CN101705688B - 纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其步骤是：1)清理坡面具有平顺度；2)在坡面安装固定锚杆；3)制作法向纤维束及横向纤维束；4)制作成纤维束铁丝网；5)沿坡面自坡顶顺势铺挂纤维束铁丝网，并固定于锚杆上；6)配制种子人工土壤；7)向纤维束铁丝网喷射种子人工土壤；8)最后，覆盖无纺布，并浇水管理。制作简单，工效高，适用性强，所得人工土壤结构稳定、抗侵蚀能力高、保水性好。主要用于高陡岩质边坡绿化。

Description

纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种护坡领域的人工土壤加固方法，尤其是涉及一种纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法。

背景技术

边坡绿化与防护已成为生态环境建设的重点，为防止坡面水土流失，保护生态，往往需在坡面培植人工土壤为植物生长创造合理的物质环境，再种植植物。坡面人工土壤在降雨条件下，易发生滑动，甚至垮塌，严重影响着坡面植被防护效果。为了加固人工土壤，中国专利CN 1144513公开了一种利用植物秸秆绿化石质边坡的方法，其步骤是，将植物秸秆粉碎或切断，使其长度≤4cm，再与植壤土、化肥和消毒剂按比例混合均匀；用锚杆和托板将网格固定在石质边坡表面，并使网格与石质边坡表面保持间隔距离；最后，用高压喷射设备将混合物喷射到坡面上，形成护坡覆盖层，喷射过程中加入水。该发明的特点是主要应用了植物秸秆短纤维加筋植壤土，但该类人工土壤中由于纤维材料应用方式不合理，且纤维较短，降雨后特别是较大降雨后，基质仍易发生侵蚀，而且局部甚至会滑移、垮塌。

发明内容

本发明目的在于克服上述缺点，提供一种施工简便，成本合理，且所得人工土壤结构稳定，能防止降雨侵蚀、开裂、滑移与垮塌的纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法。

本发明纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其实施步骤是：

1)清理坡面，使坡面具有一定平顺度。

2)在坡面钻孔并安装固定锚杆，一般采用锚固剂固定，坡面上预留锚杆长度8～13cm，布置间距1.0×1.0m，其中，锚杆规格一般为Φ14～18mm，L80～150cm。

3)将一束长度8～24cm，细度0.1～1.0mm的纤维丝一端捆扎，另一端自然散开，制作成直径1.0～3.0cm的法向纤维束；将一束纤维丝两端捆扎，制作成直径1.0～3.0cm的横向纤维束，捆扎材料选用市售水溶性纸带。其中，纤维丝是在其上喷涂有粘接剂及保水剂的天然纤维丝或化学纤维丝，粘接剂与保水剂的配合比例按重量份计是粘接剂∶保水剂＝40～120∶30～80，粘接剂是分子量400000～1200000的阴离子型聚丙烯酰胺，保水剂是吸水倍率≥30倍的高吸水性树脂。

4)选择筛孔8×8cm的铁丝网，一般采用镀锌铁丝网，将步骤3)所得横向纤维束的两端绑扎于铁丝网纬向网丝表面，且使横向纤维束之间的平面间距为8～24cm，将法向纤维束的捆扎端按与横向纤维束对应的间距绑扎于对应的网丝上，并使其另一端与铁丝网面向下垂直，制作成纤维束铁丝网。绑扎材料选用市售水溶性纸带。

5)沿坡面自坡顶顺势铺挂步骤4)所得的纤维束铁丝网，控制网面离锚杆顶部距离1.5～3.5cm，并用扎丝绑扎固定于锚杆上。

6)配制种子人工土壤，按重量份计是植被种子∶草炭土∶植壤土∶土壤消毒剂∶复合肥＝40～90∶2500～5000∶180000～220000∶5～10∶15～60。其中，植被种子是草本种子与灌木种子的混合物或草本种子、灌木种子、乔木种子的混合物，可根据具体情况任意比例混合。植壤土为种植地表土。

