聶宇星

摘 要：在土體加固中，最為常用的材料就是化學(xué)漿料與水泥，但是此類常見(jiàn)存在污染大、成本高、能耗高的特點(diǎn)，不利于節(jié)能環(huán)保的需求。微生物灌漿加固土體技術(shù)的存在改善了傳統(tǒng)材料的不足，本文主要就微生物灌漿加固土體技術(shù)的發(fā)展展開(kāi)綜述。

關(guān)鍵詞：微生物灌漿加固土體技術(shù)；特點(diǎn)；發(fā)展

隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的急劇增加，對(duì)住房的需求也越來(lái)越多，所以我國(guó)的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在著嚴(yán)重的供不應(yīng)求的現(xiàn)象。在土木工程建設(shè)中，肯定會(huì)遇到一些不良的土體需要進(jìn)行加固處理。目前，一般常用的加固方法是物理化學(xué)加固，利用機(jī)械能或者人造材料進(jìn)行加固。灌漿技術(shù)是很常見(jiàn)的加固方法，是用水泥、石灰或化學(xué)漿材這些漿液灌進(jìn)土體的縫隙中，或者是與土體進(jìn)行攪拌混合，以此使土地的強(qiáng)度增強(qiáng)，滲透性降低。但是水泥和石灰等這些傳統(tǒng)的建筑材料能使土體呈現(xiàn)堿性，并且對(duì)周圍的植被和地下水都產(chǎn)生一定的破壞和污染。而且這些建筑材料耗能高，所以不利于我國(guó)所提倡的節(jié)能和綠色施工的要求。所以研究節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益高的新型土體加固技術(shù)就具有很重要的作用了。研究的關(guān)鍵就是找到一種新型的凝膠材料，這種凝膠材料具有能耗小污染少，性能優(yōu)良的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)各國(guó)專家的不斷的研究，終于研制出MICP灌漿技術(shù)，采用微生物灌漿材料，這種灌漿材料具有黏性低、流動(dòng)性好、滲透性強(qiáng)、膠結(jié)強(qiáng)度可以調(diào)控、低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。下面就簡(jiǎn)單介紹一下MICP土體加固技術(shù)。

一、MICP土體加固技術(shù)

MICP是自然界廣泛存在的一種生物誘導(dǎo)礦化作用，微生物經(jīng)過(guò)新陳代謝產(chǎn)生二氧化碳，碳酸鈣離子，這是碳酸鈣析出所依賴的環(huán)境，與微生物的種類沒(méi)有多大關(guān)系，所以不同的微生物便形成了不同MICP方式。主要被廣泛應(yīng)用的碳酸鈣生物礦化技術(shù)是尿素水解的MICP。

尿素水解的MICP大都基于一種高產(chǎn)脲酶的巴氏芽孢桿菌，這種細(xì)菌能夠吞噬堿性細(xì)菌，適應(yīng)環(huán)境的能力也很強(qiáng)，這種灌漿技術(shù)能夠防止土體堿化。在整個(gè)生物礦化過(guò)程中，巴氏芽孢桿菌基本不會(huì)產(chǎn)生任何有毒的物質(zhì)，所以對(duì)土質(zhì)幾乎沒(méi)有任何污染。

二、MICP固化土體的工程性質(zhì)

（一）強(qiáng)度

表征MICP固化土強(qiáng)度特性的重要指標(biāo)是無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。土顆粒之間沉積的方解石凝膠對(duì)固化土強(qiáng)度起主要的作用。

方解石含量不斷增加，沙柱的強(qiáng)度也出現(xiàn)不同程度的增長(zhǎng)。由于方解石顆粒間存在著不同的分布，所以砂土的力學(xué)性能也有很大的差異。

（二）剛度

土體的剛度是力學(xué)性能指標(biāo)，是表征材料用來(lái)抵抗彈性變形能力的。通過(guò)剪切模量和剪切波速來(lái)衡量土體的剛度。

（三）滲透性

土體的滲透性的高低主要是取決于微生物礦化所形成的方解石填充到土顆粒的孔隙中的情況。當(dāng)方解石把松散的砂粒中大部分的孔隙都填滿時(shí)，就會(huì)大大降低砂土的滲透性，并且能夠封堵多孔材料。MICP固化砂體的強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，其滲透性才能夠顯著降低。

（四）耐久性

表征材料具有抵抗風(fēng)力、水源、酸堿鹽溶液等的侵蝕性是評(píng)價(jià)固化土體耐久性的重要指標(biāo)。把菌液和膠結(jié)溶液噴灑在松散的礦砂表面進(jìn)行膠結(jié)加固，能夠使其表面形成堅(jiān)硬的膠結(jié)層，這種膠結(jié)層經(jīng)過(guò)動(dòng)力觸探和方解石含量的測(cè)試，能夠起到一定的抗侵蝕能力。

三、影響微生物灌漿加固土體的因素

影響微生物灌漿加固的因素有很多，菌液及營(yíng)養(yǎng)液的濃度，溫度，酶活性，PH值，灌漿工藝和土粒的粒徑等。長(zhǎng)距離和大面積的土體的灌漿加固采用分步灌漿方法得以實(shí)現(xiàn)，但是仍然存在一定的缺陷，膠結(jié)砂體的強(qiáng)度仍然是不均勻的。造成這種現(xiàn)象的原因是尿素水解速率和膠結(jié)溶液供給速率之間沒(méi)有達(dá)到很好的平衡。兩者之間的平衡掌握好后，膠結(jié)體的強(qiáng)度分布就會(huì)很均勻。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究表明，灌漿速度合理，膠結(jié)濃度適宜以及分步循環(huán)灌漿方式等都能夠提高膠結(jié)體的均勻性。而如果需要加固的砂基面積較大，可以使用灌注井和抽取井，能夠使菌液和膠結(jié)溶液通過(guò)砂土的傳輸，對(duì)加固區(qū)域的空間分布進(jìn)行改善，提高砂基的膠結(jié)均勻性。

砂土粒徑的大小也影響了MICP的灌漿加固效果。砂土粒徑的尺寸對(duì)微生物在砂土顆粒之間的滯留、吸附、傳輸都有一定的影響。微生物的粒徑較小就會(huì)抑制微生物之間的傳輸，較大的話又使得微生物在砂粒間難以滯留和吸附，使得膠結(jié)液的灌注被沖走，方解石的沉積效率變低。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，MICP灌漿技術(shù)是一種低碳環(huán)保的新型的加固技術(shù)，雖說(shuō)這種技術(shù)取得了一定的成就，但是仍然需要進(jìn)一步的完善，不斷的研究，在微生物灌漿加固土體的均勻性和耐久性，土壤微生物的激發(fā)和微生物有害代謝產(chǎn)物最低化方面還需要進(jìn)一步的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭賢君，劉艷輝.對(duì)軟土地基施工中灌漿加固法運(yùn)用的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011（02）.

[2]楊錢榮，李嬌，董安心，童智凱.灌漿加固材料的抗裂技術(shù)及應(yīng)用[J].混凝土與水泥制品，2016（05）.

[3]錢春香，王安輝，王欣.微生物灌漿加固土體研究進(jìn)展[J].巖土力學(xué)，2015，36（06）.

[4]施養(yǎng)杭，余建星.石粉在抗震灌漿加固中的應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)，2003（06）.