[0001] 本发明涉及一种基于微生物固化的土体边坡加固施工装置，属于边坡加固技术领域。

[0002] 随着我国基础设施建设的快速发展，边坡稳定性问题日益引起广泛关注。传统的土质边坡加固方式如喷锚、混凝土框格梁、土钉墙等在实际应用中存在一定的局限性和不足，如施工周期长、对环境影响大、成本较高等。因此，研究一种新型、环保、高效的边坡加固技术具有重要的理论和实践意义。

[0015] 下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

[0016] 本发明实施例提供了一种基于微生物固化的土体边坡加固施工装置，如图1至图8所示，所述装置包括：喷钻模块，其包括喷浆管12、套设在喷浆管12外侧的钻孔管11、连接在钻孔管11底端的钻头15，以及用于驱动钻头15旋转的驱动件；喷浆管12的管壁上设置有出浆孔14，钻孔管11的管壁上设置有空窗13；喷浆管12和钻孔管11之间设置有限位结构，限位结构用于将钻孔管11和喷浆管12限定在喷浆位置或钻孔位置；其中，喷浆位置为钻孔管11的空窗13与喷浆管12上的出浆孔14重合，钻孔位置为钻孔管11的管壁封闭喷浆管12上的出浆孔14。

[0017] 供液模块，与喷浆管12连接，用于向喷浆管12提供微生物溶液，微生物溶液用于固化土体。

[0018] 在本发明实施例中，喷浆管12沿其长度方向可以分为多个管段，每个管段上均设置有至少一列出浆孔14。这种设置方式在保证出浆孔14设置数量的基础上，可以增强喷浆管12的管壁强度。

[0019] 在实际应用中，钻孔管11上空窗13的面积应大于喷浆管12上出浆孔14的面积，这样可以保证在喷浆位置时，钻孔管11上的空窗13不会阻挡喷浆管12上的出浆孔14。

[0020] 本发明实施例对于出浆孔14的形状不做限定，示例的，出浆孔14可以为圆孔或方孔等。

[0021] 在本发明实施例中，喷钻模块即为手持式空心钻10。喷浆管12和钻孔管11构成手持式空心钻10的钻杆，单个钻杆可按50cm长定制，钻头15可以单独制作，钻杆可以通过丝扣连接加长。一般边坡加固的框格梁30厚度在30cm 50cm左右，故单根钻杆50cm长基本可满足~框格梁30厚度要求。

[0022] 上述限位结构包括：第一限位单元17，设置在喷浆管12和钻孔管11之间，用于将钻孔管11和喷浆管12限定在喷浆位置；第二限位单元16，设置在喷浆管12和钻孔管11之间，用于将钻孔管11和喷浆管12限定在钻孔位置。

[0023] 具体的，第一限位单元17和第二限位单元16均包括：容置槽，设置在喷浆管12靠近钻孔管11一侧的管壁上；限位槽，设置在钻孔管11靠近喷浆管12一侧的管壁上；弹性构件，设置在容置槽内，用于在钻孔管11和喷浆管12发生相对转动时，嵌入限位槽内，或从限位槽内脱离。

[0024] 其中，弹性构件包括：卡扣压舌，其固定端固定在容置槽内；弹性件，设置在容置槽内，用于支撑卡扣压舌的自由端；卡扣压舌的自由端用于在钻孔管11和喷浆管12发生相对转动时，嵌入限位槽内，或从限位槽内脱离。其中，弹性件可以为压缩弹簧。

[0025] 参考图1至图8所示，第一限位单元17中的容置槽记为第一容置槽171，第一限位单元17中的限位槽记为第一限位槽172，第一限位单元17中的卡扣压舌记为第一卡扣压舌173，第一限位单元17中的压缩弹簧记为第一压缩弹簧174；第二限位单元16中的容置槽记为第二容置槽161，第二限位单元16中的限位槽记为第二限位槽162，第二限位单元16中的卡扣压舌记为第二卡扣压舌163，第二限位单元16中的压缩弹簧记为第二压缩弹簧164。

[0026] 具体的，当需要喷浆时，沿顺时针方向转动喷浆管12或沿逆时针方向转动钻孔管11时，第二限位单元16中第二卡扣压舌163的自由端从第二限位槽162内滑出，如图7所示；
第一限位单元17中第一卡扣压舌173的自由端滑入对应的第一限位槽172内，以使钻孔管11和喷浆管12限定在喷浆位置，如图8所示，喷浆位置如图3和图4所示。

[0027] 当需要钻孔时，沿逆时针方向转动喷浆管12或沿顺时针方向转动钻孔管11时，第一限位单元17的第一卡扣压舌173的自由端从第一限位槽172内滑出，如图6所示，第二限位单元16的第二卡扣压舌163的自由端滑入对应的第二限位槽162内，以使钻孔管11和喷浆管12限定在钻孔位置，如图5所示，钻孔位置如图1和图2所示。

