基于细菌的卯装配式梯度净储水路基及其施工方法

申请号 CN202410059689.9 申请日 2024-01-16 公开(公告)号 CN117867910A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 长沙理工大学; 发明人 顾凡; 唐强; 田盎然;
摘要 本 发明 公开了一种基于细菌的 榫 卯装配式梯度净 水 储水路基及其施工方法,其路基结构包括建筑垃圾再生 骨料 路基、渗流沟、防渗夹层、 排水管 、边坡填土、锚杆;本发明所用的材料为建筑垃圾处理后的再生骨料,可以有效减少建筑垃圾的填埋量,缓解固体废弃物处理难题,降低土地资源的浪费和环境污染;通过编织带、 石笼 可实现路基装配式快速施工,适用于生态敏感地区灾害抢险亟需的应急保通工程;预制石笼设置榫卯结构并通过榫卯+插接方式进行装配,可以有效提升路基初始承载 力 ;本发明通过 微 生物 矿化等方法对再生骨料裂缝进行修复,对其结构进行自行加强,随时间进一步提高其力学性能和耐久性,从而提升其强度,提高路基整体的 稳定性 。
权利要求

1.一种基于细菌的卯装配式梯度净储水路基施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、对建筑垃圾进行筛分获得再生骨料
S2、将编织袋放入装配式石笼内,将筛分后的再生骨料混合淤泥置于编织袋中,并连同石笼一起置于金属模具中;
S3、将预制好的石笼进行安装,完成路基主体(1)施工;
S4、铺筑路基两侧防渗夹层(3);
S5、在防渗夹层(3)表面覆盖一层土工布,然后填土形成边坡填土(5);
S6、给排水管(4)安装排水开关;向路基内注入营养物质及细菌。
2.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S1中,筛分选取粒径范围为5~25mm的再生骨料;对粒径过大的建筑垃圾进行破碎后继续筛分;所述预制好的石笼为低丝材质,表面有金属网,网格为多绞状六形;所述编织袋材质为PET聚酯制编织袋。
3.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述预制好的石笼上底面预留插孔,下底面设置钢筋插销;每个侧面设置榫卯结构,所述石笼包括侧面设置榫眼的石笼和侧面设置榫头的石笼,所述榫眼为底部大于口部的凹槽的方形凹槽,底部矩形大于口部的凹槽,所述榫头为方形凸台,凸台外底面大于凸台与石笼连接处截面。
4.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S2中,淤泥占再生骨料体积不超过30%。
5.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S3具体步骤如下:
将预制好的石笼在路基基坑内按照从下到上的顺序逐层进行安装,侧面设置榫眼的石笼和侧面设置榫头的石笼交替安装,每个榫头贴合插入榫眼内部,石笼带有钢筋插销的一面朝上,带有插孔的一面朝下,位于下面的石笼顶部钢筋插销插入位于上面的石笼底部插孔,石笼孔隙处采用筛分后的碎、矿粉及淤泥进行填充;其中淤泥占碎块与矿粉体积不超过30%;每一层石笼之间铺筑一层0.45~0.55cm厚的土工格栅;在每层石笼及土工格栅铺筑完成后,在其上部铺筑一层PVC毛细排水带,而后在排水带上方铺筑厚度为4~6cm的由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层;在道路两侧吸附层位置设置排水管(4),排水管(4)设置4%~
5%的坡度,在每层石笼之间预留锚杆(6);排水管(4)之间间距为0.5~1.2m;锚杆(6)间距为0.5~1.8m。
