应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置及方法

本发明涉及微生物地基加固，具体涉及一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置及方法。

背景技术：

1、微生物诱导碳酸盐沉淀(micp)技术是指，为特定微生物提供氮源和钙镁等离子源，能够快速析出碳酸盐结晶胶结物的技术。该碳酸盐结晶可以填充土体孔隙，将松散土体胶结为具有一定强度的固化体，有效改善土体的力学性能；该技术具有环境友好、反应机制简单、能耗低等优点，在不良土体加固中具有广阔的应用前景。

2、在利用微生物注浆加固技术对大面积不良地基处理时，需要对待加固地基进行一次或多次注浆胶结加固，在多次微生物注浆加固过程中，菌液或胶结液具有较强的流动性，可以快速扩散到周围土体；碳酸盐胶结物主要沿渗流路径生长，渗流距离越远，碳酸盐胶结物生成量越低，导致加固效果不可控，加固不均匀性问题显著。

3、现有微生物注浆技术主要采用直接注入菌液或胶结液于待加固地基的施工方式，任其自由扩散和渗透，无法控制浆液渗流方向和加固范围，往往会存在下列问题：一是浆液消耗量大，浪费资源；二是加固范围不可控，加固强度不均匀；三是无法回收废液，生成的氨氮废物会对环境造成影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置及方法，解决了传统的注浆装置在完成注浆加固工作以后，与地基胶结成整体无法回收利用，造成资源浪费的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，提供一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其包括最少两个内部中空的套管，以及与套管数量相同的抽注浆器，套管插入地基上预先开钻的钻孔内，并且在套管的外壁上设置有气囊，气囊上开设有气囊充放气口，抽注浆器安装于套管内，且最少两个抽注浆器通过导管分别与外部的注浆设备或者抽浆设备相连。

4、本发明包括最少两个的内部中空的套管和抽注浆器，且两个抽注浆器分别与外部的注浆设备或者抽浆设备相连，从而兼具抽浆和注浆功能，利用正负压联合有效控制浆液渗流路径，精准控制加固范围，在完成注浆加固工作以后，回收菌液和胶结液以便再次利用，防止资源浪费。

5、进一步地，套管的侧壁上均匀开设有若干个套管浆孔，气囊暴露套管浆孔。

6、进一步地，套管浆孔内设置有过滤装置。

7、进一步地，抽注浆器包括在套管内可上下滑动的芯管，芯管上侧壁上均匀开设有若干个芯管浆孔，芯管上下两端均设置有密封圈。

8、进一步地，导管两端均设置有螺纹口，芯管的顶部设置有连接处，连接处与导管一端的螺纹口通过螺纹相连；导管另一端的螺纹口通过气泵接头与软管连接，通过软管与外部的注浆设备或者抽浆设备相连。

9、另一方面，提供一种基于应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其包括以下步骤：

10、步骤s1、平整待加固的大面积地基场地；

11、步骤s2、在待加固的大面积地基场地上进行钻孔；

12、步骤s3、将套管插入钻孔内，在套管下放到钻孔的底部后，通过气囊充放气口对气囊进行充气，使气囊与钻孔的孔壁贴合；

13、步骤s4、将抽注浆器通过导管与外部注浆设备或者抽浆设备相连，然后将抽注浆器下放至套管的底部；

14、步骤s5、采用菌液和胶结液对待加固的大面积地基进行分层注浆；

15、步骤s6、注浆完成后，拔出所有导管和抽注浆器，对气囊进行放气处理，气囊收缩与钻孔的孔壁脱离，上拔套管；

16、步骤s7、将级配砂石填充至钻孔内，完成大面积地基的微生物加固。

17、进一步地，步骤s5中对待加固的大面积地基进行分层注浆的方法为：

18、通过多个导管连接，从而确定芯管深入套管内的深度，进而对待加固的大面积地基的土体进行分层，并在一层土体的注浆完成后再进行另一层土体的注浆，直至完成所有分层土体的注浆。

