[發(fā)明專利]一種微生物均勻固化軟粘土的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110730691.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113445490B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃容聘;邵光輝;趙志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: E02D3/12
• 分類號: E02D3/12;C12N1/20;C12N1/02;C12R1/07
• 代理公司: 南京燦爛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32356
• 代理人: 李志鴻

一種微生物均勻固化軟粘土的方法，工序簡單，材料利用率高，固化期間無污染物產(chǎn)生，其特征在于該方法步驟如下：a.將經(jīng)過活化的科氏芽孢桿菌(Bacillus cohnii)菌種接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在30℃條件下震蕩培養(yǎng)48h，制得發(fā)酵液；b.通過離心機分離發(fā)酵液，除去清液，收集菌體，并將菌體轉(zhuǎn)接入與清液等體積的營養(yǎng)鹽溶液中，得到細菌懸濁液；c.往細菌懸濁液中快速投加氫氧化鈣制得生物膠結(jié)液1，隨后立即采用深層攪拌機2將生物膠結(jié)液1與待加固土壤3攪拌均勻，攪拌完成后整平場地；d.在場地中布置監(jiān)測點，每隔5天開展一次荷載試驗獲得實時地基承載力值，當?shù)鼗休d力大于200kPa后結(jié)束土壤固化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微生物均勻固化軟粘土的方法，屬于地基處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微生物固土技術(shù)是一種利用微生物新陳代謝活動誘導形成碳酸鈣結(jié)晶，將松散土顆粒膠結(jié)成整體，實現(xiàn)土壤固化的新型地基加固技術(shù)。由于其具有環(huán)境友好、對土體擾動較小等優(yōu)勢，在近幾年受到廣泛關(guān)注。目前，微生物固土大都采用分段注漿方式進行，即通過注漿裝置反復往待加固區(qū)域內(nèi)交替注入菌液和膠結(jié)溶液，直至土體達到預定的強度。由于細菌空間分布與礦化反應的非均勻性，采用分段注漿方式進行土壤加固普遍存在加固體強度不均勻與加固范圍難控制的問題，碳酸鈣結(jié)晶體會優(yōu)先在注漿口附近匯集，造成注漿口近端與遠端土體的強度存在顯著差異，土粒徑越小問題越突出，加固不均勻性成為制約這一技術(shù)工程應用的主要因素。

公告號為CN105714765A、CN108049409A的專利分別通過降低細菌生存環(huán)境的溫度以及添加脲酶抑制劑以控制生物礦化速率，避免菌液與膠結(jié)溶液混合注入土體后形成的碳酸鈣膠結(jié)物堵塞注漿口，雖然在一定程度上克服分段注漿方式引起的加固不均勻性，擴大了單孔注漿有效加固范圍，但兩者均需進行多次注漿才能使土體達到預定強度，材料利用率低，加固過程使土體呈堿性并產(chǎn)生大量氨氣易對環(huán)境造成污染；公告號為CN108192623A的專利提出利用拌合機械將細菌與待加固土體拌合，之后再反復注入營養(yǎng)液和膠結(jié)溶液，盡管通過解決細菌空間分布不均提高了微生物固土的均勻性，但這種固土方式工序較多，亦需多次注漿才能使土體達到預定強度，材料利用率低，施工周期長的問題同樣存在；而公告號CN105970913A的專利提出利用電滲法改變土中微生物以及營養(yǎng)鹽離子的空間分布，通過礦化反應過程控制提高微生物固土均勻性，雖然可改善注漿口附近碳酸鈣大量沉積影響灌漿效果的不利狀況，但這種固土方式實際實施時依賴電場參數(shù)的合理選取，不同土質(zhì)適用的電場參數(shù)不同，若電場參數(shù)選取不當，有可能引起新的加固不均勻問題，同時施工過程中因電力設(shè)備的引入還可能存在耗能與施工安全問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：綜上所述，現(xiàn)有改善微生物固土不均勻的方案均存在一定不足，無論是通過抑制脲酶活性或?qū)⒓毦c土體均勻拌合再行注漿，都無法通過單次固化使加固體達到預定強度，材料利用率低，施工周期長，且易對環(huán)境造成污染，而電滲法在施工過程中可控性差，存在安全隱患，工程應用價值較小。軟粘土廣泛分布于我國沿海，湖泊和河流地區(qū)，具有含水量高，壓縮性高和抗剪強度低等特性，工程性質(zhì)較差。近年來，土地資源緊缺以及社會發(fā)展需要使得大量的基礎(chǔ)設(shè)施項目在軟粘土地基上新建或者擴建，為保證建(構(gòu))筑物的安全與正常使用，必須對這種特殊地基進行處理。受制于軟粘土的水力滲透系數(shù)以及土粒徑尺寸、孔喉尺寸與微生物個體尺寸的相容性，目前采用分段微生物注漿固化軟粘土普遍存在加固體強度低、加固均勻性差等問題，這一現(xiàn)狀嚴重限制了微生物固土技術(shù)在軟粘土地基處理中的應用。本發(fā)明的目的在于提供一種微生物均勻固化軟粘土的方法，通過生物礦化反應過程控制，實現(xiàn)待加固土體與包含細菌、乳酸鈣、氫氧化鈣等組分的混合液經(jīng)過一次拌合均勻固化，固化期間無污染物產(chǎn)生，為軟粘土地基處理提供一種新途徑。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種微生物均勻固化軟粘土的方法，其特征在于該方法步驟如下：

a.將經(jīng)過活化的科氏芽孢桿菌(Bacillus cohnii)菌種接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在30℃條件下震蕩培養(yǎng)48h，制得發(fā)酵液，其中，發(fā)酵培養(yǎng)基pH為7.0，1L的發(fā)酵培養(yǎng)基中包含5g牛肉膏、10g蛋白胨、5g氯化鈉；