[發明專利]一種微生物誘導粉細砂固結軟土路基生態改良方法

在審

• 申請號: 202010897366.9
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111893988A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 方明鏡;周然;夏齊勇;顏廷舟;郭峰祥;胡良年;曾勇;劉政偉;榮克明;危文康;郝剛;易毅;許梁;丁潔;廖斌;錢媛媛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: E02D3/12
• 分類號: E02D3/12;E01C3/04;C09K17/40;C12N1/20;C09K103/00;C12R1/07
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨潔

本發明提供一種微生物誘導粉細砂固結軟土路基生態改良方法，其中微生物采用巴氏芽孢桿菌，菌種開始為凍干粉，在培養液中進行細菌活化和培養，得到巴氏芽孢桿菌濃縮液；然后向軟土中拌入粉細砂，粉細砂拌和比例在10?20％，粉細砂為軟土路提供大粒徑骨料；將巴氏芽孢桿菌濃縮液摻入營養液中注入砂土路基，再注入固結液，直至路基未達到預期目標。本發明應用交叉學科，使用生物化學技術處理軟土路基，克服了傳統物理和化學方法處理路基的高污染、高能耗等問題，既能實現對軟土路基的強化處理，又減少了環境污染和能耗問題。

技術領域

本發明涉及微生物誘導碳酸鈣沉淀加固路基技術領域，具體涉及一種微生物誘導粉細砂固結軟土路基生態改良方法。

背景技術

軟土路基，在日益增加的交通荷載(高速，重載)往復作用下，其疲勞壽命和工作性能不容樂觀。如果路基土的承載力劣化與不足，甚至發生液化，則可能會引起與液化相關的工程災害，如路基沉陷、地下管道及隧道的上浮、邊坡失穩以及海岸或河岸的過度侵蝕等病害，影響其交通運輸功能的發揮。

傳統的液化路基整治的方法有待改進與提高。比如土工織物加固技術存在耐久性不足的問題；基于水泥、石灰或有機膠的化學灌漿屬高耗能和高排放產業；而路基土置換、樁基和強夯等物理加固方法技術經濟性低，且在建成區施工成本高，大型施工機具受限。機械壓實和化學灌漿是目前土體加固處理應用最為廣泛的兩種方式，但其高成本、高能耗以及對環境污染和破壞的缺點促使了對新型土體加固技術的探索。

發明內容

本發明要解決的問題在于針對上述技術存在的不足，提供一種微生物誘導粉細砂固結軟土路基生態改良方法。微生物采用巴氏芽孢桿菌，這種細菌是非致病性菌，用尿素水解的微生物誘導碳酸鈣沉淀時，不需要引入外來微生物，有助于保持原有土壤生態環境，并且在一定的惡劣環境(如，酸堿，高鹽度等)條件下，都能保持較強的生物活性。首先將粉細砂拌入軟土路基中，改良路基土體結構，拌入粉細砂夠的土體既含有一定數量的粗顆粒，使之具有足夠的強度和水穩定性，又含有一定數量的細顆粒，能將粗顆粒粘結在一起，但細砂土易松散，對流水沖刷抵抗能力差，需要參配粘結物質，加強其穩定性。微生物誘導碳酸鈣沉積(MICP)過程產生的碳酸鈣沉淀具有一定的膠結功能，可以把砂土顆粒粘結到一起，改良土壤的工程性能，該項技術可以顯著改善土體強度、剛度、滲透性，并且相比于傳統土體改良工藝，其低能耗、低擾動、環境友好型特點更加符合可持續發展理念。

本發明為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：

一種微生物誘導粉細砂固結軟土路基生態改良方法，其特征在于：首先向軟土顆粒中拌和粉細砂，改良路基土體結構，其次向砂土中，傳輸菌液以及尿素和鈣源等營養鹽，從而使砂土孔隙中，尤其是砂土顆粒間被碳酸鈣填充和膠凝，砂土孔隙中快速析出的碳酸鈣膠凝結晶使軟土路基固結改良，承載力提高，路基力學性能得到極大改善，具體步驟如下：

步驟1、微生物的活化與培養：微生物采用巴氏芽孢桿菌，是一種好氧的革蘭氏陽性菌，能在新陳代謝過程中產生大量脲酶，菌種開始為凍干粉，在培養液中進行細菌活化和培養，得到巴氏芽孢桿菌濃縮液；

步驟2、加入粉細砂：向軟土中拌入粉細砂，粉細砂拌和比例應在10-20％，粉細砂主要為軟土路提供大粒徑骨料，其目的在于改善路基土體結構、提高路基強度；

步驟3、將巴氏芽孢桿菌濃縮液摻入營養液中注入砂土路基：菌液及營養液按縱向連續注入軟土路基中，橫向間隔應在0.4-0.7m之間，然后靜置，此步驟的主要目的是盡快激活巴氏芽孢桿菌及土壤原微生物的生物活性，并利用營養液將巴氏芽孢桿菌擴散到軟土路基當中，避免細菌過于集中；

步驟4、注入固結液：此步驟是為微生物提供水解物質及鈣離子，固結液按縱向連續注入軟土路基中，橫向間隔應在0.4-0.7m之間，且與菌液注入路徑保持一致；