一种微生物砂柱灌浆装置及灌浆方法与流程

本发明涉及桩基技术领域，具体涉及一种微生物砂柱灌浆装置及灌浆方法。

背景技术：

微生物诱导碳酸钙沉淀(micp)固化砂土是一种新型的土体加固技术，通过对砂土注入高产脲酶的细菌和营养液，在碱性环境下，脲酶水解尿素产生铵根离子和碳酸根离子，碳酸根离子与营养液中的钙离子结合产生碳酸钙沉淀，从而粘结砂土颗粒，提高其强度和刚度，改善其力学性能。

现有的砂土固化方式主要为蠕动泵灌浆，蠕动泵通过恒定的速率将菌液和营养液注入到砂柱中，达到固化效果。但是，当砂土的密实度较高或固化的砂土黏粒成分较高时，蠕动泵驱动下的菌液和营养液会难以注入到砂柱中，生物固化出现困难。现有的灌浆装置难以将菌液和营养液注入到密实度高或黏粒含量较多的砂土中，会出现注浆口积液、固化不均匀等问题，使得砂柱的质量无法保证。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种微生物砂柱灌浆装置，以提高微生物砂柱的灌浆质量，从而保障微生物砂柱的强度、刚度和力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种微生物砂柱灌浆装置，包括用于存放微生物营养液或菌液的储液罐、砂柱灌浆模具、输液泵和真空容器；所述真空容器包括真空罐以及用于对真空罐进行抽空的真空发生器；所述砂柱灌浆模具设在真空罐内，所述输液泵用于将储液罐内的营养液或菌液输送至砂柱灌浆模具内。

由上可知，本发明在使用时，先用砂柱灌浆模具装满砂土后再将砂柱灌浆模具安装在真空罐内，利用真空发生器对真空罐进行抽空，此时砂柱灌浆模具内的砂土处于负压状态，然后利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内，在大气压的作用下，营养液和菌液能迅速渗透到砂柱灌浆模具内砂土中，而发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而完成固化砂土得到微生物砂柱。

综上所述，本发明利用在真空负压状态下将营养液和菌液输送至砂柱灌浆模具内，营养液和菌液能迅速渗透到砂柱灌浆模具内砂土中，而发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而完成固化砂土得到微生物砂；在负压状态下，营养液和菌液能更加均匀和全面地渗透至砂柱灌浆模具内砂土的每一个部位，不会出现注浆口积液的情况，而且砂土固化更加均匀，从而提高微生物砂柱的灌浆质量，保障微生物砂柱的强度、刚度和力学性能。

进一步地，所述菌液为巴氏芽孢杆菌液，所述营养液包括尿素和氯化钙。

作为本发明的一种改进，所述输液泵为蠕动泵，蠕动泵包括驱动器以及设在驱动器上的若干个泵头，每个泵头上均设有输液管，对应地真空罐内设有若干个砂柱灌浆模具，储液罐通过泵头的输液管与砂柱灌浆模具相连通而向砂柱灌浆模具输送营养液或菌液。

作为本发明的一种改进，所述真空罐内设有固定架，砂柱灌浆模具固定设在真空罐内的固定架上。

一种微生物砂柱灌浆方法，包括以下步骤：

先用砂柱灌浆模具装满砂土后再将砂柱灌浆模具安装在真空罐内；

利用真空发生器对真空罐进行抽空；

利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内；

营养液和菌液渗透至砂柱灌浆模具内的砂土中并发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而固化砂土得到微生物砂柱。

作为本发明的一种改进，所述步骤“利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内；”中的菌液为巴氏芽孢杆菌液，营养液包括尿素和氯化钙，具体包括以下子步骤：

利用输液泵初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内，并静置8小时；

接着利用输液泵将菌液输送至砂柱灌浆模具内；

最后，利用输液泵再次将营养液输送至砂柱灌浆模具内。

作为本发明的一种改进，在初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内前，先向砂柱灌浆模具内输送上清液，所述上清液也为巴氏芽孢杆菌液，所述上清液的浓度为菌液的浓度1/10～1/3。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用在真空负压状态下将营养液和菌液输送至砂柱灌浆模具内，营养液和菌液能迅速渗透到砂柱灌浆模具内砂土中，而发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而完成固化砂土得到微生物砂；在负压状态下，营养液和菌液能更加均匀和全面地渗透至砂柱灌浆模具内砂土的每一个部位，不会出现注浆口积液的情况，而且砂土固化更加均匀，从而提高微生物砂柱的灌浆质量，保障微生物砂柱的强度、刚度和力学性能。