[0028] 上述供液模块包括：溶液储罐20，用于容置微生物溶液；驱动泵21，一端与溶液储罐20的出口连接，另一端通过管线22与喷浆管12连通，用于将溶液储罐20中的微生物溶液输送至喷浆管12中。

[0029] 在实际应用中，通过钻孔开关控制注浆孔深度，打开钻孔开关，钻杆转动进行钻孔，此时，出浆孔14与空窗13不在同一位置，即出浆孔14关闭；当钻至指定深度，关闭钻孔开关，打开注浆开关，同时，沿顺时针方向转动喷浆管12或沿逆时针方向转动钻孔管11，使得出浆孔14与空窗13在同一位置，然后打开驱动泵21开始工作，将微生物溶液从混合罐中抽出，通过管线22送至空心钻头15处，在压力作用下，将微生物浆液注入土体中，通过注浆开关控制微生物浆液的注入量。

[0030] 本发明中的手持式空心钻10为可顺时针与反时针双向转动的钻机。内层喷浆管12和外层钻孔管11既可转动，也可通过限位槽固定。电机带动喷浆管12为主动管，钻孔管11为从动管。当需要钻孔时，内层喷浆管12和外层钻孔管11转动至图1和图2的钻孔位置并卡定，第二限位单元16位于图5位置，第一限位单元17位于图6位置，此时出浆孔14隐藏在钻孔管11内，防止钻孔时土体进入喷浆管12；当需要喷浆时，内层喷浆管12和外层钻孔管11转动至图3和图4的喷浆位置并卡定，第二限位单元16位于图7位置，第一限位单元17位于图8位置，此时出浆孔14暴露在钻孔管11外，可以顺利将微生物溶液喷入土体。

[0031] 在喷浆时，内层喷浆管12和外层钻孔管11可以通过手持式空心钻10同时旋转，将微生物溶液沿钻孔360°旋喷；也可以不旋转进行定喷。本发明实施例对此不做限定。

[0032] 本发明另一实施例提供了一种手持式空心钻10进行土体边坡40加固的施工方法，具体包括以下步骤：（1）测量放线：确定土体加固部位及区域，可进行整个坡面土体加固，也可针对框格梁30内部土体进行加固。

[0033] （2）进行微生物溶液配制：取芽孢杆菌、变形杆菌、尿素小球菌其中一种或多种组合10份 15份，培养液尿素、醋酸钙、乙酸钠、氯化铵、氯化镍溶液、蒸馏水等一种或多种组合~混合调配而成取150份至200份。将微生物菌株按(1 5)：(15 20)的液体体积比例混合，在20~ ~
±0.5℃环境下搅拌培养30min，形成微生物溶液。

[0034] （3）划分区域：在要形成的框格梁30范围内划分区域，按区域逐步实施。划分区域的意义在于可以有序进行打孔喷浆，不致于漏打漏喷。

[0035] （4）调试装置：按照图9所示组装微生物溶液的溶液储罐20、驱动泵21、管线22、手持式空心钻10，打开钻孔开关，调试钻头15是否正常工作，关闭钻孔开关，打开注浆开关，观察驱动泵21是否开始正常工作，微生物溶液是否能正常从溶液储罐20中抽出。

[0036] （5）钻孔喷浆：每个区域先用手持式空心钻10钻孔，旋转钻杆至钻孔位置钻孔，孔间距10 15cm，孔深按照要求的框格梁30厚度确定。钻完孔后，旋转钻杆至喷浆位置，进行旋~喷或者定喷，通过注浆时间控制注浆量，喷完后用土体封孔即可。逐步将每个区域喷浆完成。

[0037] （6）封控：待注浆完成，就地取土将孔密封，以防外部临时环境水渗入影响固化效果。

[0038] 喷浆的区域，由于微生物溶液和土体作用而形成具有一定强度的土质梁，对边坡形成支护作用，且这种梁弹性模量较低，还可以适应边坡的变形，具有双重作用。

[0039] 本发明通过设计一种内层为喷浆管12、外层为钻孔管11的双层空心钻杆，内层喷浆管12和外层钻孔管11既可转动，也可通过限位结构固定，这样可以实现钻杆在喷浆位置或钻孔位置的切换，从而方便的实现钻孔和向土体喷入微生物溶液的双重功能，节约了土体边坡40加固的施工周期，降低了施工成本。

[0040] 本发明提供了一种新型、环保、高效的边坡加固施工装置，通过微生物固化土方式，可将土体中的微生物激活，发生化学反应，形成具有一定强度和稳定性的固化土。与传统加固方式相比，微生物固化土方式具有施工简便、环境影响小、成本低等优点。

[0041] 以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。