CN101818499A - 高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法 - Google Patents

高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法，适用于60°以上高陡裸露岩质边坡表面绿化，在系统中设置了坡体排水体系，防止雨水冲刷植生层，减少水土流失；坡面上设置包塑铁丝波纹网和连续纤维构成的混喷植生层，结构稳定、营养丰富、保水透气；浇筑的挡板阻止了混喷植生层的下滑；布设滴灌设施保证了植生层的湿润。坡面混喷施工经过养护后，能有效形成草本和灌木混生的植被层，重建了遭到破坏的坡面植被，恢复了裸露岩质边坡的自然景观。

Description

高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法
技术领域
本发明涉及一种岩质边坡植被重建，特别是涉及一种在高陡岩质边坡上植被重建的系统及该系统的实施方法。
背景技术
近年来因开发建设和城市化速度的加快，造成了城市建设与生态保护的矛盾日益加剧。在交通、水利和市政设施等基础建设过程中，大量挖山平地、采石取土，既破坏了地形地貌和原生植被，又形成了众多以裸露岩质边坡为主要特征的山体破碎带，它与自然背景山体的颜色形成强烈的反差，并因此影响城市景观，并且对水土保持和生态保护和人居环境都产生了极为不利的影响，如不及时治理，就会产生严重的环境问题。
高陡边坡是指坡度大于60°、高差超过50m的岩质边坡，通常由平台马道、裸露边坡和周围影响区三部分组成：①平台马道狭窄，表面为未风化的岩石或致密的风化物以及少量的废渣，土壤和有机质缺乏，保水能力差；②开挖边坡，表面通常为岩石或质地致密的风化物，母质水土流失程度严重，土壤、水分和有机质缺乏；岩质边坡，尤其是花岗岩边坡，表面颜色与周围环境对比强烈，严重影响城市景观；③周围影响区，由碎石、砂粒和土壤母质组成，质地疏松，稳定性差，水土流失严重，但多含有表土和有机质，植物容易生长。
为解决裸露边坡的表层防护及恢复自然景观，日本于上世纪七十年代首先发明适于岩石边坡植被防护的波形纤维土绿化施工法，并申报了很多护坡专利。此后三十余年来，日本又开发了很多的喷射施工方法，统称为厚层基材喷射法。从实际工程应用看，主要用于坡度小于60°的软岩、中硬岩、硬岩边坡的防护。
目前，国内应用比较多的是边坡的液压喷播技术，常用的还有土工网垫、骨架内播种、喷混植生和植生袋技术等。喷播绿化技术的关键是形成稳定的植生层，传统的喷射基质是以草炭土(有机质类)和硅酸盐水泥(固化剂)为重要成分，使用中存在易被雨水冲垮、复绿不均匀、护坡和抗旱性能差、养分缺乏等缺点。此类护坡技术同日本于上世纪八十年代开发出的以硅酸盐水泥作稳定剂的厚层基材喷射技术相类似，由于喷射形成的土层稳定性较差、养分不足和缺水，很难满足植物长期生长的要求，一旦遇到暴雨冲刷，土层极易垮塌导致护坡失败。虽然日本的厚层基材喷射护坡技术很先进，但由于自然条件相差悬殊、成本过高，并不直接适用于国内情况。
发明内容
本发明的目的是为了解决60°以上高陡裸露岩质边坡的植被恢复难题，提出一种结构稳定、实用和有效的高陡岩质边坡植被重建的系统及该系统的实施方法。
为解决所述的技术问题，本发明提供一种高陡岩质边坡植被重建系统，包括多级边坡，各级边坡交接处设置平台马道，同时还设有坡体排水体系、坡面植生体系和马道种植体系。坡体排水体系包括坡顶的截水沟、坡底的排水沟、坡体两侧的纵向排水沟和马道生态水沟，各水沟之间相互连通；坡面植生体系包括覆盖在坡面的混喷植生层、坡面横向平行排列的挡板和滴灌设施；马道种植体系包括外侧的种植槽和内测的种植盆。
所述坡顶设有蓄水池，滴灌设施主管道与蓄水池连接
所述马道生态水沟是由植生袋铺成的表面长有草层的水沟，植生袋为可折叠和降解材质，植生袋里填充有草种、肥料和草炭土。
