一种微生物-土工格栅联合加筋方法技术领域
本发明属于土木工程领域，涉及一种护坡加工方法，具体涉及一种微生物-土工格
栅联合加筋方法。
背景技术
对于加筋土挡土墙，边坡失稳时的滑裂面处拉力主要由拉筋承受，边坡滑裂面与
墙面板之间的土体具有将拉筋拔出土体的趋势，若拉筋长度不足或者拉筋与周围土体之间
的摩擦作用太小，会出现拉筋被拔出的破坏形式。为了保证加筋土挡土墙的抗拔稳定性，需
计算拉筋长度，利用传统的设计方法计算，拉筋长度一般为0.5～0.7的墙高，但是在一些情
况下，必须在有限的空间里修建挡土墙。例如在天然的山岭地区会存在一些开挖边坡，边坡
的一边为已修好的建筑，另一边为公路或公园或其他建筑物，为了节约土方成本，这类边坡
坡度一般较大且宽度小，适合采用加筋土挡土墙的形式。但是，其宽度常常不满足设计需要
的拉筋长度，常发生拉筋的拔出破坏。再如，随着城镇化进程的推进，交通量大大增加，很多
现有公路需要进行拓宽处理才能满足交通需求。常用的做法就是在原来已修建好的墙体或
者路堤前填筑土体并修建挡土墙。拓宽的路堤全部由外部土体构成，需要的土方量很大，考
虑到运输及施工成本以及周围建筑对路堤的限制，必须在有限的空间内修剪路堤边坡。
上述两种情况下修建的加筋土挡土墙称为“窄墙”。对于“窄墙”而言，其拉筋的长
度不能满足传统的计算要求，如不做处理易发生拔出破坏。所以针对拉筋的拔出破坏，有必
要提出一种新的方法，增强拉筋与土之间的摩擦作用，提高拉筋的抗拔力，以保证拉筋作用
的发挥。
从确定拉筋长度方面的角度考虑，其和拉筋与周围土体之间的摩擦作用相关，若
能提高拉筋与周围土体之间的摩擦作用就能够有效的增加加筋土挡土墙的抗拔稳定性。因
此，设计出一种能够提高周围土体之间摩擦力，对挡土墙起到加固、稳定作用的方案十分必
要。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术中拉筋与其周围土体之间的摩擦力小、拉筋
长度不合理等导致的拉筋抗拔力弱的缺陷，针对背后填土为砂土等粗粒土的加筋土“窄
墙”，本发明提供了一种微生物-土工格栅联合加筋方法，在原有土工格栅加筋土挡土墙的
基础上，利用“生物水泥”技术，增强土工格栅与周围填土的摩擦作用，减少需要的拉筋长
度，提高拉筋抗拔力。
技术方案：
一种微生物-土工格栅联合加筋方法，包含以下步骤：
第1步：在待加固边坡边缘或拟新建挡土墙位置水平铺设一层土工格栅；
第2步：回填一层砂土，厚度为3～5厘米，喷洒微生物悬浊液，所述微生物为巴氏芽
孢杆菌，悬浊液浓度为108-109cell/mL；随后喷洒0.05-0.2mol/L的CaCl2稀溶液；
第3步：在砂土层上喷洒加固处理液，等待5分钟～6小时，再喷洒一次加固处理液；
所述加固处理液为尿素和CaCl2的混合溶液，尿素的浓度为0.75mol/L-1.0mol/L，尿素与
CaCl2的浓度比为1:1-1:2，二者体积比为1:1；
第4步：再次回填一层砂土，至砂土设计回填高度，获得加固带，形成拓宽加筋体；
第5步：重复第1步～第4步，至挡土墙的设计高度。
优选的，第2步中，在土工格栅的端部1/4-1/2范围内喷洒微生物悬浊液。
优选的，第2步中所述微生物浓度为109cell/mL。
优选的，第2步中所述CaCl2溶液的浓度为0.1mol/L。
优选的，第3步中在砂土层上喷洒加固处理液，30分钟后，再喷洒一次加固处理液；
所述加固处理液为0.75mol/L尿素和1.5mol/LCaCl2的混合溶液，二者体积比为1:1。
优选的，所述方法中的加固带包含微生物菌体，所述菌体优选巴氏芽孢杆菌。
有益效果：(1)本发明依赖的微生物反应过程是自然界，尤其是土体的生态环境中
本身存在的过程，相比岩土工程中常采用的灌浆等方法，本发明对环境影响小得多；(2)本
发明采用的微生物-土工格栅联合加筋方法，相比传统的挡土墙，能提供更大的抗拔力，保
证了拉筋在挡土墙中作用的发挥，提高了加筋土挡土墙的安全性；(3)在原有土工格栅加筋
土挡土墙的基础上，本发明利用“生物水泥”技术，增强土工格栅与周围填土的摩擦作用，减
少需要的拉筋长度，提高拉筋抗拔力；(4)本发明施工简单，施工期短，将土工格栅和微生物
加固过程结合在一起，即经济又环保。
附图说明
图1是微生物-土工格栅联合加筋试验模型图；
图2是公路拓宽用微生物-土工格栅联合加筋挡土墙结构示意图；
图3是山岭开挖边坡用微生物-土工格栅联合加筋挡土墙结构示意图；
图4是微生物-土工格栅联合摩擦式加筋挡土墙结构示意图；
其中，1为土工格栅，2为加固带，3为拓宽加筋体，A端为拔出力施加端，B端为模型
