本发明属于废弃织物资源化利用与土体加固，具体涉及一种利用废弃织物的土体搅拌加固装置与施工方法，适用于软土地基处理、近岸区域水平荷载加固等工程场景。
背景技术：
1、伴随全球人口增长、生活水准提升及快时尚文化崛起，纺织品需求持续攀升，导致大量废弃织物产生。据统计，全球每年产生约9200万吨纺织品废弃物，预计2030年将达1.34亿吨。但回收利用率极低，多混入生活垃圾被填埋或焚烧，不仅占用大量土地资源，还造成严重环境污染。
2、随着新能源基础设施建设的快速推进，近岸区域的水平荷载加固需求日益凸显。传统加固方法主要依靠高强度建筑材料与复杂施工工艺，但这些方法往往存在成本高昂、施工周期漫长以及对环境影响较大等问题。近年来，搅拌加固技术凭借施工效率高、环境影响小等优势，在软土地基处理和近岸加固工程中得以广泛应用。然而，传统搅拌加固在抗剪强度方面仍存在短板，尤其是在应对复杂近岸环境和较大水平荷载时，其性能有待进一步提高。
3、传统的废弃织物处理方式主要为填埋和焚烧，这些方式不仅占用大量土地资源，还会对环境造成污染。因此，探寻一种可持续的废弃织物处理途径显得尤为重要。为提高固化土的抗剪强度和整体性能，研究者们开始探索通过添加纤维材料来改善固化剂的力学性能。钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维等工程纤维因具有较高的抗拉强度和模量，已被证实在提升土体韧性、抗裂性及抗剪强度方面效果显著。然而，这些原生纤维材料成本较高，限制了其在大规模地基处理工程中的广泛应用。
4、但是废弃纤维的添加还面临许多难题，废弃混纺纤维因其表面性质差异大、亲水疏水特性不一，在搅拌施工过程中难以搅拌，并且单纯采用搅拌方式极易导致成团、无法均匀分散，从而纤维聚集在喷口处，实际加固范围受限，施工质量难以达到设计要求。为确保纤维在固化剂中均匀分布，我们通过表面活性剂根本性改变纤维搅拌施工过程中极易成团、无法搅拌均匀导致施工质量不及设计要求的问题。离子表面活性剂能够改善纤维与固化剂的相容性，促进纤维在搅拌过程中均匀分散，从而进一步提升固化剂的力学性能。这种综合考量材料性能和施工工艺的方法，为废弃纤维在固化土中的应用提供了新的思路。
5、因此，亟需探寻一种可持续的废弃织物处理途径，解决纤维分散问题，提升土体加固效果。
技术实现思路
1、针对现有技术中废弃织物回收利用率低、纤维在土体加固中易团聚分散不均、传统搅拌加固方法在抗剪强度和适用范围方面存在局限，以及高含水率软弱土层加固效果不佳等问题，本发明旨在提供一种高效、环保且智能化的土体搅拌加固解决方案。
2、为实现上述目的，本发明提供一种利用废弃织物的土体搅拌加固装置，包括废弃织物一体化施工装置、固化剂处理一体化装置、搅拌加固施工装置及智能控制与传感系统，各部分结构如下：
3、（1）废弃织物一体化施工装置：包括表面活性剂储罐、织物破碎设备、混合液搅拌容器及空压设备。混合液搅拌容器为承压密闭容器，确保废弃织物纤维与离子表面活性剂溶液充分混合；空压设备用于调节气压与流量，为混合液输送提供动力，正常工况下气压取值范围为0.50mpa至0.90mpa，微纳米气泡水工况下为0.65mpa至0.85mpa。
4、（2）固化剂处理一体化装置：包括固化剂与干燥剂混合烘干设备、干燥剂储罐、固化剂破碎设备及筛余料容器。烘干设备采用热风循环模式，配备湿度传感器（安装于烘干工段出口），实时测定烘干后固化剂的含水率，确保符合施工要求；固化剂破碎设备为锤式破碎设备，可将吸水板结的固化剂破碎成粒径均匀的细料，内部设有搅拌装置及筛余装置；干燥剂掺量为2%至5%，且不干扰固化剂水化反应。