6.根据权利要求5所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,若路面类型为不透水路面时,在路基最上层预留宽度为0.7~0.9m,深度为0.4~
0.5m的渗流沟(2)。
7.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S4中防渗夹层(3)为厚度6~10cm钢筋混凝土面板,采用锚杆(6)锚固在路基内部石笼与两侧破土之间;路基两侧防渗夹层(3)共用一根锚杆(6)。
8.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S5中边坡填土(5)坡度为1:1~1:1.5;边坡表面主要种植草本或藤本植物
辅助种植灌木和乔木。
9.根据权利要求1所述的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,其特征在于,所述S6向路基内注入营养物质,营养物质包括水、碳源、能源、氮源、无机盐及生长因子中的一种或多种,所述细菌包括大肠杆菌、葡萄球菌、巴氏芽孢杆菌、巴氏芽孢球菌、巨大芽孢杆菌的一种或多种组合物,所述能源包括葡萄糖或琼脂。
10.一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基,其特征在于,如权利要求1~8任一所述施工方法进行施工。

说明书全文

基于细菌的卯装配式梯度净储水路基及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于环保建筑技术领域,特别是涉及一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基及其施工方法。

背景技术

[0002] 经济水平的提高和城市化的发展带来了大量的建筑活动,如建造、拆除、装修和改扩建,同时也产生了大量的建筑垃圾。车辆运行、路面除、扬尘等因素导致路面积累了大量颗粒物、氮化物、挥发性有机物、无机盐、重金属等各种环境污染物,这使得道路成了一个污染源。这些污染物区域流动性强,在降雨条件下,这些污染物会进入道路结构并渗入地下水体,引发人民身体健康问题。而为了解决日益严峻的环保问题及满足人们对绿色建材的需求,将建筑垃圾破碎、加工后得到的再生骨料应用于工程已成为一种解决建筑垃圾处理问题的方法。在道路工程中,主要利用建筑垃圾再生骨料的方式是填筑路基。然而,由于再生骨料内部存在微裂缝和孔隙,其物理学性质较天然骨料差,具体表现为密度低、压碎值高、吸水率高,显著影响了路基承载力。
[0003] 基于此,专利CN116425440A公开了一种生物混凝土增强颗粒及应用,利用包括巴氏芽孢杆菌的微生物对沸石颗粒进行改性,得到抗压强的较佳的混凝土增强颗粒;但是其改性过程中用到的微生物获取营养和源等物质仅能来源于添加,整个过程是不可持续的;其他现有技术多通过石笼网等手段简单的将建筑垃圾大骨料进行固定而运用至道路建设中,而建筑垃圾再生骨料一般具有密度小、吸水率高、压碎值大等一系列问题。再生骨料表面有旧水泥砂浆和因长时间使用和机械破碎而形成的裂缝,内部存在大量孔隙(如图1),这削弱了再生骨料的力学性能和耐久性。在再生骨料表面附着水泥砂浆及内部产生的裂缝和孔隙作用下,再生骨料的吸水率大大提高,力学性能显著下降。而现有的建筑垃圾再生骨料改性技术可以改善其性能,但也存在一些潜在的缺点和限制。许多建筑垃圾再生骨料改性技术需要额外的设备、材料和工艺,增加了处理成本。改性剂可能在长期使用或极端环境条件下失去稳定性,从而降低了改性效果。同时,部分改性方法可能对环境产生负面影响,如释放有害物质或对土壤地下水造成污染。