所述混喷植生层底部设有双层交错铺设的包塑铁丝波纹网，包塑铁丝波纹网通过钢筋锚杆固定在坡面上，含有连续纤维长丝、过筛细土、有机质、复合肥、保水剂、粘结剂及植物种子的人工土壤层与双层包塑铁丝波纹网缠绕、粘结在一起。
所述挡板的为钢筋混凝土板体，内置纵向排列的多个钢筋锚杆，且锚杆一端打入边坡岩体；挡板与坡面配合构成一开口向上的V形槽体。
所述马道种植槽为浆砌片石结构，种植槽与内侧的岩面合围成种植盆。
对应前述高陡岩质边坡植被重建系统其实施方法，步骤如下：
修建设施：在坡顶修建蓄水池和截水沟、坡底修建排水沟、坡体两侧修建纵向排水沟，在每级坡面浇筑横向平行排列的多个挡板，并在马道外侧修建种植槽；
挂网锚固：在坡面上交错铺设两层铁丝网，并用钢筋锚杆将铁丝网固定在坡面上；
混喷植生层：用湿喷机和喷丝机将含有草本和灌木种子的泥浆质植生基材和连续纤维同步喷射到铺设了双层包塑铁丝波纹网的岩面上，形成一层10～15cm厚的混喷植生层，然后在混喷植生层上覆盖一层无纺布；
回填种植土、铺设生态水沟：向坡面挡板、马道种植槽和种植盆内回填营养种植土，在马道种植槽内测开沟铺设生态排水沟；
布设滴灌设施：在坡面混喷植生层表面、坡面挡板、马道种植槽和种植盆内布设滴灌设施，滴灌设施主管道与坡顶蓄水池连接；
种植苗木：在每级坡面下方的马道种植盆内栽植速生乔木，表面裸露处撒播植草或铺设草皮，在马道种植槽内栽植灌木或小乔木，外侧栽植藤本，坡面挡板内栽植耐旱灌木或小乔木；
养护：坡面混喷植生层的草种和灌木种子萌发后及时揭开无纺布，后期或旱季及时对各种植物进行病虫害防治、追肥等养护和管理。
所述铁丝网为包塑铁丝波纹网，其铺设为先在坡面上铺设一层包塑铁丝波纹网，网边缘相互搭接，再在网上交错铺设第二层同样的包塑铁丝波纹网，形成双层包塑铁丝波纹网；钢筋锚杆垂直嵌入在坡面中，钢筋锚杆通过铁丝与双层包塑铁丝波纹网捆绑固定。
所述植生基材组成包括过筛黄土、有机堆肥、草炭、复合肥、保水剂和胶粉；连续纤维为150D聚酯涤纶纺织长丝。
所述回填种植土的土层高度低于槽/盆的边沿；所述生态排水沟的设置流程为先开挖弧形边沟，然后在边沟表面均匀铺设相互衔接的植生袋，往植生袋浇水保持湿润，待种子发芽后根系透过植生袋的下层深入土壤、茎叶穿出上层形成草层，最后形成马道生态排水沟。
本发明高陡岩质边坡植被重建系统及该系统的实施方法，系统中设置的坡体排水体系理顺了坡体的排水体系，防止雨水冲刷植生层，减少水土流失，坡面上由双层包塑铁丝波纹网和连续纤维构成的混喷植生层系统提供了一种结构稳定、营养丰富、保水透气，且非常适宜植物发芽和生长发育的人工土壤层，浇筑的挡板阻止了混喷植生层的下滑，布设的滴灌设施保证了植生层的湿润。坡面混喷施工经过养护后，能有效形成草本和灌木混生的植被层，坡体形成了乔、灌、藤、草相结合的立体绿化，重建了遭到破坏的坡面植被，恢复了裸露岩质边坡的自然景观。本发明提供的系统和方法解决了在60°以上高陡裸露岩质边坡表面营造人工植生层的难题，为植物生长发育奠定了良好的基础，同时，该系统和方法还具有植被恢复快、立体植物层次和防止雨水冲刷、减少水土流失等优点，非常适宜于采石场、废弃矿山、山体缺口和路基岩质边坡的生态治理和景观恢复。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中：
