【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地基加固，尤其涉及一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置及加固方法。
技术介绍
1、随着现代城市化进程的加快，建筑物的规模和高度不断增加，对土体的要求也越来越高。地基作为建设工程的承载基础之一，其稳定性直接关系到整体结构的安全。然而，土质差异、地质条件多变、自然灾害频发等因素使得地基的稳定性面临挑战。因此，研究如何有效地加固地基，提高其承载能力和稳定性，成为土木工程领域亟需解决的问题之一。
2、传统土壤处理技术是通过一系列物理、化学作用来提高土体承载力和稳定性，如：振动加固、土壤换填、化学注浆等。然而，传统土壤处理技术在对土壤改性的同时，往往伴随着一系列环境问题。首先，土壤处理过程中可能产生大量废弃物和污染物，如挖掘后的土壤、废弃材料和化学添加剂，这些物质可能对土壤和地下水造成污染。其次，振动加固等机械加固手段通常伴随着大型机械设备的使用，常伴随土体扰动大，施工效率低、能源消耗大等问题。因此，传统土壤处理技术在解决地基问题的同时，也需要重视环境保护和可持续发展。寻求一种更加环保、低碳的处理方法，以减少对土体环境的不良影响，实现土地资源的可持续利用和保护十分重要。
3、微生物矿化技术作为生物矿化的重要组成部分之一，由于其低碳性、高效性、可控性以及环境兼容性，广泛应用于地质封存、环境修复、文物保护等多个领域，为应对降低碳排放、提高工程岩土稳定性以及地质储能等提供了一条绿色环保的道路。但是，微生物矿化作为生物种群作用的一种，其矿化机制与化学矿化存在显著的不同，其应用可靠性强烈依赖于环境。如：温度、p
4、在公开号为cn111501733a的中国专利技术专利中公开了一种利用激发培养原位微生物固化土体的方法。该方法在土体中加入激发液促进土体内微生物繁殖，再向土体中加入胶结液固化土体；虽然在一定程度上节省了人力物力，但加固均匀性完全依靠土壤中微生物的分布情况，并且矿化微生物在土层仅分布在浅层，对深部土体无法做到有效加固。
5、在授权号cn111441337b的中国专利技术专利中公开了一种引入脲酶抑制剂的微生物诱导矿化加固土体灌浆方法。该方法将产脲酶菌液与待固化土体充分混合，静置直至完成产脲酶菌液在待固化土体的颗粒表面的附着；然后，将脲酶抑制剂加入胶结液中，充分搅拌溶解后进行灌浆。虽然一定程度上增加了固化效果的均匀性，但是对于深部土体的依然无法处理，并且脲酶抑制剂和矿化反应副产物依旧会大量富存在土体之中，无法得到有效地去除。
6、综合来看，如何利用微生物及其代谢产物加固深部土体，提高加固体均匀性，避免生物竞争，去除氨类副产物，目前尚未有有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置及加固方法，解决了现有的微生物诱导土体矿化加固后的脲酶抑制剂和矿化反应副产物富存于土体之中无法排出的问题。
2、第一方面，为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置，包括模型箱、密封组件、真空管组和注浆管组；模型箱顶部设有密封组件，真空管组的一端穿过密封组件伸入模型箱内部，真空管组的另一端连接水气分离罐，水气分离罐通过气压管与真空泵连接；模型箱内装填有钙质砂；注浆管组的一端贯穿密封组件并埋设在钙质砂内部，注浆管组的另一端连接有注浆泵，注浆泵通过浆液管与浆料罐连接。
4、在本方案中，通过注浆管组可将浆料罐内的微生物脲酶溶液注入模型箱内，并渗透到钙质砂的微小孔隙内，诱导生成的碳酸根离子可与钙盐反应生成具有粘结性的碳酸盐沉淀以对钙质砂进行固化，提高其强度；注浆管组的端部埋设在钙质砂中，微生物脲酶溶液能注入到钙质砂深层，避免微生物脲酶溶液仅在钙质砂浅层分布，对深层钙质砂无法做到有效加固；真空管组一端连接模型箱，另一端连接真空泵，通过真空泵可将加固完钙质砂的矿化反应副产物抽离模型箱，使加固后的钙质砂更加密实，且对环境无毒害。
5、进一步地，注浆管组包括注浆总管和若干根注浆支管，注浆总管一端连接注浆泵，注浆总管另一端与若干根注浆支管分别连接；若干根注浆支管均埋设在钙质砂内，每根注浆支管上开设有若干个注浆孔；
6、注浆总管上设有总注浆阀，每根注浆支管上均设有支路注浆阀。
7、在本方案中，注浆支管均匀埋设在钙质砂中，使得微生物脲酶溶液能分散至钙质砂的各个角落，保证加钙质砂加固的均匀性。
8、进一步地，真空管组包括若干根真空支管和真空总管，若干根真空支管的一端穿过密封组件伸入模型箱内部，若干根真空支管的另一端均连接注浆总管；真空总管的一端连接注浆总管，真空总管的另一端连接水气分离罐；
9、真空总管上设有总真空阀，每根真空支管上均设置有支路真空阀。
10、在本方案中，真空支管伸入模型箱内部，但未接触到钙质砂，微生物脲酶溶液注入模型箱后，还可通过真空支管向模型箱内抽负压，以加速微生物脲酶溶液在钙质砂内的下渗，促进微生物脲酶溶液在垂直方向上分布的均匀性；真空总管一端连接在注浆总管上，加固完成后真空泵提供负压，可将模型箱内的矿化反应副产物依次通过注浆支管和真空总管抽离模型箱，该设计利用注浆支管同时实现了向注入微生物脲酶溶液和抽离反应副产物的效果，管路布置简单。
11、进一步地，水气分离罐底部连接有排水管，排水管上设有排水阀门；水气分离罐顶部设置真空表。
12、在本方案中，真空泵将固化后的微生物脲酶溶液和矿化反应的副产物抽入水气分离罐，当水气分离罐内部溶液快满时，通过排水管将其排出。