[0004] 考虑到建筑垃圾再生骨料具有大量裂缝,且吸水后力学性能劣化大,建筑垃圾填筑路基的长期路用性能,尤其是其在浸水条件下的长期累积变形特性还需进一步改进;许多建筑垃圾再生骨料改性技术需要额外的设备、材料和工艺,增加了处理成本。某些改性剂可能在长期使用或极端环境条件下失去稳定性,从而降低了改性效果。同时,某部分改性方法可能对环境产生负面影响,如释放有害物质或对土壤和地下水造成污染;而现有的利用微生物改性路基材料的技术方案难以实现细菌的长期生长;此外,现有的路基施工方法难以实现被自然灾害或其他原因损毁后的快速抢修,尤其是生态敏感地区路基受雨洪冲刷垮塌后,一方面其路面路基强度导致其冲毁区域不规则且面积大,另一方面由于施工方式问题导致抢修难度加大,此外针对生态敏感地区,由于传统施工方式还可能造成大量污染,因此可能会对生态造成进一步伤害;因此,研究一种方便搭建及快速抢修,环境友好型,可持续的建筑垃圾再生路基材料和搭建方法具有重要的工程价值和生态效益。

发明内容

[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基,以将建筑垃圾再生骨料用于填筑储水路基,并利用微生物矿化技术对其强度进行强化,通过物理吸附、生物分解、生物固化等一系列作用对污染物进行梯度净化处理,以解决道路的环境污染问题,实现一种装配简单、环境友好、可持续且一体化柔性高强度结构的储水路基结构。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法。
[0007] 为解决上述问题,基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基施工方法,包括以下步骤:
[0008] S1、对建筑垃圾进行筛分获得再生骨料;
[0009] S2、将编织袋放入装配式石笼内,将筛分后的再生骨料混合淤泥置于编织袋中,并连同石笼一起置于金属模具中;
[0010] S3、将预制好的石笼进行安装,完成路基主体施工;
[0011] S4、铺筑路基两侧防渗夹层;
[0012] S5、在防渗夹层表面覆盖一层土工布,然后填土形成边坡填土;
[0013] S6、给排水管安装排水开关;向路基内注入营养物质及细菌。
[0014] 进一步的,所述S1中,筛分选取粒径范围为5~25mm的再生骨料;对粒径过大的建筑垃圾进行破碎后继续筛分;所述预制好的石笼为低丝材质,表面有金属网,网格为多绞状六形;所述编织袋材质为PET聚酯制编织袋。
[0015] 进一步的,所述预制好的石笼上底面预留插孔,下底面设置钢筋插销;每个侧面设置榫卯结构,所述石笼包括侧面设置榫眼的石笼和侧面设置榫头的石笼,所述榫眼为底部大于口部的凹槽的方形凹槽,底部矩形大于口部的凹槽,所述榫头为方形凸台,凸台外底面大于凸台与石笼连接处截面。
[0016] 进一步的,所述S2中,淤泥占再生骨料体积不超过30%。
[0017] 进一步的,所述S3具体步骤如下:
[0018] 将预制好的石笼在路基基坑内按照从下到上的顺序逐层进行安装,侧面设置榫眼的石笼和侧面设置榫头的石笼交替安装,每个榫头贴合插入榫眼内部,石笼带有钢筋插销的一面朝上,带有插孔的一面朝下,位于下面的石笼顶部钢筋插销插入位于上面的石笼底部插孔,石笼孔隙处采用筛分后的碎、矿粉及淤泥进行填充;其中淤泥占碎块与矿粉体积不超过30%;每一层石笼之间铺筑一层0.45~0.55cm厚的土工格栅;在每层石笼及土工格栅铺筑完成后,在其上部铺筑一层PVC毛细排水带,而后在排水带上方铺筑厚度为4~6cm的由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层;在道路两侧吸附层位置设置排水管,排水管设置4%~5%的坡度,在每层石笼之间预留锚杆;排水管之间间距为0.5~1.2m;锚杆间距为0.5~
1.8m。
[0019] 进一步的,若路面类型为不透水路面时,在路基最上层预留宽度为0.7~0.9m,深度为0.4~0.5m的渗流沟。