图1为本发明高陡岩质边坡植被重建系统的示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明高陡岩质边坡植被重建系统的实施例，实施对象为高陡岩质边坡7，平均坡度为68°、高差55m的三级花岗岩裸露光面边坡，其中底层一级边坡高17m，二级边坡26m，上部三级边坡12m，坡间平台马道18宽1.2～1.6m。所述的植被重建的系统包括：坡体排水体系、坡面植生体系和马道种植体系。坡体排水体系包括坡顶梯形截水沟1、坡底梯形排水沟17、坡体两侧的纵向排水沟和马道生态水沟9，各个水沟之间相互连通；所述排水沟17和截水沟1截面不限于梯形，但梯形为优选方案。坡面植生体系包括混喷植生层4、挡板5和滴灌设施11，滴灌设施11主管道与坡顶蓄水池连接；马道种植体系包括外侧的种植槽10和内测的种植盆8。所述的马道生态水沟9是由植生袋铺成的表面长有草层的水沟，植生袋厚2cm，表面具有空隙，可折叠和降解，里面填充有草种、肥料和草炭土，均匀铺设在挖好的水沟表层；浇水后种子发芽，根系透过下层深入土壤，茎叶穿出上层形成草层。所述的混喷植生层4厚12cm，底部包含有双层交错铺设的包塑铁丝波纹网6，网孔5cm×5cm，用钢筋锚杆2固定在坡面上，含有连续纤维长丝、过筛细土、有机质、复合肥、保水剂、粘结剂和植物种子的人工土壤层与双层包塑铁丝波纹网缠绕、粘结在一起，形成一种结构牢固、营养丰富、保水透气的混喷植生层4。所述的坡面挡板5的钢筋混凝土层厚10cm、宽60cm、长63m，与坡面夹角为45°，构成开口向上的V形槽；挡板5内置纵向排列的Φ18mm、长1.1m的钢筋锚杆3，锚杆间距40cm，其中打入岩层部分的长度50cm，横向加设Φ10mm的钢筋三排；坡面横向平行排列的挡板5的间距2.5m。所述的马道种植槽10为浆砌片石结构，槽高80cm，内部空间宽50cm，种植槽与内侧的岩面合围成种植盆8。
参阅图1，本发明提出的高陡岩质边坡植被重建系统的实施方法，其步骤如下：
步骤1：修建设施
利用施工现场的石材，在坡顶修建一容积30m3的蓄水池，为滴灌设施提供水源，坡顶修建梯形截水沟1，坡底修建梯形排水沟17，坡体两侧修建纵向梯形排水沟，排水沟之间相互连通，在每级坡面按2.5m的间距浇筑横向平行排列的挡板5，在马道外侧修建种植槽10；
步骤2：挂网锚固
清理坡面上松动的石块，排除滚石危险；用风炮或冲击钻按0.5m的孔距在坡面垂直向下打孔，孔直径12mm，孔深20cm，向孔内插入Φ8mm、长35cm的钢筋锚杆2，然后孔用混凝土砂浆捣实封闭；先在坡面上铺设一层网孔5cm×5cm包塑铁丝波纹网，网之间搭接10cm，再在网上交错铺设第二层同样的包塑铁丝波纹网，形成双层包塑铁丝波纹网6，然后用铁丝将锚杆2与双层包塑铁丝波纹网6捆绑固定；
步骤3：混喷植生层
用TK-500型湿喷机和PSJ-40型喷丝机将含有草本和灌木种子的泥浆质植生基材和连续纤维同步喷射到铺设了双层包塑铁丝波纹网6的岩面上，形成一层12cm后的混喷植生层4，喷混基材组成包括过筛黄土、有机堆肥、草炭、复合肥、保水剂和胶粉，连续纤维为150D聚酯涤纶纺织长丝；然后在混喷植生层4上覆盖一层1g/m2的无纺布，防止雨水或浇水时冲刷混喷植生层4；
步骤4：回填种植土、铺设生态水沟
向坡面挡板5、马道种植槽10和种植盆8内回填营养种植土，回填种植土的高度距离顶部有10cm的间距，便于种植和浇水，营养种植土的组成包括过筛黄土、有机质、腐植酸和复合肥；马道种植盆8内回填70cm厚的种植土，分层压实，在距马道种植槽10的内侧开挖边沟，边沟为弧形，沟宽50cm、深25cm，然后在边沟表面均匀铺设相互衔接的植生袋，往植生袋浇水保持湿润，待种子发芽后根系透过植生袋的下层深入土壤、茎叶穿出上层形成草层，最后形成马道生态排水沟9，生态排水沟9能够防止泥土造成的淤积，同时具有排水和恢复植被的功能。
步骤5：布设滴灌设施
在坡面混喷植生层4表面、坡面挡板5内和马道种植槽10、种植盆8内布设滴灌设施11。首先安装滴灌设施11的水泵和过滤系统，然后铺设管路，管路包括干管、支管、毛管和调节设备，毛管沿混喷植生层4表面横向平行铺设，间距1.5m，每1米处用“U”型卡固定，毛管之间用支管连接，支管与干管相连，干管与坡顶蓄水池连接，最后在毛管上再安装滴头，滴头间距0.2m，流量1L/hr。
步骤6：种植苗木
在每级坡面下方的马道种植盆8内栽植速生乔木桉树14，表面裸露处撒播植草，在马道种植槽10内栽植银合欢15，外侧栽植下垂的葛藤16，坡面挡板5内栽植耐旱小乔木小叶相思13；苗木栽植后及时浇水；
