[发明专利]一种微生物矿化填充-氧化镁碳化喷浆固化边坡的方法

说明书

本发明公开了一种微生物矿化填充‑氧化镁碳化喷浆固化边坡的方法，属于岩土工程技术领域。本发明主要解决土石高填方边坡内部缝隙及表层小微裂隙的固化问题。本发明采用微生物矿化填充方法对土石高填方边坡内部的缝隙进行固化、采用氧化镁碳化喷浆方法对边坡的表层进行固化。与现有技术相比，不仅固化效果好，且有着相对良好的环境效益和社会效益。另外，更加适应环境保护和现代工程建设的需要，有利于资源可再生、绿色清洁、环境友好。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种微生物矿化填充-氧化镁碳化喷浆固化边坡的方法，包括采用微生物矿化填充方法对土石高填方边坡的内部缝隙进行固化、采用氧化镁碳化喷浆方法对边坡的表层进行固化。

背景技术

该发明主要用于土石高填方边坡的固化。不同于自然边坡或挖方边坡，土石混合料高填方边坡高度大、土石方工程量大、组成成分多样、结构极端不均匀，由于土石混合料高填方边坡中，土的孔隙性远大于石块的孔隙性，从而土的压缩性也就远大于石块的压缩性，所以在上覆荷载和水的渗透力的作用下，极易使斜坡产生不均匀沉降，使得斜坡边坡表面的矩形格构与斜坡坡体分离，起不到边坡防治的效果，造成重大财产损失或严重社会影响。因此为避免边坡产生不均匀沉降，通过微生物矿化填充方法固化土体内部、填充缝隙，减小土石混合料高填方边坡内部的孔隙性且微生物矿化填充产生胶粘物质加强石块和土颗粒之间的粘结力，增强高填方边坡的强度以及土体的抗渗强度；通过活性氧化镁喷涂边坡表面进行碳化，增加强度减小渗透系数。即通过这两种方法来增加边坡的稳定性。

水泥注浆法作为现在工程上常用的注浆法，具有较高的强度和耐久性，但是存在着稠度差，并不能完全去填充到土石混合料高填方边坡的颗粒空隙中，达不到减小土石混合料高填方边坡压缩性和渗透性的效果，因此针对上述问题提出微生物矿化填充方法固化技术和活性氧化镁表面喷浆固化。

微生物矿化填充方法固化技术；运用MICP技术，通过微生物(巴氏芽孢杆菌)诱导碳酸钙沉淀，巴氏芽孢杆菌通过分泌高活性脲酶，来催化分解环境中的尿素，从而提高CO₃^2-的浓度，在短时间内生成大量的碳酸钙沉淀。由于钙离子通过细菌和内部物质进行交换，导致钙离子在细菌内部积累，然后碳酸根和细菌表面的钙离子结合，在细菌表面形成碳酸钙沉淀，微生物矿化产物主要为碳酸钙方解石晶体，其中细菌为矿化物晶体提供了晶核。由于该边坡为土石杂土堆填，孔隙较多，强度较低，通过MICP生物注浆，在土体孔隙中生成晶核，达到填充土石缝隙的目的，减小该土坡空隙率，增强边坡土抗渗强度。且MICP生物注浆生成以碳酸钙方解石为主的晶体可以胶结周围土颗粒，起到加固边坡的作用，从而提高强度。

活性氧化镁表面喷浆固化；对于土石高填方边坡的表面实施绿色材料喷浆，比如通过MgO这种绿色材料。因为活性氧化镁(MgO)碳化固化技术是近年来提出的一种低碳环保、处理软弱土的新方法。活性氧化镁(MgO)与水产生反应生成了Mg(OH)₂，其胶结能力优于Ca(OH)₂但远弱于CSH等水泥水化产物，但是Mg(OH)₂与CO₂发生反应(碳化)，生成镁的碳酸化合物，相比于CaCO₃，镁的碳酸化合物具有很强的胶结能力，使用氧化镁(MgO)喷浆降低表面填土的累积孔隙体积，并且随之碳化时间增加，孔隙率不断降低，大大增强抗渗能力。相比于传统的水泥喷浆，使用氧化镁(MgO)更加适应环境保护和现代工程建设的需要。而水泥主要表现在资源消耗严重、高CO₂排放和环境污染。

发明内容

该发明通过采用微生物矿化填充方法对土石高填方边坡内部的缝隙进行固化、采用氧化镁碳化喷浆方法对边坡的表层进行固化，前者从土石高填方边坡内部，减小颗粒之间的孔隙率、增强颗粒之间的粘结力，从而减小土石高填方边坡的压缩性，后者从土石高填方边坡表层解决边坡渗透性问题，两者结合有效的解决了土石高填方边坡不均匀沉降问题。