[0020] 进一步的,所述S4中防渗夹层为厚度6~10cm钢筋混凝土面板,采用锚杆锚固在路基内部石笼与两侧破土之间;路基两侧防渗夹层共用一根锚杆。
[0021] 进一步的,所述S5中边坡填土坡度为1:1~1:1.5;边坡表面主要种植草本或藤本植物;辅助种植灌木和乔木。
[0022] 进一步的,所述S6向路基内注入营养物质,营养物质包括水、碳源、能源、氮源、无机盐及生长因子中的一种或多种,所述细菌包括大肠杆菌、葡萄球菌、巴氏芽孢杆菌、巴氏芽孢球菌、巨大芽孢杆菌的一种或多种组合物,所述能源包括葡萄糖或琼脂。
[0023] 一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基,按照上述施工方法进行施工。
[0024] 本发明的有益效果是:本发明方法将建筑垃圾处理后成为用于路基建设的再生骨料,可以有效减少建筑垃圾的填埋量,缓解固体废弃物处理难题,降低土地资源的浪费和环境污染。此外,再生骨料还可以满足人们对低碳生产和绿色建材的需求,符合可持续发展的目标。通过编织带、石笼可实现路基装配式快速施工,有效解决了生态敏感地区灾后应急保通公路路基快速建设难题;预制石笼设置榫卯结构并通过榫卯+插接方式进行装配,可以有效提升路基初始承载力。本方法可以通过微生物矿化等方法对再生骨料裂缝进行修复,对其结构进行自行加强,随时间进一步提高其力学性能和耐久性,从而提升其强度,提高路基整体的稳定性。此外,由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层具有强大的吸附能力,可以对残余污染物进一步阻截吸附。以上结构组合最终形成了储水路基的梯度自净功能。当路基的吸附能力达到上限或发生淤堵时,可以通过路基清洗的方式将路基内部的污染物和淤堵物质排出,从而实现了路基自净功能的可持续性。本发明提供一种预制石笼及榫卯+插接的石笼装配方式,相邻两块经过拼接可以增加同一层预制石笼之间的整体性;能够提高路面的稳定性和承载能力,减少路基侧向变形和竖向沉降,延长其使用寿命;还可以减少由于下部土基不均匀沉降造成的路基变形和开裂问题,并且能够实现损毁路面的快速修复。此外上下两层之间可以通过拼接以增加层与层之间的连接性,以提升路基的整体稳定性,可以提高路面的抗压能力和抗弯能力,减少路面的裂缝和坑洼,提高路面的平整度和舒适性。同时,竖直方向的强度还可以减少路面的反弹和震动,降低车辆的燃油消耗和噪音污染;还能够应对来自水流、泥石流、地震等荷载等对路基造成的冲击,减少路基的变形。本发明在减少建筑垃圾填埋量、保护环境、节约资源等方面具有重要意义,为可持续发展提供了一种环保和经济的解决方案。附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1是建筑垃圾再生骨料表面SEM图;
[0027] 图2是建筑垃圾储水路基结构图;
[0028] 图3是建筑垃圾石笼组成部分,其中(a)为再生骨料,(b)为PET聚酯制编织袋,(c)为石笼;
[0029] 图4是本发明实施例石笼装配方式俯视图;
[0030] 图5是本发明实施例1不透水路面适用的建筑垃圾再生骨料路基示意图;
[0031] 图6是本发明实施例2透水路面适用的建筑垃圾再生骨料路基示意图;
[0032] 图7是本发明实施例3构建再生骨料仿真系统示意图;
[0033] 图8是本发明实施例石笼榫卯装配方式侧视图。
[0034] 其中,1、路基主体;2、渗流沟;3、防渗夹层;4、排水管;5、边坡填土;6、锚杆。

具体实施方式

[0035] 下面将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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0036] 本发明提供如图2的一种基于细菌的榫卯装配式梯度净水储水路基,具体的施工步骤如下:
