CN112459007A - 一种微生物改良河道护岸装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物改良河道护岸装置及施工方法：装置包括动力输送***和浆液扩散***；动力输送***包括储浆池、浆液、输送软管、蠕动泵和注浆阀门，蠕动泵进口与储浆池连接，每个注浆阀门进口连接蠕动泵出口；浆液扩散***包括与注浆阀门等数量的注浆管；注浆管侧壁布置出浆孔，外壁包裹土工布，底部均为封口式，顶部均与其所对应注浆阀门出口连接的输送软管连接。施工方法：培养矿化细菌悬浊液，配置胶结液；注浆管侧壁包裹土工布，垂直压入河道护岸岸坡；打开注浆阀门，开启蠕动泵，向注浆管中泵送矿化细菌悬浊液后，泵送胶结液；直到河道护岸岸坡满足改良要求为止。本发明装置简单，施工无需破坏原有河道护岸，施工成本低，节能环保。

Description

一种微生物改良河道护岸装置及施工方法

技术领域

本发明涉及河道护岸工程技术领域，更具体的说，是涉及一种微生物改良河道护岸装置及施工方法。

背景技术

传统河道护岸防护往往偏重于河岸的稳定性和防洪效果，大多采用水泥及其他硬化护岸的方法。该方法中水泥和河沙的大量使用，不仅对环境产生很大的影响，硬化后的护岸完全阻碍了河岸与河床之间的生态***的互动，河岸生态***遭到极大破坏。此外，传统的硬质河岸护坡的设计还有可能产生对下游河岸冲刷与侵蚀破坏问题的转移。在现代可持续性发展的角度，对河流的开发和治理工作，必须考虑河道生态***的可持续性。因此，对河道护岸的生态型改良显得尤为重要。生态型河道护岸是一种兼顾河岸稳定性的同时，还能使河水及水中生物与土壤相互渗透；并且还能为一定区域内地表水和地下水提供补给。近年来，微生物诱导产生碳酸钙技术(MICP)得到了广泛的研究，微生物灌浆固化技术有流动性好，灌浆压力小，可控性好，副产物少以及绿色环保等优点，被认为是一种有可持续发展潜力的技术。将此技术应用于改良河道护岸及生态护岸修复，以使河道护岸***中采用全生态结构，使护岸结构既能发挥抗冲刷和防洪的效果，又能全方位的体现生态、环保的价值。

因此，采用微生物诱导产生碳酸钙技术改良河道护岸，研发一种微生物改良河道护岸装置及施工方法，对于河道护岸的开发和治理的综合应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种微生物改良河道护岸装置及施工方法，既可实现河道护岸的稳定性和防洪效果，也能体现生态可持续发展，营造良好的河岸生态***。本发明装置简单，施工过程无需破坏原有的河道护岸，施工成本低，且该施工技术节能环保、短期内能达到较好的改良效果，适合推广使用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明微生物改良河道护岸装置，包括动力输送***和浆液扩散***，所述动力输送***的出口与浆液扩散***的入口连接；

所述动力输送***包括储浆池、浆液、输送软管、蠕动泵和注浆阀门，所述储浆池内盛装浆液，所述蠕动泵进口通过输送软管与储浆池连接，所述注浆阀门至少设置一个，每个注浆阀门进口分别通过输送软管与蠕动泵出口连接；

所述浆液扩散***包括注浆管，所述注浆管至少设置一个，且数量与注浆阀门数量相等，一一对应；每根所述注浆管侧壁上均布置有出浆孔，每根所述注浆管管壁外侧均包裹有土工布，每根所述注浆管底部均为封口式，顶部均与其所对应的注浆阀门出口连接的输送软管相连接。

所述蠕动泵将储浆池中的浆液传送至浆液扩散***，所述蠕动泵采用液体动力输送器，或根据不同情况和要求采用其他液体动力泵送器。

所述浆液为矿化细菌悬浊液或胶结液；所述矿化细菌的培养液的成分为酵母提取物、TRIS和硫酸铵；所述胶结液的成分为等物质的量浓度的CaCl₂溶液和尿素的混合液。

每根所述注浆管底部均设置为尖头状，每根所述注浆管均垂直压入河道护岸岸坡中，且离水岸边界越近的注浆管越短。

每根所述注浆管与其对应的注浆阀门出口连接的输送软管之间的连接方式采用套管密封连接，或采用螺丝固定连接、粘接方法，或通过其他连通方式连接。

所述套管内壁进出口处均设置有卡接槽，每个注浆阀门出口连接的输送软管的出口处外壁以及每根所述注浆管顶部入口处外壁均设置有与卡接槽密封连接的卡扣。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