7)向步骤5)的纤维束铁丝网喷射步骤6)所得种子人工土壤，厚度为8～13cm，容重为1.2～1.35g/cm³。喷射种子人工土壤后捆扎及绑扎纤维束的水溶性纸带溶解，纤维束散开，在种子人工土壤中形成纵横交错的加强筋，更有利于种子人工土壤加固。

8)最后，覆盖规格为12g/m²-15g/m²的无纺布，并浇水管理。

本发明纤维束加筋加固人工土壤的方法优点主要在于，其一、纤维束铁丝网现场制作简单，铺挂作业时施工效率高；其二、纤维束中纤维丝可根据不同工程需要，灵活调整纤维丝长度、类型、数量，及纤维丝上的喷涂物用量，适用性强；其三、在施工喷射压力下，横向纤维束和法向纤维束被自然打开，横向纤维束纤维丝成平面状分散到种子人工土壤中，对种子人工土壤起到平面加筋作用，法向纤维束纤维丝成纵向立体式分散到种子人工土壤中，对种子人工土壤起到立体加筋作用；其四、纤维束纤维丝喷涂的粘接剂与保水剂，遇水后自然溶出，成凝胶颗粒状并分散到种子人工土壤中，使锚杆-铁丝网-纤维丝-人工土壤形成了一个有机加筋整体，确保坡面结构稳定，同时也有效提高人工土壤蓄水、保水特性，使其满足植物种子萌发、生长的水分需求。此外，粘接剂与保水剂喷涂在纤维束纤维丝上，不仅可节约高分子材料用量，减少施工成本，而且对人工土壤的物理结构改善效果显著。

具体实施方式：

实施例1

(一)实施步骤

1)清理坡面，并保持坡面具有一定平顺度；

2)坡面钻孔，安装规格为Φ14mm、L80锚杆，并灌注BDM锚固剂固定，坡面上预留锚杆长度8～9cm。

3)将一束长度16cm，细度0.5～0.7mm的纤维丝一端捆扎，另一端自然散开，制作成法向纤维束；将一束纤维丝两端捆扎，制作成横向纤维束。其中，纤维丝是秸杆稻草丝，其上喷涂的聚丙烯酰胺与高吸水性树脂的配合比例为40∶30。

4)选择筛孔8×8cm的铁丝网，将步骤3)所得横向纤维束的两端绑扎于铁丝网纬向网丝表面，且使横向纤维束之间的平面间距为16cm，将法向纤维束的捆扎端按与横向纤维束对应的间距绑扎于对应的网丝上，并使其另一端与铁丝网面向下垂直，制作成纤维束铁丝网。

5)沿坡面自坡顶顺势铺挂步骤4)所得的纤维束铁丝网，控制网面离锚杆顶部距离1.5～2.0cm，并用扎丝绑扎固定于锚杆上。

6)配制种子人工土壤，配合比例是植被种子∶草炭土∶植壤土∶土壤消毒剂∶复合肥＝40∶5000∶180000∶5∶45。其中，植被种子为草本种子“狗牙根”、“弯叶画眉草”及灌木种子“胡枝子”、“紫穗槐”、“多花木蓝”的混合种子。

7)喷射种子人工土壤，厚度为8～9cm，容重为1.2～1.25g/cm³；

8)覆盖规格为12g/m²的无纺布，并浇水管理。

(二)实施效果

实施地贵州省毕节至安龙高速公路第四合同段边坡防护工程，种子人工土壤厚度为8cm，坡度为45°。应用本发明方法施工，同时，采用同类型、同重量、长度≤3cm纤维与土壤常规拌合进行对比试验。

1)施工后48h，取种子人工土壤检测，本发明抗剪强度为53kpa(σ＝75kpa)，而对比试验抗剪强度为35kpa(σ＝75kpa)，与对比实验相比抗剪强度相对提高51％。

2)在雨强为25mm/h，历时4h降雨后，检测种子人工土壤的泥沙流失量，本发明仅为0.18kg/m²；而对比试验泥沙流失量为0.4kg/m²。与对比实验相比泥沙流失量相对降低55％。

3)对降雨后，又经高温暴晒后本发明种子人工土土壤的开裂数为6条/m²，最大开裂宽度为3mm；而对比试验开裂数为12条/m²，最大开裂宽度为5mm。与对比实验相比开裂数相对减少50％，同时使开裂宽度减小2mm。