[0037] S1、将建筑垃圾进行筛分,选取粒径范围为5~25mm用于填充装配式石笼原材料。粒径过大的建筑垃圾可以破碎后继续筛分使用。
[0038] S2、将PET聚酯制编织袋放入装配式石笼内。石笼为低碳钢丝材质,石笼表面有金属网,网格为多绞状六角形。将建筑垃圾混合且不超过建筑垃圾体积的30%的淤泥置于土工编织袋中,并振实捣密。为防止土工编织袋破裂,将编织袋和石笼置于金属模具中。单个土工袋和石笼呈正长方体。
[0039] S3、将预制好的石笼在路基基坑内按照从下到上的顺序逐层进行安装,每层安装完毕后利用钢筋或锚杆6将各个石笼进行连接。本发明石笼形状如图4、图8,石笼上底面预留插孔,下底面设置钢筋插销,每个侧面设置榫卯结构,所述石笼包括侧面设置榫眼的石笼和侧面设置榫头的石笼,所述榫眼为底部大于口部的凹槽的方形凹槽,底部矩形大于口部的凹槽,所述榫头为方形凸台,凸台外底面大于凸台与石笼连接处截面,保证榫头刚好贴合至榫眼中。具体的连接方式如图8。通过横向榫卯+竖向插销方式进行装配,石笼孔隙处采用建筑垃圾筛分产生的碎块、矿粉及淤泥进行填充,淤泥占建筑垃圾筛分出的碎块、矿粉体积不超过30%。在铺筑下一层石笼前,铺筑一层约0.45~0.55cm厚的土工格栅。在每层石笼及土工格栅铺筑完成后,在其上部铺筑一层PVC毛细排水带,而后在排水带上方铺筑厚度为4~6cm的由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层。在每层石笼之间预留锚杆6,在道路两侧吸附层位置设置排水管4,并设置4%~5%的坡度以方便排水。排水管4间距约为0.5~1.2m,长度视其与路基边坡坡面距离而定。排水管4不仅可以起到排水作用,还可以利用该通道注入营养物质。PVC毛细排水带兼具快速排水和快速输送营养物质的功能。建筑垃圾和陶粒构成的吸附层可以有效吸附各种有机或无机污染物,实现深度净水的作用。当路基发生淤堵或需要清理时,可以通过路基一侧渗流沟或水管注入清水或含污染物去除药剂溶液,另一侧用形成负压,以实现对路基的清洗。此时,PVC毛细排水带可以降低流体的下渗,以提高清洗效率。锚杆6间距为0.5~1.8m,选用GB/T50119‑2007《岩土锚杆支护技术规范》规格根据路基高度而定。当路面为不透水路面时,路基最上层预留宽度为0.7~0.9m,深度约为0.4~0.5m的渗流沟2,其作用为收集路面雨水并将其排入路基内。
[0040] 本发明所用的榫卯结构主要为直榫或者燕尾榫,结构较为简单,其主要目的是为了增加不同模块之间的整体性,提高其强度和稳定性,使得其在地震、交通荷载等动荷载作用下也不会轻易松动。由于装配式石笼本身虽然具有一定的结构性,但是其结构性受到内部填料和钢筋的限制无法过于复杂。此外,由于装配式石笼内部填充的填料抗压能力远大于抗拉能力,若形状过于复杂可能导致结构承受拉力过大而破坏,因此必须选择结构简单、受力合理的构件形式。
[0041] 本发明附图及实施方式所述石笼的榫卯+插接形式仅为一种形式的示例,其具体的榫卯和插接方式可根据实际需要使用其他的榫卯和插接的方式,也可以是多种榫卯结构的组合,从而满足不同地形和工况的特定结构。
[0042] 本发明利用榫卯+插接的方式对预制石笼进行装配,相邻两块经过拼接可以增加同一层预制石笼之间的整体性;可以提高路面的稳定性和承载能力,减少路基侧向变形和竖向沉降,延长其使用寿命;还可以减少由于下部土基不均匀沉降造成的路基变形和开裂问题。上下两层之间可以通过拼接以增加层与层之间的连接性,以提升路基的整体稳定性能,提高路面的抗压能力和抗弯能力,减少路面的裂缝和坑洼,提高路面的平整度和舒适性。同时,竖直方向的强度还可以减少路面的反弹和震动,降低车辆的燃油消耗和噪音污染。此外,上下插接的石笼还能够应对来自水流、泥石流、地震等荷载等对路基造成的冲击,减少路基的变形。
