一種加固治理液化砂土地基的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種加固治理液化砂土地基的方法，在砂土地基的待加固砂土層上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根進液管，若干根進液管的上端通過增壓泵與加固液儲池連通；若干根排水管的上端通過導(dǎo)管與真空泵相連；加固操作時：將加固液注入加固液儲池，啟動真空泵和增加泵，砂土地基中產(chǎn)生壓力差，加固液通過進液管流入砂土地基中，并隨著砂土地基中的水一起從排水管排出，這樣反復(fù)操作直到加固完成。本發(fā)明通過使用微生物加固液對砂土地基進行加固，其加固液流動性好，能深入砂土地基內(nèi)部，增加砂土地基密實度，提高地基抗液化強度；另外加固方法簡單，加固的深度深，并且對周邊環(huán)境及相鄰建筑物影響小。
【專利說明】一種加固治理液化砂土地基的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程領(lǐng)域的地基處理技術(shù)，特別涉及利用微生物礦化加固治理液化砂土地基的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]砂土地基包括下臥層、待加固砂土層和上層覆土層，砂土的液化對構(gòu)筑物的破壞是非常嚴(yán)重的，極易造成重大的損失。目前，對于可液化砂土地基的抗震處理方法主要有強夯法、振沖碎石粧法和擠密砂粧法等。而這些方法的使用均存在一定的局限性，如強夯法的影響深度有限，一般只能達到1m左右；而振動碎石粧法對環(huán)境影響較大，且地基處理成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡單，操作方便的加固治理液化砂土地基的方法。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種加固治理液化砂土地基的方法，其特點是，在砂土地基的待加固砂土層上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根進液管，相鄰兩根進液管之間的距離為3-4m，處于待加固砂土層內(nèi)的輸液管的長度為10-20cm，處于待加固砂土層內(nèi)的排水管距砂土地基下臥層上方的距離為20-30cm ;若干根進液管的上端通過導(dǎo)管與增壓泵相連，增壓泵與加固液儲池連通；若干根排水管的上端通過導(dǎo)管與真空泵相連；加固操作時:將加固液注入加固液儲池，啟動真空泵和增加泵，砂土地基中產(chǎn)生壓力差，加固液通過進液管流入砂土地基中，并隨著砂土地基中的水一起從排水管排出，這樣反復(fù)操作直到加固完成；最后拆除排水管和進液管上的導(dǎo)管，并用粗顆粒砂土將排水管和進液管填平。
[0005]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述若干根進液管排布成矩形、方形、菱形或三角形。
[0006]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述排水管和進液管均為PVC管，管內(nèi)徑為5cm，壁厚4_6mm。
[0007]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，進液管的底端裝有直徑為8-10cm的球狀擴散頭，球狀擴散頭上均勻設(shè)有若干出液孔，出液孔的直徑為4-6_。
[0008]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，處于待加固砂土層內(nèi)的排水管的管壁上設(shè)有若干進液孔，排水管下部的開孔率大于排水管上部的開孔率，所有進液孔的總面積小于排水管的截面面積，在排水管的外壁上設(shè)有覆蓋若干進液孔的過濾膜。
[0009]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述加固液以水為溶媒并含有鈣離子、尿素和尿素細(xì)菌；其中:尿素的質(zhì)量濃度為15_90g /L，鈣離子與尿素中碳原子的數(shù)量比為0.7-1.5:1，尿素細(xì)菌的濃度為108~101(1個/L ;且加固液的pH為5.0-7.0。
[0010]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述的鈣離子來自可溶性鈣鹽，包括氯化鈣或硝酸鈣。
[0011 ] 本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述加固液中還含有質(zhì)量濃度為5-75 g /L的供細(xì)菌生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。
[0012]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述的營養(yǎng)物質(zhì)選自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉湯粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一種或多種。
[0013]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，所述尿素細(xì)菌為巴氏生孢八疊球電 i Sporosarcina pasteurii) CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱桿菌(terrenus) CGMCC N0.1.7272。
