一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置

本技术属于隧道土体加固，更具体地，涉及一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置。

背景技术：

1、在隧道盾构法始发施工时，对于始发井洞口土体的强度和抗渗性都有一定的要求，否则在盾构机始发施工时若出现塌陷、水涌等事故，将会带来巨大的生命财产安全损失。

2、传统的始发井洞口土体加固主要使用以水泥为主的砂浆，利用高压旋喷、深层搅拌、冻结加固等原理来进行始发井洞口土体加固，而上述方法常常会带来原位扰动大、环境污染、经济效益低等问题，并且在隧道狭小的空间中不利于大型机械的进场施工。

3、近些年来新兴的微生物加固土体技术，包括微生物诱导碳酸盐技术(micp技术)和酶诱导碳酸盐(eicp技术)，为土木工程行业带来的新的思想；所述微生物加固土体技术对比传统水泥砂浆加固，具有造价成本低、无需大型施工器械、对环境污染大幅减少等优点。但传统微生物应用的注射方式中，菌液和胶结液直接混合注射会过早反应，易造成管口堵塞、土体表面封堵过快而内部松散等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其目的在于，减少微生物加固土体时的内部松散问题，提高隧道始发井洞口土体加固效果。

2、为实现上述目的，本实用新型提出了一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，包括存储部件、传输部件和注射部件，其中：

3、所述存储部件包括两个恒温箱，该两个恒温箱分别用于放置菌液和胶结液；所述传输部件包括多联通微型高压泵，该多联通微型高压泵内设有两条独立的液体通道；

4、所述注射部件包括注浆导管和转动注浆头，所述注浆导管包括两个空心半圆柱管，该两个空心半圆柱管的纵向直面贴合在一起形成具有两个独立纵向腔体的圆柱体；两个独立纵向腔体顶部通过不同的液体通道分别与两个恒温箱连接；空心半圆柱管的弧面上纵向均匀开设有多个喷孔；所述可转动注浆头用于带动注浆导管转动。

5、作为进一步优选的，两个空心半圆柱管上的喷孔纵向错位排列设置。

6、作为进一步优选的，空心半圆柱管上，相邻两喷孔间的间距为0.05m～0.2m，喷孔直径为2mm～4mm。

7、作为进一步优选的，所述注浆导管的长度为3m～5m，直径为1cm～3cm。

8、作为进一步优选的，所述空心半圆柱管上设置有阀门，该阀门用于控制所述喷孔的开闭。

9、作为进一步优选的，所述传输部件还包括缺水保护装置和止回阀，所述缺水保护装置设置在所述多联通微型高压泵的进液口处，所述止回阀设置在所述多联通微型高压泵的出液口处。

10、作为进一步优选的，所述传输部件还包括高压泵和压力传感器，所述高压泵用于为所述多联通微型高压泵提供加压处理，所述压力传感器用于测试所述多联通微型高压泵出口处液体的压强。

11、总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

12、1.本实用新型设计了适用于微生物注射的新型导管，让菌液和胶结液在旋喷注射时能做到同时刻、同位置进入土体，但又避免了两者过早在装置内混合致使堵塞，以及土体表面封堵过快的问题，从而减少微生物加固土体时的内部松散，提高隧道始发井洞口土体加固效果。

13、2.本实用新型两个半圆柱管上的喷孔纵向错位排列，可使菌液和胶结液更晚一些混合，从而使两种液体更深入土体中，提高加固深度。同时，对半圆柱管上相邻两喷孔间距进行设计，可以让相邻喷孔出来的浆液也适当混合反应，避免距离过近使浆液重叠过多，或过远使得浆液利用不充分，对浆液产生浪费。

14、3.本实用新型的传输部件设有缺水保护装置、增压泵、压力传感器和止回阀；缺水保护装置设置在多联通微型高压泵的进液口处，在进液口缺少液体时可对多联通微型高压泵进行关机保护；止回阀设置在多联通微型高压泵的出液口处，防止多联通微型高压泵出液口输出的液体倒流。同时设置增加泵和压力传感器，实现压力调节和监测。

15、4.本实用新型利用高压旋喷的注浆原理将菌液与胶结液注入始发井洞前土体中进行加固，结构简单、施工方便、造价成本低。同时，洞口土体加固的强度不能太高，需要对土体强度进行一定的控制，若土体强度过大，则盾构机刀盘扭矩会大幅度增加，给切削土体带来困难，增加盾构机的损耗。在盾构始发施工中一般要求土体内聚力为0.2～0.25mpa，抗压强度1.0～1.2mpa为较优。本实用新型基于micp的微生物加固土体技术对于土体的加固效果可将强度控制在1mpa左右，符合盾构始发井洞口土体的强度要求。

16、5.细菌不能长时间处于低ph值环境中，否则会使得菌液活性大大降低；本实用新型装置可使菌液和胶结液分别注入，则可从胶结液恒温箱入手，依据实际需求调节胶结液ph从而不影响到细菌的活性，菌液在土体中和低ph胶结液混合后不会立马开始沉淀反应，菌-胶液混合慢慢渗入土体深处，随着菌液水解胶结液中尿素使得ph值不断升高达到中性时开始沉淀反应以对土体进行加固处理，从而实现土体深处有效加固。

技术特征：

1.一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，包括存储部件、传输部件和注射部件，其中：

2.如权利要求1所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，两个空心半圆柱管上的喷孔纵向错位排列设置。

3.如权利要求1所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，空心半圆柱管上，相邻两喷孔间的间距为0.05m～0.2m，喷孔直径为2mm～4mm。

4.如权利要求1所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，所述注浆导管的长度为3m～5m，直径为1cm～3cm。

5.如权利要求1所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，所述空心半圆柱管上设置有阀门，该阀门用于控制所述喷孔的开闭。

6.如权利要求1所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，所述传输部件还包括缺水保护装置和止回阀，所述缺水保护装置设置在所述多联通微型高压泵的进液口处，所述止回阀设置在所述多联通微型高压泵的出液口处。

7.如权利要求1-6任一项所述的注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其特征在于，所述传输部件还包括高压泵和压力传感器，所述高压泵用于为所述多联通微型高压泵提供加压处理，所述压力传感器用于测试所述多联通微型高压泵出口处液体的压强。

技术总结
本技术属于隧道土体加固技术领域，并具体公开了一种注微生物浆液加固隧道始发井洞口土体的装置，其包括存储部件、传输部件和注射部件，存储部件包括两个恒温箱，两个恒温箱分别用于放置菌液和胶结液；传输部件包括多联通微型高压泵，其内设有两条独立的液体通道；注射部件包括注浆导管和转动注浆头，注浆导管包括两个空心半圆柱管，两个空心半圆柱管的纵向直面贴合在一起形成具有两个独立纵向腔体的圆柱体；两个独立纵向腔体顶部通过不同液体通道分别与两个恒温箱连接；空心半圆柱管的弧面上纵向均匀开设有多个喷孔；可转动注浆头用于带动注浆导管转动。本技术可减少微生物加固土体时的内部松散问题，提高隧道始发井洞口土体加固效果。

技术研发人员：蒋文松,郑俊杰,曾晨,陈一航,徐智韬,翁雅洁
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/1/15