[0043] S4、在路基主体1填筑完成后,铺筑路基两侧防渗夹层3。防渗夹层3为厚度6~10cm钢筋混凝土面板,利用锚杆6锚固在路基内部石笼与两侧坡土之间。路基两侧的防渗夹层3共用一根锚杆6以提升路基整体性。
[0044] S5、在防渗夹层3表面覆盖一层土工布以起到防水作用,而后填土形成边坡填土5。边坡填土5坡度为1:1~1:1.5。边坡表面宜主要种植草本或藤本植物,辅助种植少量灌木和乔木,利用植物根系生长防止边坡水土流失,同时还能对边坡土体进行加筋以提升其强度。
[0045] S6、给排水管4安装开关,以调节路基内水位。通过排水管4向路基内注入细菌和营养物质,包含水、碳源(如糖类)、能量(如葡萄糖、琼脂)、氮源(如蛋白质、尿素、铵盐)、无机盐及一些生长因子。单种物质可能同时提供多种营养物质。将如图3中的(a)再生骨料放入(b)PET聚酯制编织袋中,再将其放入(c)的金属石笼中,形成如图4预制建筑垃圾石笼。可以提前准备建筑材料,实现装配式施工。
[0046] 本实施例中细菌能够在淤泥和骨料之间形成生物膜结构;利用细菌发生矿化反应,从而生成碳酸钙沉淀以胶结再生骨料颗粒。细菌必须包括可产脲酶的细菌,包括大肠杆菌、葡萄球菌、巴氏芽孢杆菌、巴氏芽孢球菌、巨大芽孢杆菌等。本发明营养物质仅仅是为了促进细菌在路基中的快速生长,当加入的营养物质消耗殆尽后,仍然可以利用淤泥中的影响物质和再生骨料中的钙源进行后续反应,形成一个可持续的生态系统。当含污染物的水进入路基时,建筑垃圾可以实现对各种污染物的吸附,而淤泥具有吸附和阻拦作用,提高污染物在路基中的滞留时间,为污染物的吸附、分解和固化提供足够的反应时间。此外,路基内的细菌可以将雨水中的有机污染物和氮氧化物进行吸收分解。细菌中具有矿化作用的细菌(可产脲酶的细菌),可以将污染物进一步固化形成稳定的碳酸盐。此外,由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层具有强大的吸附能力,可以对残余污染物进一步阻截吸附。以上结构组合最终形成了储水路基的梯度自净功能。当路基的吸附能力达到上限或发生淤堵时,可以通过路基清洗的方式将路基内部的污染物和淤堵物质排出,从而实现了路基自净功能的可持续性。
[0047] 实施例1
[0048] 如图5,本实施例为不透水路面适用的基于细菌的装配式梯度净水储水路基,路基高4m,路基宽6m。将建筑垃圾过筛后得到的矿粉、细骨料及淤泥捣实放入PET聚酯编织袋,袋体放入金属制石笼内。路基通过分层铺筑,每层路基石笼高0.5m,共铺筑8层。石笼孔隙处采用碎块、矿粉及淤泥进行填充。在铺筑下一层石笼前,铺筑一层0.5cm厚的土工格栅,土工格栅材料为高密度聚乙烯。在每层石笼及土工格栅铺筑完成后,在其上部铺筑一层PVC毛细排水带,而后在排水带上方铺筑厚度为4cm的由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层。在道路两侧吸附层位置设置排水管4,并设置4%的坡度以方便排水,每层路基预留锚杆6。排水管4间距为1.2m,锚杆6间距为1.5m。完成路基铺筑后,最上层预留宽度为0.5m,深度为0.5m的渗流沟2。
在路基两侧设置防渗夹层3,为钢筋混凝土面板,厚度10cm。两侧防渗夹层3由长度为6m的锚杆6连接。在混凝土面板表面覆盖一层土工布坡度,然后进行填土,坡度为1:1。通过排水管4向路基内注入细菌和营养物质。细菌为巴氏芽孢杆菌溶液(OD600>1),注入1.0mol/L的乙酸钙溶液,营养物质成分为每升水10g蛋白胨、6g酵母菌提取物,10g氯化钠,pH值为7.0。完成施工后,在边坡填土5种植适合的护坡植物。
[0049] 实施例2