附图说明

图1为本发明微生物砂柱灌浆装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例1

请参考图1，一种微生物砂柱灌浆装置，包括用于存放微生物营养液或菌液的储液罐10、砂柱灌浆模具20、输液泵30和真空容器；

所述真空容器包括真空罐40以及用于对真空罐40进行抽空的真空发生器50；

所述砂柱灌浆模具20设在真空罐40内，所述输液泵30用于将储液罐10内的营养液或菌液输送至砂柱灌浆模具20内。

由上可知，本发明在使用时，先用砂柱灌浆模具装满砂土后再将砂柱灌浆模具安装在真空罐内，利用真空发生器对真空罐进行抽空，此时砂柱灌浆模具内的砂土处于负压状态，然后利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内，在大气压的作用下，营养液和菌液能迅速渗透到砂柱灌浆模具内砂土中，而发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而完成固化砂土得到微生物砂柱。

综上所述，本发明利用在真空负压状态下将营养液和菌液输送至砂柱灌浆模具内，营养液和菌液能迅速渗透到砂柱灌浆模具内砂土中，而发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而完成固化砂土得到微生物砂；在负压状态下，营养液和菌液能更加均匀和全面地渗透至砂柱灌浆模具内砂土的每一个部位，不会出现注浆口积液的情况，而且砂土固化更加均匀，从而提高微生物砂柱的灌浆质量，保障微生物砂柱的强度、刚度和力学性能。

其中，所述菌液为巴氏芽孢杆菌液，所述营养液包括尿素和氯化钙。巴氏芽孢杆菌液中细菌代谢的脲酶通过分解尿素而产生铵根离子和碳酸根离子，而氯化钙溶液提供钙离子，然后碳酸根离子和钙离子结合产生碳酸钙沉淀。

在本实施例中，所述输液泵30为蠕动泵，蠕动泵包括驱动器31以及设在驱动器31上的若干个泵头32，每个泵头32上均设有输液管60，对应地真空罐40内设有若干个砂柱灌浆模具20，储液罐10通过泵头32的输液管60与砂柱灌浆模具20相连通而向砂柱灌浆模具20输送营养液或菌液。蠕动泵能通过一个驱动器带动多个泵头同时对多个砂柱灌浆模具输送营养液或菌液，效率高，而且蠕动泵控制精度高有利于控制输送量。

在本实施例中，所述真空罐40内设有固定架70，砂柱灌浆模具20固定设在真空罐40内的固定架70上。

一种微生物砂柱灌浆方法，包括以下步骤：

先用砂柱灌浆模具装满砂土后再将砂柱灌浆模具安装在真空罐内；

利用真空发生器对真空罐进行抽空；

利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内；

营养液和菌液渗透至砂柱灌浆模具内的砂土中并发生微生物诱导碳酸钙沉淀反应，从而固化砂土得到微生物砂柱。

其中，所述步骤“利用输液泵将营养液和菌液分别输送至砂柱灌浆模具内；”中的菌液为巴氏芽孢杆菌液，营养液包括尿素和氯化钙，具体包括以下子步骤：

利用输液泵初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内，并静置8小时；

接着利用输液泵将菌液输送至砂柱灌浆模具内；

最后，利用输液泵再次将营养液输送至砂柱灌浆模具内。

由于将菌液输送至砂柱灌浆模具内后，菌液与初次的营养液产生碳酸钙沉淀，菌液会出现过剩和反应不充分的情况，因此需要再次将营养液输送至砂柱灌浆模具内，使反应更加充分，形成更多的碳酸钙沉淀，胶结砂土颗粒，提高其力学性能。

在本实施例中，在初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内前，先向砂柱灌浆模具内输送上清液，所述上清液也为巴氏芽孢杆菌液，所述上清液的浓度为菌液的浓度1/10～1/3。先向砂柱灌浆模具内输送上清液，再初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内，由于上清液的浓度较低，使得碳酸钙沉淀反应发生没这么进行，因此当初次将营养液输送至砂柱灌浆模具内时，上清液在砂柱灌浆模具底部先进行碳酸钙沉淀反应，然后再接着灌浓度较高的菌液，不然的话直接灌浓度较高的菌液容易在上部产生更多沉淀，这样使得砂柱下半部分固化就没有这么均匀了，从而有效提高了砂柱固化的均匀性，有效保障砂柱的质量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。