4)本发明涉及的材料费、工费及机械费用等综合费用为5.5元/m²，而对比实验为7元/m²。与对比实验相比施工成本相对降低21％。

实施例2

(一)实施步骤

1)清理坡面，并保持坡面具有一定平顺度；

2)坡面钻孔，安装规格为Φ16mm、L120锚杆，并灌注BDM锚固剂固定，坡面上预留锚杆长度9～11cm。

3)将一束长度8cm，细度0.6～1.0mm的纤维丝一端捆扎，另一端自然散开，制作成法向纤维束；将一束纤维丝两端捆扎，制作成横向纤维束。其中，纤维丝是椰壳纤维丝，其上喷涂的聚丙烯酰胺与高吸水性树脂的配合比例为120∶60。

4)选择筛孔8×8cm的铁丝网，将步骤3)所得横向纤维束的两端绑扎于铁丝网纬向网丝表面，且使横向纤维束之间的平面间距为8cm，将法向纤维束的捆扎端按与横向纤维束对应的间距绑扎于对应的网丝上，并使其另一端与铁丝网面向下垂直，制作成纤维束铁丝网。

5)沿坡面自坡顶顺势铺挂步骤4)所得的纤维束铁丝网，控制网面离锚杆顶部距离2.0～2.5cm，并用扎丝绑扎固定于锚杆上。

6)配制种子人工土壤，配合比例是植被种子∶草炭土∶植壤土∶土壤消毒剂∶复合肥＝60∶2500∶200000∶5∶45。其中，植被种子为草本种子“高羊茅”、“黑麦草”，灌木种子“猪尿豆”、“胡枝子”，以及乔木种子“银合欢”、“刺槐”的混合种子。

7)喷射种子人工土壤，厚度为9～11cm，容重为1.3～1.35g/cm³；

8)覆盖规格为15g/m²的无纺布，并浇水管理。

(二)实施效果

实施地锦屏一级水电站对外高速公路的边坡绿化工程，种子人工土壤厚度为10cm，坡度53°。应用本发明方法施工，同时，采用同类型、同重量、长度≤3cm的纤维与土壤常规拌合进行对比试验。

1)施工后60h，对种子人工土壤取样检测，本发明抗剪强度为62kpa(σ＝75kpa)，对比试验抗剪强度为43kpa(σ＝75kpa)，与对比实验相比抗剪强度相对提高44％。

2)在雨强为16mm/h，历时6h降雨后，检测种子人工土壤泥沙流失量，本发明仅为0.23kg/m²；而对比试验基质泥沙流失量为0.47kg/m²。与对比实验相比泥沙流失量相对降低51％。

3)对降雨后，连续干旱15天后，检测种子人工土壤最大水平收缩率和最大自由收缩率，本发明为4.3％和13％，对比试验8.3％为16％和18条/m²；本发明人工土壤开裂数为11条/m²，最开裂数宽度为5mm；对比实验开裂数为18条/m²，最大开裂宽度为10mm。因此，本发明使人工最大水平收缩率相对降低48％，最大自由收缩率相对降低19％。与对比实验相比开裂数相对减少39％，最大开裂宽度减小5mm。

4)本发明涉及的材料费、工费及机械费用等综合费用为5.7元/m²，而对比试验为7.3元/m²。本发明使施工成本相对降低22％。

实施例3

(一)实施步骤

1)清理坡面，并保持坡面具有一定平顺度；

2)坡面钻孔，安装规格为Φ18mm、L150锚杆，并灌注BDM锚固剂固定，坡面上预留锚杆长度12～13cm。

3)将一束长度24cm，细度0.1～0.4mm的纤维丝一端捆扎，另一端自然散开，制作成法向纤维束；将一束纤维丝两端捆扎，制作成横向纤维束。其中，纤维丝是尼龙丝，其上喷涂的聚丙烯酰胺与高吸水性树脂的配合比例为40∶80。