[0050] 如图6,本实施例为透水路面适用的基于细菌的装配式梯度净水储水路基,路基高5m,路基宽8m。由于透水路面可以将水直接排入路基顶部,因此不需要单独设置渗流沟2。将建筑垃圾过筛后得到的矿粉、细骨料及淤泥捣实放入PET聚酯编织袋,袋体放入金属制石笼内。路基通过分层铺筑,每层路基石笼高0.5m,共铺筑10层。孔隙处采用矿粉及淤泥进行填充。在铺筑下一层石笼前,铺筑一层1cm厚的土工格栅,土工格栅材料为高密度聚乙烯。在每层石笼及土工格栅铺筑完成后,在其上部铺筑一层PVC毛细排水带,而后在排水带上方铺筑厚度为4cm的由建筑垃圾和陶粒构成的吸附层。在道路两侧吸附层位置设置排水管4,并设置4%的坡度以方便排水,每层路基预留锚杆6。排水管4水平间距为1m,垂直间距为0.5m;锚杆6水平间距为1.8m,垂直间距0.5m。路基施工完成后,在路基两侧设置钢筋混凝土防渗夹层3,厚度为8cm。两侧夹层由长度为8m的锚杆6连接。在混凝土面板表面覆盖一层土工布坡度,然后进行填土,坡度为1:1.5。完成路基和边坡填土5施工后进行路面施工,路面为透水混凝土路面。最后通过排水管4向路基内注入细菌和营养物质。细菌为巴氏芽孢杆菌溶液(OD600>1),注入0.75mol/L的氯化钙溶液,营养物质成分为每升水12g蛋白胨、10g酵母菌提取物,12g氯化钠,pH值为7.0。完成施工后,在边坡填土5种植适合的护坡植物。
[0051] 实施例3
[0052] 为证明本发明的可行性,利用建筑垃圾再生骨料构建了一个系统,如图7所示。利用亚克力材料制作直径为10cm、长60cm的圆柱体容器。将建筑垃圾筛分后的再生骨料分层铺于容器内,每铺筑3cm压实,铺筑至对应高度。培养巴氏芽孢杆菌,OD600值为1.0,菌液中电导率为0.40mS/cm。通过蠕动泵,菌液注入再生骨料直至饱和。随后通过蠕动泵注入3L营养物质,营养物质成分为每升水10g蛋白胨、6g酵母菌提取物,10g氯化钠,pH值为7.0。以50mL/h的速率持续注入营养液,每过一段时间通过底部出水口测试流出液体的OD600、pH值和电导率以判断生态系统的可持续情况。表1中的数据表明,利用上述方法构建的生态系统在一个月后仍具有强大的生存能力。
[0053] 表1不同时间后流出液体各项指标
[0054]
[0055] 本发明摒弃传统石笼网仅用再生粗骨料的方案,而是将再生粗骨料、细骨料、矿粉和淤泥作为一个整体,通过编织袋、淤泥和石笼固定再生骨料以降低其位移、不同石笼之间通过钢筋或锚杆固定连接、不同层石笼采用土工格栅进行连接、利用路基两侧水泥面板施加横向约束进而形成柔性的装配式一体化承载结构。在将土工编织袋与石笼网进行结合后,细骨料、矿粉和淤泥避免雨水冲刷,能够有效填充结构空隙,从而起到分散结构应力、提高结构承载力的作用。此外,储水路基中的细骨料、矿粉和淤泥常年处于湿润状态,加之细菌膜的胶结,这使得其整体结构近似于胶状物,可以吸收和缓冲动荷载造成的冲击,这就将传统的刚性路基转变为了柔性路基。此外,细骨料、矿粉和淤泥可以利用矿化反应胶结、石笼网之间采用锚杆或钢筋进行连接、路基两侧利用混凝土板进行约束、多层石笼网之间施加土工格栅等结构也可以进一步提高路基的整体性,改善结构受力。矿化反应不仅可以持续加固再生骨料、矿粉、淤泥之间的连接,更可以不断修复由于车辆荷载而形成的裂缝。
[0056] 本发明所述路基本身为储水结构,可以将雨水储存在路基之中,并可以通过排水管4对水位进行调整,排出的废水可以用于浇灌路基坡面植物。此外,淤泥中含有营养物质,可以实现细菌的长期生长,矿化反应也能够长期进行,实现结构强度的持续提升、裂缝的自我修复和污染物的长期净化。相较于传统的透水路基,本发明道路结构显然更具环境友好性。
[0057] 本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0058] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
QQ群二维码
意见反馈