自由端。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离
本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明
的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
为了检验微生物过程对加筋土挡墙中筋材的抗拔力，在宽度为15cm、长度为25cm、
高度为7cm的模型中分别进行了单纯的土工格栅和微生物-土工格栅联合作用下的土工格
栅抗拔力试验，采用的砂子为标准砂。
其中，微生物-土工格栅联合加筋土挡墙的方法，包含以下步骤：
第1步：在模型盒中填入砂土，厚度为3.5cm，并在上面水平铺设一层土工格栅；
第2步：回填上覆砂土，厚度为3.5cm，喷洒微生物悬浊液，所述微生物为巴氏芽孢
杆菌，悬浊液浓度为109cell/mL；随后喷洒0.1mol/L的CaCl2稀溶液；
第3步：在砂土层上喷洒加固处理液，等待6小时，再喷洒一次加固处理液；所述加
固处理液为尿素和CaCl2的混合溶液，尿素的浓度为0.75mol/L，CaCl2的浓度为1.5mol/L；
其中，第2步中，在土工格栅上全面积喷洒微生物悬浊液。
单纯的土工格栅加筋土挡墙中不喷洒微生物悬浊液，其余步骤相同。
如图1所示，土工格栅延模型的长*宽平面布置，宽为15cm，格栅平面离模型底面
3.5cm的位置。模型A端为施加拔出力的一端，B端为另一端，即自由端。在土工格栅拔出过程
中，如果土工格栅的面积即为模型盒底面积，会造成土工格栅的受力面积减少，影响实践结
果。为保证试验的完整进行，土工格栅总长度为40cm，土工格栅一端突出模型B端10cm，以保
证土工格栅受力面积不受影响，另一端突出模型A端5cm，以方便拔出力实施工具的夹持。
结果显示，试验得到的没有经过微生物加固处理的土工格栅抗拔力为26.7N，经过
微生物加固处理两遍的抗拔力为287.6N，可以看出微生物-土工格栅联合法能提高土工格
栅抗拔力约10倍。
实施例2
如图2所示，将本发明所述微生物-土工格栅联合加筋挡土墙应用于公路拓宽，具
体步骤如下：
第1步：在拟新建挡土墙位置水平铺设一层土工格栅1；
第2步：回填一层砂土，厚度为3～5厘米，在土工格栅末端至其长度1/2范围内喷洒
微生物悬浊液，所述微生物为巴氏芽孢杆菌，悬浊液浓度为109cell/mL；随后喷洒0.1mol/L
的CaCl2稀溶液；
第3步：在砂土层上喷洒加固处理液，等待30分钟，再喷洒一次加固处理液；所述加
固处理液为尿素和CaCl2的混合溶液，尿素的浓度为0.75mol/L，尿素与CaCl2的浓度为
1.5mol/L，二者体积比为1:1；
第4步：再次回填一层砂土，至砂土设计回填高度，获得加固带2，形成拓宽加筋体
3；
第5步：重复第1步～第4步，至挡土墙的设计高度。
实施例3
如图3、4所示，将本发明所述微生物-土工格栅联合加筋挡土墙用于山岭开挖边
坡。
第1步：在待加固山岭开挖边坡边缘位置水平铺设一层土工格栅1；
第2步：回填一层砂土，厚度为3～5厘米，在土工格栅末端1/3范围内喷洒微生物悬
浊液，所述微生物为巴氏芽孢杆菌，悬浊液浓度为109cell/mL；随后喷洒0.1mol/L的CaCl2稀
溶液；
第3步：在砂土层上喷洒加固处理液，等待30分钟，再喷洒一次加固处理液；所述加
固处理液为尿素和CaCl2的混合溶液，尿素的浓度为0.75mol/L，尿素与CaCl2的浓度为
1.5mol/L，二者体积比为1:1；
第4步：再次回填一层砂土，至砂土设计回填高度，获得加固带2，形成拓宽加筋体
3；第5步：重复第1步～第4步，至挡土墙的设计高度。实施例4微生物-土工格栅联合摩擦式
加筋挡土墙
在加筋土挡土墙施工过程中，在处理面板和加筋体时有两种处理方式，一种采用
锚固件等对两者进行机械链接，另一种是不对二者进行处理，利用加筋体和面板之间的摩
擦力使二者可以相互作用。加筋体在和面板连接的一端的受力比较大，所以对于第二种处
理方式，采用微生物水泥技术，加固加筋体和面板连接部分即土工格栅的前端，可以有效的
改善土工格栅的受力情况，增加其抗拔能力。具体实施步骤和实施例2和3相同，不同的是对
土工格栅与面板连接端至土工格栅的1/4的范围内进行微生物悬浊液和加固处理液的喷洒
作业。
通过实施例2～4可见，本发明所述微生物-土工格栅联合加筋挡土墙，在公路拓
宽、山岭开挖边坡加固上均可以起到提高土工格栅抗拔力的作用。此外，本发明所述加筋挡
土墙采用摩擦式时，也可以有效改善土工格栅的受力情况，增加其抗拔能力。