本发明专利技术公开了一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，该加固装置包括注水池、注水泵、一级注水导管、注水通管、二级注水导管、注水井、抽水井、二级抽水集水导管、抽水集水通管、一级抽水集水导管、抽水泵和贮水池；注水井和抽水井位于砂土地基中；注水池中盛有微生物加固液；注水池的出水口通过管路与注水泵的进水口连接，注水泵的出水口通过注水管道组件与注水井的进水口连接，抽水井的出水口通过抽水管道组件与抽水泵的进水口连接，抽水泵的出水口通过管路与贮水池的进水口连接。该加固方法能够有效提升砂土地基的强度稳定性，作业方便，对周围环境的影响小，效率高，能够大幅降低砂土地基加固处理的成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置及加固方法。
技术介绍
顶管施工拥有施工速度快、精度高以及成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的施工铺设中。对于砂土地基中的顶管施工，由于砂土颗粒之间的孔隙较大，钻孔液不能够有效地在钻孔内壁形成起保护作用的滤饼层，使得钻孔极易发生坍塌，进而堵塞施工中的顶管。为了提高顶管施工中钻孔的强度稳定性，对于砂土地基进行加固处理是一种有效地技术手段。目前，对于砂土地基的加固方法主要有换填垫层法、振冲法、水泥土搅拌法以及水泥土粉煤灰碎石桩法，然而上述几种方法均对周围环境影响较大，且施工成本较高。
技术实现思路
技术问题：本专利技术要解决的技术问题是：提供一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置及加固方法，该加固方法操作方便，对于周围环境的影响较小，且成本较低。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用如下的技术方案：一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，该加固装置包括注水池、注水泵、一级注水导管、注水通管、二级注水导管、注水井、抽水井、二级抽水集水导管、抽水集水通管、一级抽水集水导管、抽水泵和贮水池；注水井和抽水井位于砂土地基中；注水池中盛有微生物加固液；注水池的出水口通过管路与注水泵的进水口连接，注水泵的出水口通过注水管道组件与注水井的进水口连接，抽水井的出水口通过抽水管道组件与抽水泵的进水口连接，抽水泵的出水口通过管路与贮水池的进水口连接。作为优选例，所述的注水井和抽水井分别呈排设置，且每排注水井和每排抽水井交替布设。作为优选例，所述的每排注水井中，相邻两个注水井的间距为4—5米；所述的每排抽水井中，相邻两个抽水井的间距为4—5米；相邻抽水井和抽水井的间距为4—5米。作为优选例，所述的注水井底部和抽水井底部距砂土地基底部的距离为0.2—0.3 m。作为优选例，所述的注水管道组件由注水管道单元组成，注水管道单元的数量与注水井的排数相等；每个注水管道单元包括一级注水导管、注水通管以及二级注水导管，一级注水导管的一端与注水泵的出水口连接，一级注水导管的另一端与注水通管的一端连接；注水通管相互平行，且位于注水井上方；二级注水导管位于注水通管的下方，二级注水导管的一端与注水通管连通，另一端位于注水井中。作为优选例，所述的抽水管道组件由抽水管道单元组成，抽水管道单元的数量与抽水井的数量相等；每个抽水管道单元包括二级抽水集水导管、抽水集水通管和一级抽水集水导管，一级抽水集水导管的一端与抽水泵的进水口连接，一级抽水集水导管的另一端与抽水集水通管的一端连接；抽水集水通管相互平行，且位于抽水井上方；二级抽水集水导管位于抽水集水通管的下方，二级抽水集水导管的一端与抽水集水通管连通，另一端位于抽水井中。作为优选例，所述的微生物加固液以水为溶媒并含有反硝化细菌、钙离子、硝酸根离子、有机物和供细菌生长的营养物质；其中，反硝化细菌的浓度为109—1010个/L，钙离子和硝酸根离子的数量比为0.9—2.2:1，有机物的质量浓度为2—5 g/L，供细菌生长的营养物质的质量浓度为5—10 g/L，且加固液的PH值为7—7.5。一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固方法，该方法包括以下步骤：先将微生物加固液加入注水池中，然后同时开启注水泵和抽水泵，产生水头差压力，使得微生物加固液通过管路流入注水井中，并进入砂土地基内部进行生物化学反应，同时将含有反应副产物的地下水从抽水井中抽离并排出；在砂土地基加固结束后，用现场施工开挖出来的砂土将注水井和抽水井填平。作为优选例，所述的微生物加固液的体积用量为砂土地基中的孔隙体积的2—4倍。有益效果：与现有技术相比，本专利技术实施例的用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置及加固方法，利用微生物加固液中的反硝化细菌的反硝化作用，在砂土地基内部产生碳酸钙结晶沉淀，对顶管施工的砂土地基进行预先加固处理，使得顶管施工中钻孔强度的稳定性得到提升，而不易发生坍塌。砂土地基中天然地含有大量的细菌微生物，本专利技术采用将反硝化细菌注入土体中的加固方法，不会像水泥土搅拌法以及水泥土粉煤灰碎石桩法那样释放大量的二氧化碳造成二次污染，而是一种天然的生物化学加固方法。本专利技术实施例的加固装置，安装方法简单、便利、施工周期短，相对于换填垫层法和振冲法等传统的地基加固方法，对于周围环境的影响较小，效率高，且成本较低。附图说明图1是本专利技术实施例的结构平面示意图；图2是本专利技术实施例的结构剖面示意图。图中有：注水池1、注水泵2、一级注水导管3、注水通管4、二级注水导管5、注水井6、抽水井7、二级抽水集水导管8、抽水集水通管9、一级抽水集水导管10、抽水泵11、贮水池12、砂土地基13。