4)选择筛孔8×8cm的铁丝网，将步骤3)所得横向纤维束的两端绑扎于铁丝网纬向网丝表面，且使横向纤维束之间的平面间距为24cm，将法向纤维束的捆扎端按与横向纤维束对应的间距绑扎于对应的网丝上，并使其另一端与铁丝网面向下垂直，制作成纤维束铁丝网。

5)沿坡面自坡顶顺势铺挂步骤4)所得的纤维束铁丝网，控制网面离锚杆顶部距离2～3.5cm，并用扎丝绑扎固定于锚杆上。

6)配制种子人工土壤，配合比例是植被种子∶草炭土∶植壤土∶土壤消毒剂∶复合肥＝90∶3500∶220000∶10∶60。其中，植被种子为草本种子“狗牙根”、“弯叶画眉草”及灌木种子“胡枝子”、“紫穗槐”、“多花木蓝”的混合种子。

7)喷射种子人工土壤，厚度为12～13cm，容重为1.25～1.35g/cm³；

8)覆盖规格为13g/m²的无纺布，并浇水管理。

(二)实施效果

实施地广东莞惠高速公路惠成区三栋标段坡面防护工程，人工土壤厚度为13cm，坡度为63°。应用本发明方法施工，同时，采用同类型、同重量、长度≤3cm的纤维与土壤常规拌合进行对比试验。

1)施工后24h，取种子人工土壤检测，本发明抗剪强度为48kpa(σ＝75kpa)，而对比试验抗剪强度为36kpa(σ＝75kpa)，与对比实验相比抗剪强度相对提高33％。

2)在雨强为18mm/h，历时2.5h降雨后，检测种子人工土壤的泥沙流失量，本发明仅为0.11kg/m²；而对比试验泥沙流失量为0.25kg/m²。与对比实验相比泥沙流失量相对降低56％。

3)本发明涉及的材料费、工费及机械费用等综合费用为5.2元/m²，而对比实验为6.4元/m²。与对比实验相比施工成本相对降低19％。

Claims (4)

1.一种纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其实施步骤是：    

1)清理坡面，使坡面具有平顺度；

2)在坡面钻孔并安装固定锚杆，坡面上预留锚杆长度8～13cm；

3)将一束长度8～24cm，细度0.1～1.0mm的纤维丝一端捆扎，另一端自然散开，制作成直径1.0～3.0cm的法向纤维束，将一束纤维丝两端捆扎，制作成直径1.0～3.0cm的横向纤维束；

4)选择筛孔8×8cm的铁丝网，将步骤3)所得横向纤维束的两端绑扎于铁丝网纬向网丝表面，且使横向纤维束之间的平面间距为8～24cm，将法向纤维束的捆扎端按与横向纤维束对应的间距绑扎于对应的网丝上，并使其另一端与铁丝网面向下垂直，制作成纤维束铁丝网；

5)沿坡面自坡顶顺势铺挂步骤4)所得的纤维束铁丝网，控制网面离锚杆顶部距离1.5～3.5cm，并用扎丝绑扎固定于锚杆上；

6)配制种子人工土壤，按重量份计是植被种子∶草炭土∶植壤土∶土壤消毒剂∶复合肥＝40～90∶2500～5000∶180000～220000∶5～10∶15～60； 

7)向步骤5)的纤维束铁丝网喷射步骤6)所得的种子人工土壤，厚度为8～13cm，容重为1.2～1.35g/cm³；  

8)最后，覆盖规格为12g/m²-15g/m²的无纺布，并浇水管理。

2.如权利要求1所述的纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其特征在于纤维丝是在其上喷涂有粘接剂及保水剂的天然纤维丝或化学纤维丝，其中，粘接剂与保水剂的配合比例按重量份计是，粘接剂∶保水剂＝40～120∶30～80。

3.如权利要求1所述的纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其特征在于植被种子是草本种子与灌木种子的混合物或草本种子、灌木种子、乔木种子的混合物。

4.如权利要求2所述的纤维束加筋加固陡边坡人工土壤的方法，其特征在于粘接剂是分子量400000～1200000阴离子型聚丙烯酰胺，保水剂是吸水倍率≥30倍的高吸水性树脂。