[0014]本發(fā)明所涉及的菌株巴氏生孢八疊球菌(Sporosarcina pasteurii)保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心CGMCC，保藏編號為CGMCC N0.1.3687 ;保藏單位地址:北京市朝陽區(qū)大屯路中國科學(xué)院微生物研宄所，電話:010-64807355。
[0015]本發(fā)明所涉及的菌株地尿素芽孢桿菌(Ureibacillus terrenus)保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心CGMCC，保藏編號為CGMCC N0.1.7272 ;保藏單位地址:北京市朝陽區(qū)大屯路中國科學(xué)院微生物研宄所，電話:010-64807355。
[0016]本發(fā)明所述的加固治理液化砂土地基的方法中，加固液的制備步驟如下:
(1)將尿素細(xì)菌按常規(guī)方法培養(yǎng)后備用；
(2)在每升去離子水中加入0.25-1.5mol氯化鈣或者硝酸鈣、0.25-1.5mol的尿素；再按需要加入營養(yǎng)物質(zhì)，溶解混合均勻；
(3)按尿素細(xì)菌的濃度為108~101CI個/L向其中加入尿素細(xì)菌；即得加固液。
[0017]尿素細(xì)菌的常規(guī)方法為先制備液體培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基的制備方法為，將20g酵母膏，1g硫酸銨溶入100ml去離子水中，然后用堿性緩沖液調(diào)整pH值至9.0，再高溫高壓滅菌。
[0018]然后進行細(xì)菌培養(yǎng)，方法為(I)接種:在培養(yǎng)管加入25ml培養(yǎng)液，用移液槍加入250ul菌種；(2)培養(yǎng):放在搖床上搖勻40h ; (3)離心后倒掉廢液，再加25ml培養(yǎng)基，搖勻。培養(yǎng)后濃度約為19個/ml (數(shù)量級，即1-9*)，細(xì)菌保存:4度冰箱保存。
[0019]在每升去離子水中加入1.0mol氯化鈣或者硝酸鈣、0.8mol的尿素；再按需要加入營養(yǎng)物質(zhì)，溶解混合均勻；按尿素細(xì)菌的濃度為108~101(1個/L向其中加入尿素細(xì)菌；即得加固液。
[0020]加固液的工作原理:
細(xì)菌+Ca2+—細(xì)菌-Ca 2+(I)
細(xì)菌生活產(chǎn)生尿素酶
尿素酶催化 CO (NH2) 2 + 2H20 — C032_+ 2NH4+(2)
細(xì)困 _Ca2 + CO32 —細(xì)困 _CaC03(3)
生成的碳酸鈣是以方解石為主，具有膠結(jié)性。
[0021 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過使用微生物加固液對砂土地基進行加固，其加固液流動性好，能深入砂土地基內(nèi)部，增加砂土地基密實度，提高地基抗液化強度；另外加固方法簡單，加固的深度深，并且對周邊環(huán)境及相鄰建筑物影響小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種堵漏結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為排水管和進液管的布置示意圖。

【具體實施方式】
[0024]以下進一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。
[0025]實施例1，一種加固治理液化砂土地基的方法，如圖1和圖2所示，在砂土地基的待加固砂土層7上采用鉆孔方式埋入若干根排水管1，每根排水管I的四周埋有若干根進液管5，所述若干根進液管5排布成如圖2所示的矩形。所述排水管I和進液管5均為PVC管，管內(nèi)徑為5cm，壁厚5mm。每根進液管5的底端裝有直徑為9cm的球狀擴散頭9，球狀擴散頭9上均勻設(shè)有若干出液孔，出液孔的直徑為5mm。處于待加固砂土層7內(nèi)的排水管I的管壁上設(shè)有若干進液孔，排水管I自上而下出液孔逐漸增多，孔徑應(yīng)根據(jù)砂土粒徑進行相應(yīng)設(shè)計，所有進液孔的總面積小于排水管I的截面面積，截面面積為19.6cm2，在排水管I的外壁上設(shè)有覆蓋若干進液孔的過濾膜。可以防止排水過程中泥沙的涌出，其材質(zhì)及特性可參照工程用排水板濾膜。
[0026]相鄰兩根進液管5之間的距離為3.5m，處于待加固砂土層7內(nèi)的輸液管的長度為15cm，處于待加固砂土層7內(nèi)的排水管I距砂土地基下臥層8上方的距離為25cm。若干根進液管5的上端通過導(dǎo)管與增壓泵3相連，增壓泵3與加固液儲池4連通；若干根排水管I的上端通過導(dǎo)管與真空泵2相連。
[0027]加固操作時:將加固液注入加固液儲池4，啟動真空泵2和增加泵，砂土地基中產(chǎn)生壓力差，加固液通過進液管5流入砂土地基中，并隨著砂土地基中的水一起從排水管I排出，這樣反復(fù)操作直到加固完成；最后拆除排水管I和進液管5上的導(dǎo)管，并將在上浮土層6頂部以上的進液管5與排水管I切除，并用粗顆粒砂土將剩余的排水管I和進液管5填平。
[0028]增壓泵3與真空泵2使用的主要目的是使砂土地基中產(chǎn)生壓力差從而形成加固液的流通通道，因此壓力大小可根據(jù)工程要求自行調(diào)節(jié)。從節(jié)約成本的角度出發(fā)，增壓泵3與真空泵2的壓力值不宜過大，以能夠形成流通通道為準(zhǔn)。