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术实施例的技术方案进行详细的说明。本专利技术中所提及的注水井6和抽水井7应分别按照《QSY161-2007注水井作业施工规范》和《GJJ10-86供水管井设计施工及验收规范》进行施工作业。本专利技术中所提及的注水泵和抽水泵能提供的气压至少在0.5 MPa以上。如图1所示，本专利技术实施例的一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，包括注水池1、注水泵2、一级注水导管3、注水通管4、二级注水导管5、注水井6、抽水井7、二级抽水集水导管8、抽水集水通管9、一级抽水集水导管10、抽水泵11和贮水池12。注水井6和抽水井7位于砂土地基13中。注水池1中盛有微生物加固液。注水池1的出水口通过管路与注水泵2的进水口连接，注水泵2的出水口通过注水管道组件与注水井6的进水口连接，抽水井7的出水口通过抽水管道组件与抽水泵11的进水口连接，抽水泵11的出水口通过管路与贮水池12的进水口连接。作为优选例，所述的注水井6和抽水井7分别呈排设置，且每排注水井6和每排抽水井7交替布设。这样有利于从注水井6进入砂土地基13内部的微生物加固溶液在发生反应后，从抽水井7中排出。作为优选例，所述的每排注水井6中，相邻两个注水井6的间距为4—5米；所述的每排抽水井7中，相邻两个抽水井7的间距为4—5米；相邻抽水井6和抽水井7的间距为4—5米。每个抽水井和注水井的工作半径为4—5米，可以满足整个砂土地基范围内的加固需要。如果间距太大，则不能够有效地加固砂土地基；如果间距太小，会增加施工成本。作为优选例，所述的注水井6底部和抽水井7底部距砂土地基13底部的距离为0.2—0.3 m。加固液从注水井底部进入砂土地基后，其渗流路径可以到达距地基底部0.2—0.3 m处的位置，可以满足砂土底部范围内的加固要求。如果此距离太大，则不能够有效地加固砂土地基底部；如果距离太小，会增加施工成本。作为优选，所述的注水井6和抽水井7的直径均为0.3-0.4 m。当然，在工程中，可以按照实际情况划定注水井6和排水井7的间距和直径。在上述实施例中，所述的注水管道组件由注水管道单元组成，注水管道单元的数量与注水井6的排数相等。每个注水管道单元包括一级注水导管3、注水通管4以及二级注水导管5，一级注水导管3的一端与注水泵2的出水口连接，一级注水导管3的另一端与注水通管4的一端连接。注水通管4相互平行，且位于注水井6上方。二级注水导管5位于注水通管4的下方，二级注水导管5的一端与注水通管4连通，另一端位于注水井6中。通过设置注水管道本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，该加固装置包括注水池（1）、注水泵（2）、一级注水导管（3）、注水通管（4）、二级注水导管（5）、注水井（6）、抽水井（7）、二级抽水集水导管（8）、抽水集水通管（9）、一级抽水集水导管（10）、抽水泵（11）和贮水池（12）；注水井（6）和抽水井（7）位于砂土地基（13）中；注水池（1）中盛有微生物加固液；注水池（1）的出水口通过管路与注水泵（2）的进水口连接，注水泵（2）的出水口通过注水管道组件与注水井（6）的进水口连接，抽水井（7）的出水口通过抽水管道组件与抽水泵（11）的进水口连接，抽水泵（11）的出水口通过管路与贮水池（12）的进水口连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，该加固装置包括注水池（1）、注水泵（2）、一级注水导管（3）、注水通管（4）、二级注水导管（5）、注水井（6）、抽水井（7）、二级抽水集水导管（8）、抽水集水通管（9）、一级抽水集水导管（10）、抽水泵（11）和贮水池（12）；注水井（6）和抽水井（7）位于砂土地基（13）中；注水池（1）中盛有微生物加固液；注水池（1）的出水口通过管路与注水泵（2）的进水口连接，注水泵（2）的出水口通过注水管道组件与注水井（6）的进水口连接，抽水井（7）的出水口通过抽水管道组件与抽水泵（11）的进水口连接，抽水泵（11）的出水口通过管路与贮水池（12）的进水口连接。2.按照权利要求1所述的用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，所述的注水井（6）和抽水井（7）分别呈排设置，且每排注水井（6）和每排抽水井（7）交替布设。3.按照权利要求2所述的用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，所述的每排注水井（6）中，相邻两个注水井（6）的间距为4—5米；所述的每排抽水井（7）中，相邻两个抽水井（7）的间距为4—5米；相邻抽水井（6）和抽水井（7）的间距为4—5米。4.按照权利要求3所述的用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，所述的注水井（6）底部和抽水井（7）底部距砂土地基（13）底部的距离为0.2—0.3 m。5.按照权利要求2所述的用于砂土地基中顶管施工的土体加固装置，其特征在于，所述的注水管道组件由注水管道单元组成，注水管道单元的数量与注水井（6）的排数相等；每个注水管道单元包括一级注水导管（3）、注水通管（4）以及二级注水导管（5），一级注水导管（3）的一端与注水泵（2）的出水口连接，一级注水导管（3）的另一端与注水通管（4）的一端连接；注水通管（4）相互平行，且位于注水井（6）上方；二级注水导...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜延军，周敏，蒋宁俊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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