本发明微生物改良河道护岸装置的施工方法，包括以下过程：

第一步：培养矿化细菌悬浊液，配置胶结液；

第二步：每根注浆管侧壁包裹土工布，然后将注浆管垂直压入待改良的河道护岸岸坡中，通过套管密封连接传输软管与注浆管；

第三步：打开注浆阀门，开启蠕动泵，向注浆管中压力泵送矿化细菌悬浊液，静置设定的时间后，继续泵送胶结液，然后再静置设定时间；

第四步：重复第三步，直到河道护岸岸坡的改良满足设计要求为止。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

本发明在河道护岸岸坡中压入多个注浆管，通过动力输送***将矿化细菌和胶结液通过灌浆的方式注入河道护岸砂土中。矿化细菌诱导碳酸钙沉淀，实现将河道护岸土改良的目的，使河道护岸具有稳定性和抗侵蚀性。微生物诱导的碳酸钙沉淀将河岸砂土颗粒粘结起来，但是还会存在一定的孔隙，可实现河水及水中生物与土壤相互渗透，可进行河流自我净化，达到保护河道生态***的目的。该发明装置的施工过程无需破坏原有的河道护岸，开展操作简单，极大地缩短施工周期，具有施工成本低，价格低廉和经济效益高的特点。注浆管在施工结束后不必抽出，可继续作为河道护岸的支护结构，如果后期需要修复等工程还可重新启用注浆管。

附图说明

图1是本发明微生物改良河道护岸装置的示意图；

图2为图1的A-A的剖面。

图3为图1的B-B的剖面。

图4为本发明微生物改良河道护岸装置的动力传输***和浆液扩散***连接处的套管示意图。

附图标记：21储浆池；22浆液；23输送软管；24蠕动泵；25注浆阀门；31套管；311卡接槽；312卡扣；32注浆管；33出浆孔；34土工布；40河道护岸岸坡；50河水。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的仅仅为实施例，本领域人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面描述中所阐述的多个具体细节以便于充分理解本发明的实施方式，但是本发明还是可以采用其他不同于再次描述的其他方式来实施，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或者类似的标号表示相同或类似的结构件或具有相同或类似功能的结构件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“连通”、“压入”等应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是相互连通；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连结，可以是两个结构内部的连通或两个结构的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明微生物改良河道护岸装置，包括动力输送***和浆液扩散***，所述动力输送***的出口与浆液扩散***的入口连接。如图1至图4所示，图中箭头方向为浆液流动或扩散方向。

所述动力输送***包括储浆池21、浆液22、输送软管23、蠕动泵24和注浆阀门25。所述储浆池21用来盛装浆液22，所述蠕动泵24进口通过输送软管23与储浆池21连接，所述注浆阀门25至少设置一个，每个注浆阀门25进口分别通过输送软管23与蠕动泵24出口连接。

其中，所述蠕动泵24将储浆池21中的浆液22传送至浆液扩散***，所述蠕动泵24采用液体动力输送器，或根据不同情况和要求采用其他液体动力泵送器。所述浆液22为矿化细菌悬浊液或胶结液。所述矿化细菌的培养液的成分为酵母提取物、TRIS和硫酸铵，例如20g/L的酵母提取物、17.5g/L的TRIS和10g/L的硫酸铵。所述胶结液的成分为等物质的量浓度的CaCl₂溶液和尿素的混合液。

所述浆液扩散***包括注浆管32，所述注浆管32至少设置一个，且数量与注浆阀门25数量相等，一一对应。每根所述注浆管32侧壁上均布置有多个出浆孔33，浆液22通过出浆孔33渗入河道护岸砂土中将护岸固化，进行微生物诱导碳酸钙固化河道护岸。出浆孔33在注浆管32壁上不必是均匀布置，可随河道护岸岸坡40的实际情况来调整，例如，河道护岸岸坡40可能会有土层分布不同，或砂土颗粒粒径大小不同，从而改变出浆孔33在注浆管32上的分布情况。

每根所述注浆管32管壁外侧均紧紧包裹有土工布34，以防止河道护岸中的砂土等进入注浆管32内，造成不必要的出浆孔33堵塞。所述注浆管32在河道护岸岸坡中设置有多个，且均垂直压入河道护岸岸坡40中，且离水岸边界越近的注浆管32越短。每根所述注浆管32底部均为封口式，且为尖头状，目的是为实现更易于将注浆管32***河道护岸岸坡40中。每根所述注浆管32顶部均与其所对应的注浆阀门25出口连接的输送软管23相连接。

