[发明专利]一种基于MICP固化土壤形成水平帷幕的设备和方法

说明书

本发明涉及一种基于MICP固化土壤形成水平帷幕的设备和方法，包括水平导流系统、注水渗流系统、点状集液系统和检测过滤系统；水平导流系统具有导向管、树枝状水平导流管和引导头；注水渗流系统具有注水井；点状集液系统包括具有抽水井；检测过滤系统连接于点状集液系统上，包括细菌检测仪和过滤装置，过滤装置通过储液器与导向管相连；注水井与抽水井形成渗流路径，树枝状水平导流管设置于渗流路径上。与现有技术相比，本发明能够形成一个效果良好的水平减渗帷幕，配合后续的竖向帷幕，能满足基坑降水需求、实现地下水资源保护和地面沉降控制，同时采用微生物处理而非化学处理还能节能减排，方法简便易行，易于向工程推广。

技术领域

本发明属于地质工程、岩土工程技术领域，具体涉及一种基于MICP固化土壤形成水平帷幕的设备和方法。

背景技术

在城市密集建筑区深基坑降水过程中，不仅要求将水头控制在安全线以下，同时要对周围建构筑物进行严格保护。但在降水过程中，若竖向止水帷幕无法彻底隔断降水含水层，则基坑要在抽排大面积地下水，不但浪费地下水资源、扰动原生水文地质环境、导致附近地面沉降，还要消耗大量能源，此外，排水还可能对市政设施产生大量负担并可能污染地下水。若采用全封闭帷幕(竖向帷幕+水平帷幕)，则会提高工程造价，且当水平帷幕深度较深时，施工难度大，质量难保证。虽然可以避免地下水的开采，但在基坑面积较大时，工程造价高。

使用水平帷幕可有效减小竖向帷幕的插入深度，但在砂层中施工水平帷幕较为困难。采用水泥土搅拌桩或高压旋喷技术破坏含水层隔水顶板，工艺成本高，质量难控制。TRD技术施用成本高，并且在高压下，常规注浆技术难以控制浆液运移，无法形成有效的水平帷幕。化学或生物注浆采用非扰动法，填充孔隙或发生胶结实现减渗和加固，但水泥和石灰胶凝材料会改变土体的pH值，使土体呈碱性并形成一定范围的侵蚀环境，对地下水与植被造成不良影响，而化学灌浆材料中除水玻璃(Na₂SiO₃)外，其余化学灌浆材料(环氧树脂类、丙烯酸盐类、酚醛树脂类、聚氨酯类等)均具有一定毒性，对生态环境构成一定威胁。

综上所述，能实现基坑降水、地下水资源保护、地面沉降控制，同时还能节能减排、简便易行的水平减渗帷幕形成技术还亟待探索。

中国专利CN106285695B公开了一种盾构隧道端头微生物加固结构及其施工方法，通过将盾构隧道端头一定范围内的土壤进行微生物加固处理，大大提高微生物土的强度以及抗渗性能，保证盾构机顺利出洞。中国专利CN112855072A公开了利用浆液及微生物矿化多级封堵围岩裂隙水的装置及方法，利用活化后的微生物诱导碳酸钙沉淀，采用环形止水帷幕封堵和关键注浆孔注浆封堵实施三级封堵，实现威严裂隙水的有效封堵及围岩的固化。这两种方法都是对小范围内的土壤进行固化，无法实现较大范围的土壤固化。

中国专利CN110984239A公开了防止垃圾厂渗流的局部加固处理方法，先在渗流处周围布置一定数量的冻结管，形成冻结帷幕，再在冻结帷幕下方通过微生物注浆加固，反应产生碳酸钙填充土体颗粒间的孔隙和胶结土体颗粒，形成承载力较高、渗透性小的符合土体，有效控制渗滤液的渗流，阻断垃圾渗滤液对地下水环境的严重污染。这种方法除采用微生物改造土体外还采用复数冻结管制造冻结帷幕，成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种基于MICP固化土壤形成水平帷幕的设备及方法，能够形成一个效果良好的水平减渗帷幕，配合后续的竖向帷幕，能满足基坑降水需求、实现地下水资源保护和地面沉降控制，同时采用微生物处理而非化学处理还能节能减排，方法简便易行，易于向工程推广。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供一种基于MICP(微生物诱导碳酸钙沉淀)固化土壤形成水平帷幕的设备，包括水平导流系统、注水渗流系统、点状集液系统和检测过滤系统；

所述的水平导流系统用于插入待处理土层，由依次连接的导向管、树枝状水平导流管和引导头构成；