凝土；(2)将所述自修复纤维网放在初喷的混凝土的表面，再在所述自修复纤维网表面喷射第二层混凝土，以使自修复纤维网与混凝土形成如上所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土；(3)在隧道拱部施作中空锚杆及后续的二次衬砌支护。

11、有益效果：

12、本发明的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土有利于保证隧道运维的安全性，解决或改善隧道的混凝土和围岩的开裂渗漏的问题。此外，自修复纤维网有助于在围岩或混凝土产生裂隙后，可定向地向裂隙处输送足量的自修复材料，提高自修复材料的利用效率、修复速度和修复质量。

13、此外，本发明的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土中自修复纤维网在施工过程中无需与混凝土进行拌合，可有效减少或避免自修复纤维网的破损，有助于保持自修复纤维网的修复效果。

技术特征：

1.围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，包括混凝土和埋设在所述混凝土中的自修复纤维网；

2.如权利要求1所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述微生物材料为甘油封存的孢子，所述营养剂呈固体状；

3.如权利要求1所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述自修复纤维包括第一纤维和第二纤维，所述微生物材料密封于第一纤维中，所述营养剂密封于所述第二纤维中；

4.如权利要求3所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述自修复纤维网中，所述微生物材料所在的所有第一纤维的内腔相互连通，所述营养剂所在的所有第二纤维的内腔相互连通；

5.如权利要求1所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述自修复纤维网具有网格单元，所述网格单元的节点两端的所述自修复纤维的内腔中分别具有所述微生物材料和营养剂。

6.如权利要求1所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述自修复纤维的内径为0.05-0.3mm。

7.如权利要求1-6任一项所述的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，其特征在于，所述微生物材料中的微生物为球形芽孢杆菌孢子、假坚强芽孢杆菌孢子和巴氏芽孢杆菌孢子中的至少一种；

8.围岩开裂微生物自修复系统，其特征在于，包括在岩面上依次设置的如权利要求1-7任一项所述的围岩开裂自修复纤维混凝土、设置在隧道拱部的中空锚杆和二次衬砌。

9.如权利要求8所述的围岩开裂微生物自修复系统的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：

技术总结
本发明属于混凝土工程技术领域，具体涉及一种围岩开裂微生物自修复纤维混凝土、系统和施工方法。本发明的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土，包括混凝土和埋设在所述混凝土中的自修复纤维网；所述自修复纤维网的主体由中空的自修复纤维构成；所述自修复纤维网的内腔中密封有微生物材料和营养剂，所述微生物材料用于混凝土自修复，所述营养剂用于为所述微生物材料供给营养；所述自修复纤维的内腔尺寸被配置为能够产生毛细现象。本发明的围岩开裂微生物自修复纤维混凝土可高效修复混凝土和围岩变形产生的裂缝，解决或改善隧道的混凝土和围岩的开裂渗漏的问题。

技术研发人员：吴创周,艾刚正
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19