每根所述注浆管32与其对应的注浆阀门25出口连接的输送软管23之间的连接方式采用套管31密封连接，可实现活动拆卸，或采用螺丝固定连接、粘接等方法，或通过其他连通方式连接，来实现传输软管23与注浆管32的连通。所述套管31内壁进出口处均设置有卡接槽311，每个注浆阀门25出口连接的输送软管23的出口处外壁以及每根所述注浆管32顶部入口处外壁均设置有卡扣312，用来与卡接槽311密封连接，密封的本质在于阻止注浆管32中的浆液22与外界之间的质量交换，除了采用卡接槽311和卡扣312来密封，还可以采用其他方式实现密封效果，例如在密封部位设置柔性垫片，或采用密封胶等，减小被密封流体的泄漏通道，实现密封。

本发明微生物改良河道护岸装置的施工方法，包括以下过程：

第一步：按照《微生物培养手册》中微生物的培养方法培养矿化细菌悬浊液，如果大规模工程可采用工业培养微生物的方法培养；以及配置胶结液。

第二步：每根注浆管32侧壁包裹土工布34，然后将注浆管32垂直压入待改良的河道护岸岸坡40中，通过套管31密封连接传输软管23与注浆管32。

第三步：打开注浆阀门25，开启蠕动泵24，向注浆管32中压力泵送矿化细菌悬浊液，静置设定的时间后，继续泵送胶结液，然后再静置设定时间，使浆液扩散在河道护岸岸坡中。

第四步：重复第三步，直到河道护岸岸坡40的改良满足设计要求为止。

另外，注浆阀门25在未进行注浆工作时为关闭状态。注浆管32在注浆结束后，不必拔出，可继续留在河道护岸中，还可起到持续支护作用，直接作为河道护岸的预制支护结构，从而进一步提高河道护岸的结构强度和稳定性，增加河道护岸的服役寿命。作为一种优选的方案，所述河道护岸可以为砂土岸坡。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种微生物改良河道护岸装置，其特征在于，包括动力输送***和浆液扩散***，所述动力输送***的出口与浆液扩散***的入口连接；

所述动力输送***包括储浆池(21)、浆液(22)、输送软管(23)、蠕动泵(24)和注浆阀门(25)，所述储浆池(21)内盛装浆液(22)，所述蠕动泵(24)进口通过输送软管(23)与储浆池(21)连接，所述注浆阀门(25)至少设置一个，每个注浆阀门(25)进口分别通过输送软管(23)与蠕动泵(24)出口连接；

所述浆液扩散***包括注浆管(32)，所述注浆管(32)至少设置一个，且数量与注浆阀门(25)数量相等，一一对应；每根所述注浆管(32)侧壁上均布置有出浆孔(33)，每根所述注浆管(32)管壁外侧均包裹有土工布(34)，每根所述注浆管(32)底部均为封口式，顶部均与其所对应的注浆阀门(25)出口连接的输送软管(23)相连接。

2.根据权利要求1所述的微生物改良河道护岸装置，其特征在于，所述蠕动泵(24)将储浆池(21)中的浆液(22)传送至浆液扩散***，所述蠕动泵(24)采用液体动力输送器，或根据不同情况和要求采用其他液体动力泵送器。

3.根据权利要求1所述的微生物改良河道护岸装置，其特征在于，所述浆液(22)为矿化细菌悬浊液或胶结液；所述矿化细菌的培养液的成分为酵母提取物、TRIS和硫酸铵；所述胶结液的成分为等物质的量浓度的CaCl₂溶液和尿素的混合液。

4.根据权利要求1所述的微生物改良河道护岸装置，其特征在于，每根所述注浆管(32)底部均设置为尖头状，每根所述注浆管(32)均垂直压入河道护岸岸坡(40)中，且离水岸边界越近的注浆管(32)越短。

5.根据权利要求1所述的微生物改良河道护岸装置，其特征在于，每根所述注浆管(32)与其对应的注浆阀门(25)出口连接的输送软管(23)之间的连接方式采用套管(31)密封连接，或采用螺丝固定连接、粘接方法，或通过其他连通方式连接。

6.根据权利要求5所述的微生物改良河道护岸装置，其特征在于，所述套管(31)内壁进出口处均设置有卡接槽(311)，每个注浆阀门(25)出口连接的输送软管(23)的出口处外壁以及每根所述注浆管(32)顶部入口处外壁均设置有与卡接槽(311)密封连接的卡扣(312)。

7.一种微生物改良河道护岸装置的施工方法，其特征在于，包括以下过程：

第一步：培养矿化细菌悬浊液，配置胶结液；

第二步：每根注浆管(32)侧壁包裹土工布(34)，然后将注浆管(32)垂直压入待改良的河道护岸岸坡(40)中，通过套管(31)密封连接传输软管(23)与注浆管(32)；

第三步：打开注浆阀门(25)，开启蠕动泵(24)，向注浆管(32)中压力泵送矿化细菌悬浊液，静置设定的时间后，继续泵送胶结液，然后再静置设定时间；

第四步：重复第三步，直到河道护岸岸坡(40)的改良满足设计要求为止。

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