5、（3）搅拌加固施工装置：包括搅拌钻头及输送管道系统。输送管道系统由第一输送管道和第二输送管道组成，均为耐压管道；第一输送管道用于搅拌钻头下探时喷射纤维、表面活性剂混合液，第二输送管道用于搅拌钻头提升时喷射固化剂干粉，管道端部设有可调节喷头，可根据施工要求调整喷射方向和流量。
6、（4）智能控制与传感系统：包括可编程逻辑控制器（plc）、湿度传感系统及闭环喷射控制系统。湿度传感系统包括安装于烘干设备出口的传感器和安装于搅拌钻头端部的时域反射计（tdr）传感器，tdr传感器用于实时监测土层的初始含水率与动态含水率；plc控制器预先存储目标含水率控制逻辑，目标含水率不超过初始含水率的1.5倍；水分计系统与plc控制系统相连，plc根据反馈信息自动调整混合液或固化剂干粉的单位时间喷射量（10l/min至100l/min），确保土层含水率均匀且符合目标范围。
7、一种利用废弃织物的土体搅拌加固装置的施工方法，包括以下步骤：
8、（1）物料预处理：将废弃织物通过织物破碎设备破碎成纤维状物料，根据土体级配特征划分纤维长度：砂类土为1.0cm至2.0cm；粉土为0.6cm至1.0cm；黏性土为0.3cm至0.6cm。将固废固化剂与2-5%的干燥剂混合，通过固化剂与干燥剂混合烘干设备烘干，经固化剂破碎设备破碎及筛余装置筛分后，制成固化剂干粉。
9、（2）纤维混合液制备与喷射：将破碎后的纤维与离子表面活性剂溶液混合，表面活性剂为可溶于水的离子型表面活性剂，使用量为废弃织物质量的5%、10%，溶液含气量控制在10%、20%。通过气压泵将混合液输送至搅拌加固施工装置，搅拌钻头实施下探与搅拌作业，同时施加气压，第一输送管道将纤维混合液喷射至土层，直至达到设计深度。
10、（3）固化剂干粉喷射与拌合：搅拌钻头到达设计深度后，转为提升模式并反向旋转，将固化剂干粉输送至搅拌加固施工装置，第二输送管道同步喷射固化剂干粉，使纤维、土体与固化剂充分搅拌混合，直至到达地表。
11、（4）智能调控：通过tdr传感器实时监测土层含水率，plc根据监测数据与目标含水率的比较，自动调整纤维混合液或固化剂干粉的单位时间喷射量，确保含水率均匀且达标。
12、（5）工艺调整：针对高含水率土层或重要工程，增加空搅（不喷料只搅拌）或复搅（重复下沉、提升）工序，以增强拌合均匀性。
13、本发明的技术方案相比现有技术，具有以下有益效果：
14、1、环境效益显著：将废弃织物破碎为特定尺寸的纤维并用于土体加固，大幅减少纺织品废弃物填埋或焚烧造成的环境污染与土地占用，实现废弃织物的高效资源化利用，符合“固废资源化”和“循环经济”政策导向。
15、2、力学性能与耐久性提升：通过添加离子表面活性剂，有效改善纤维在土体中的分散性，避免纤维团聚，使纤维与固化剂、土体均匀混合，显著提升固化土的抗压强度、抗拉强度及长期耐久性。
16、3、施工效率高、适应性广：采用分步喷射工艺，下钻时喷射纤维、表面活性剂混合液以扩大加固范围，上提时喷射固化剂干粉，实现均匀拌合；适用于黏性土、砂土、粉土等多种土质，可根据土层含水率实时调整参数，提升施工质量一致性。
17、4、智能调控保障质量：集成plc控制、tdr湿度传感器与闭环喷射控制，实时监测并动态调节喷射量，确保土层含水率处于目标范围，减少人为误差，提高工程可靠性。
18、5、经济效益明显：以废弃织物部分替代传统纤维材料，减少水泥等固化剂用量，降低原材料成本；一体化设备集成破碎、混合、输送、喷射功能，简化施工流程，提高作业效率。
19、6、适应复杂工况：可调整纤维长度、表面活性剂类型与用量、喷射压力等参数，通过复搅、空搅、二次喷涂等工艺增强对高含水率土层、软弱地基的加固效果，扩展工程适用场景。