[0029]實施例2，如實施例1所述的方法，所述加固液以水為溶媒并含有鈣離子、尿素和尿素細(xì)菌；其中:尿素的質(zhì)量濃度為50g /L，鈣離子與尿素中碳原子的數(shù)量比為1:1，尿素細(xì)菌的濃度為108~101(1個/L ;且加固液的pH為5.5-6.5。
[0030]實施例3，如實施例2所述的方法，所述的鈣離子來自可溶性鈣鹽，包括氯化鈣或硝酸鈣。
[0031]實施例4，如實施例2所述的方法:所述加固液中還含有質(zhì)量濃度為60 g /L的供細(xì)菌生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。
[0032]實施例5，如實施例2所述的方法，所述的營養(yǎng)物質(zhì)選自20 g /L的酵母膏、12g /L的牛肉湯粉、30g/L的甘露醇或25g/L的大豆蛋白胨中的一種或多種。
[0033]實施例6，如實施例2-5所述的方法，所述尿素細(xì)菌為巴氏生孢八疊球菌(Sporosarcina pasteurii) CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱桿菌(Ureibacillusterrenus) CGMCC N0.1.7272。
[0034]實施例7，如實施例1-6所述的方法，所述加固液的制備步驟如下:
(1)將尿素細(xì)菌按常規(guī)方法培養(yǎng)后備用；
(2)在每升去離子水中加入0.8mol氯化鈣或者硝酸鈣、0.8mol的尿素；再按需要加入營養(yǎng)物質(zhì)，溶解混合均勻；
(3)按尿素細(xì)菌的濃度為108~101CI個/L向其中加入尿素細(xì)菌；即得加固液。
【權(quán)利要求】
1.一種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層上埋入若干根排水管，每根排水管的四周埋有若干根進液管，相鄰兩根進液管之間的距離為3-4m，處于待加固砂土層內(nèi)的輸液管的長度為10-20cm，處于待加固砂土層內(nèi)的排水管距砂土地基下臥層上方的距離為20-30cm ;若干根進液管的上端通過導(dǎo)管與增壓泵相連，增壓泵與加固液儲池連通；若干根排水管的上端通過導(dǎo)管與真空泵相連；加固操作時:將加固液注入加固液儲池，啟動真空泵和增加泵，砂土地基中產(chǎn)生壓力差，加固液通過進液管流入砂土地基中，并隨著砂土地基中的水一起從排水管排出，這樣反復(fù)操作直到加固完成；最后拆除排水管和進液管上的導(dǎo)管，并用粗顆粒砂土將排水管和進液管填平。
2.根據(jù)權(quán)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，所述若干根進液管排布成矩形、方形、菱形或三角形。
3.根據(jù)權(quán)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，所述排水管和進液管均為PVC管，管內(nèi)徑為5cm，壁厚4_6mm。
4.根據(jù)權(quán)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，進液管的底端裝有直徑為8-lOcm的球狀擴散頭，球狀擴散頭上均勻設(shè)有若干出液孔，出液孔的直徑為4_6mm0
5.根據(jù)權(quán)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，處于待加固砂土層內(nèi)的排水管的管壁上設(shè)有若干進液孔，排水管下部的開孔率大于排水管上部的開孔率，所有進液孔的總面積小于排水管的截面面積，在排水管的外壁上設(shè)有覆蓋若干進液孔的過濾膜。
6.根據(jù)權(quán)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，所述加固液以水為溶媒并含有鈣離子、尿素和尿素細(xì)菌；其中:尿素的質(zhì)量濃度為15_90g /L，鈣離子與尿素中碳原子的數(shù)量比為0.7-1.5:1，尿素細(xì)菌的濃度為108~101(1個/L ;且加固液的pH為5.0?7.00
7.根據(jù)權(quán)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:所述的鈣離子來自可溶性鈣鹽，包括氯化鈣或硝酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)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:所述加固液中還含有質(zhì)量濃度為5~75 g /L的供細(xì)菌生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)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:所述的營養(yǎng)物質(zhì)選自5~30 g /L的酵母膏、3~20g /L的牛肉湯粉、10~50g/L的甘露醇或10~40g/L的大豆蛋白胨中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任何項所述的加固治理液化砂土地基的方法，其特征在于，所述尿素細(xì)菌為巴氏生抱八疊球菌(pasteurii)CGMCC N0.1.3687 ;或者地尿素芽抱桿菌(Crei如terrenus) CGMCC N0.1.72720
【文檔編號】E02D3/12GK104452740SQ201410671469
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】張振東, 李明東, 李琳, 田安國, 李馳 申請人:淮海工學(xué)院