19、进一步地，对待加固的大面积地基的每层土体进行重复交替注浆；重复交替注浆包括正向加固注浆和反向加固注浆。

20、进一步地，正向加固注浆的方法为：采用注浆设备对最少一个抽注浆器进行注浆，在压力下将菌液或胶结液注入待加固的大面积地基的每层土体；采用抽浆设备对间隔注浆处一定距离的最少一个抽注浆器进行抽浆，利用负压抽出菌液或胶结液，使注入的菌液或胶结液流转，完成每层土体的正向加固。

21、进一步地，反向加固注浆的方法为：将在正向加固注浆中负责注浆功能的抽注浆器与抽浆设备相连，将在正向加固注浆中负责抽浆功能的抽注浆器与注浆设备相连，然后再次进行注浆和抽浆，完成每层土体的反向加固。

22、本发明公开了一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置及方法，其有益效果为：

23、1、本发明包括最少两个的内部中空的套管和抽注浆器，且两个抽注浆器分别与外部的注浆设备或者抽浆设备相连，从而兼具抽浆和注浆功能，利用正负压联合有效控制浆液渗流路径，精准控制加固范围，在完成注浆加固工作以后，回收菌液和胶结液以便再次利用，防止资源浪费。

24、2、本发明通过交替注浆和抽浆，改善加固效果，提高加固均匀性，解决微生物成矿技术中碳酸盐晶体产量随渗流路径逐渐降低而导致大面积地基处理中加固效果不可控和均匀性较差的问题。

技术特征：

1.一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其特征在于：包括最少两个内部中空的套管(1)，以及与套管(1)数量相同的抽注浆器；

2.根据权利要求1所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其特征在于：所述套管(1)的侧壁上均匀开设有若干个套管浆孔(4)，所述气囊(9)暴露所述套管浆孔(4)。

3.根据权利要求2所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其特征在于：所述套管浆孔(4)内设置有过滤装置(5)。

4.根据权利要求1所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其特征在于：所述抽注浆器包括在所述套管(1)内可上下滑动的芯管(7)，所述芯管(7)上侧壁上均匀开设有若干个芯管浆孔(8)，所述芯管(7)上下两端均设置有密封圈(10)。

5.根据权利要求4所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置，其特征在于：所述导管(2)两端均设置有螺纹口(3)，所述芯管(7)的顶部设置有连接处(6)，所述连接处(6)与导管(2)一端的螺纹口(3)通过螺纹相连；

6.一种基于权利要求1-5任一所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其特征在于，所述步骤s5中对待加固的大面积地基进行分层注浆的方法为：

8.根据权利要求7所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其特征在于：对待加固的大面积地基的每层土体进行重复交替注浆；所述重复交替注浆包括正向加固注浆和反向加固注浆。

9.根据权利要求8所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其特征在于，所述正向加固注浆的方法为：采用注浆设备对最少一个抽注浆器进行注浆，在压力下将菌液或胶结液注入待加固的大面积地基的每层土体；采用抽浆设备对间隔注浆处的最少一个抽注浆器进行抽浆，利用负压抽出菌液或胶结液，使注入的菌液或胶结液流转，完成每层土体的正向加固。

10.根据权利要求9所述的应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置的加固方法，其特征在于，所述反向加固注浆的方法为：将在正向加固注浆中负责注浆功能的抽注浆器与抽浆设备相连，将在正向加固注浆中负责抽浆功能的抽注浆器与注浆设备相连，然后再次进行注浆和抽浆，完成每层土体的反向加固。

技术总结本发明公开了一种应用于微生物地基处理的气囊式可回收抽注浆装置及方法，属于微生物地基加固技术领域，解决了传统的注浆装置在完成注浆加固工作以后，与地基胶结成整体无法回收利用，造成资源浪费的问题；其包括最少两个的内部中空的套管和抽注浆器，套管插入地基上预先开钻的钻孔内，并且在套管的外壁上设置有气囊，气囊上开设有气囊充放气口，抽注浆器安装于套管内，且最少两个的抽注浆器通过导管分别与外部的注浆设备或者抽浆设备相连；本发明兼具抽浆和注浆功能，利用正负压联合有效控制浆液渗流路径，精准控制加固范围，在完成注浆加固工作以后，可以回收菌液和胶结液以便再次利用，防止资源浪费。技术研发人员：王春艳,魏志康,刘汉龙,肖杨受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5