13、第二方面，本专利技术基于第一方面提供的一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置，提供一种基于微生物脲酶的地基真空加固方法，包括以下步骤：
14、s1：制备微生物脲酶溶液与胶结溶液；
15、s2：采用砂雨法向模型箱内装填钙质砂；
16、s3：向模型箱内注入去离子水，对钙质砂进行冲洗；
17、s4：将微生物脲酶溶液注入浆料罐，启动注浆泵将微生物脲酶溶液注入钙质砂中；
18、s5：启动真空泵，将钙质砂中微生物脲酶溶液抽入水气分离罐；
19、s6：将胶结溶液注入浆料罐，启动注浆泵将胶结溶液注入钙质砂中；第一次加固完成；
20、s7：重复执行s4～s6，对模型箱内钙质砂进行循环加固。
21、在本方案中，使用微生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：包括模型箱(1)、密封组件(2)、真空管组(3)和注浆管组(4)；所述模型箱(1)顶部设有密封组件(2)，所述真空管组(3)的一端穿过所述密封组件(2)伸入所述模型箱(1)内部，所述真空管组(3)的另一端连接水气分离罐(5)，所述水气分离罐(5)通过气压管与真空泵(6)连接；所述模型箱(1)内装填有钙质砂；所述注浆管组(4)的一端贯穿所述密封组件(2)并埋设在所述钙质砂内部，所述注浆管组(4)的另一端连接有注浆泵(7)，所述注浆泵(7)通过浆液管与浆料罐(8)连接。
2.根据权利要求1所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：所述注浆管组(4)包括注浆总管(42)和若干根注浆支管(41)，所述注浆总管(42)一端连接所述注浆泵(7)，所述注浆总管(42)另一端与若干根所述注浆支管(41)分别连接；若干根所述注浆支管(41)均埋设在所述钙质砂内，每根所述注浆支管(41)上开设有若干个注浆孔；
3.根据权利要求2所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：所述真空管组(3)包括若干根真空支
4.根据权利要求3所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：所述水气分离罐(5)底部连接有排水管，所述排水管上设有排水阀门(51)；所述水气分离罐(5)顶部设置真空表(52)。
5.一种根据权利要求4所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置的加固方法，其特征在于，所述S1包括：
7.根据权利要求6所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置的加固方法，其特征在于，所述S3包括：
8.根据权利要求7所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置的加固方法，其特征在于，所述S4包括：
9.一种基于微生物脲酶的土柱真空加固装置，其特征在于：包括模型筒(10)，所述模型筒(10)固定在真空桶(11)内；所述模型筒(10)底部设有排液管，所述排液管上设有排液阀(101)；所述模型筒(10)内装填有砂土；所述模型筒(10)的筒口处设有注水管(12)的一端，所述注水管(12)的另一端穿出所述真空桶(11)并与蠕动泵(13)连接，所述蠕动泵(13)通过浆液管与储存容器(14)连接；所述真空桶(11)通过负压管(15)与负压泵(16)连接；
10.一种根据权利要求9所述的基于微生物脲酶的土柱真空加固装置的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：包括模型箱(1)、密封组件(2)、真空管组(3)和注浆管组(4)；所述模型箱(1)顶部设有密封组件(2)，所述真空管组(3)的一端穿过所述密封组件(2)伸入所述模型箱(1)内部，所述真空管组(3)的另一端连接水气分离罐(5)，所述水气分离罐(5)通过气压管与真空泵(6)连接；所述模型箱(1)内装填有钙质砂；所述注浆管组(4)的一端贯穿所述密封组件(2)并埋设在所述钙质砂内部，所述注浆管组(4)的另一端连接有注浆泵(7)，所述注浆泵(7)通过浆液管与浆料罐(8)连接。
2.根据权利要求1所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：所述注浆管组(4)包括注浆总管(42)和若干根注浆支管(41)，所述注浆总管(42)一端连接所述注浆泵(7)，所述注浆总管(42)另一端与若干根所述注浆支管(41)分别连接；若干根所述注浆支管(41)均埋设在所述钙质砂内，每根所述注浆支管(41)上开设有若干个注浆孔；
3.根据权利要求2所述的基于微生物脲酶的地基真空加固装置，其特征在于：所述真空管组(3)包括若干根真空支管(31)和真空总管(32)，若干根所述真空支管(31)的一端穿过所述密封组件(2)伸入所述模型箱(1)内部，若干根所述真空支管(31)的另一端均连接所述注浆总管(42)；所述真空总管(32)的一端连接所述注浆总管(42)，所述真空总管(32)的另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹宝锋，肖杨，谢浏洋，魏志康，燕江，吴焕然，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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