步骤7：养护
坡面混喷植生层4的草种和灌木种子萌发后及时揭开无纺布，促进草坪和灌木12的生长，后期或旱季及时对各种植物进行病虫害防治、追肥等养护和管理。
本发明系统中设置的坡体排水体系理顺了坡体的排水体系，防止雨水冲刷混喷植生层，减少水土流失，坡面上由双层包塑铁丝波纹网和连续纤维构成的植生层系统提供了一种结构稳定、营养丰富、保水透气，且非常适宜植物发芽和生长发育的人工土壤层，浇筑的挡板阻止了混喷植生层4的下滑，布设的滴灌设施保证了植生层的湿润。坡面混喷施工15天后植生层中的种子开始发芽，22天后坡面草本成坪复绿，58天后植生层里面分散的灌木生长超过草坪高度，坡面形成草本和灌木混生的植被层；整体施工100天后，经过养护，马道栽植的的桉树、银合欢和葛藤以及挡板内的小叶相思长出新叶，坡面植物生长茂盛，坡体形成了乔、灌、藤、草相结合的立体绿化，重建了遭到破坏的坡面植被，恢复了裸露岩质边坡的自然景观。
本发明提供的系统和方法解决了在60°以上高陡裸露岩质边坡表面营造人工植生层的难题，为植物生长发育奠定了良好的基础，同时，该系统和方法还具有植被恢复快、立体植物层次和防止雨水冲刷、减少水土流失等优点，非常适宜于采石场、废弃矿山、山体缺口和路基岩质边坡的生态治理和景观恢复。
以上结合较佳实施方式对本发明进行了具体描述，但是本技术领域内的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更或变化，这些变更和变化应落入本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，包括多级边坡，各级边坡交接处设置平台马道(18)，还设有坡体排水体系、坡面植生体系和马道种植体系；
坡体排水体系包括坡顶的截水沟(1)、坡底的排水沟(17)、坡体两侧的纵向排水沟和马道生态水沟(9)，各水沟之间相互连通；
坡面植生体系包括覆盖在坡面的混喷植生层(4)、坡面横向平行排列的挡板(5)和滴灌设施(11)；
马道种植体系包括外侧的种植槽(10)和内测的种植盆(8)。
2.根据权利要求1所述的高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，所述坡顶设有蓄水池，滴灌设施(11)主管道与蓄水池连接。
3.根据权利要求1所述的高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，所述马道生态水沟(9)是由植生袋铺成的表面长有草层的水沟，植生袋为可折叠和降解材质，植生袋里填充有草种、肥料和草炭土。
4.根据权利要求1所述的高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，所述混喷植生层(4)底部设有双层交错铺设的包塑铁丝波纹网(6)，包塑铁丝波纹网通过钢筋锚杆(2)固定在坡面上，含有连续纤维长丝、过筛细土、有机质、复合肥、保水剂、粘结剂及植物种子的人工土壤层与双层包塑铁丝波纹网缠绕、粘结在一起。
5.根据权利要求1所述的高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，所述挡板(5)的为钢筋混凝土板体，内置纵向排列的多个钢筋锚杆(3)，且锚杆一端打入边坡岩体；挡板(5)与坡面配合构成一开口向上的V形槽体。
6.根据权利要求1所述的高陡岩质边坡植被重建系统，其特征在于，所述马道种植槽(10)为浆砌片石结构，种植槽与内侧的岩面合围成种植盆(8)。
7.如权利要求1所述高陡岩质边坡植被重建系统的实施方法，其步骤如下：
修建设施，在坡顶修建蓄水池和截水沟(1)、坡底修建排水沟(17)、坡体两侧修建纵向排水沟，在每级坡面浇筑横向平行排列的多个挡板(5)，并在马道外侧修建种植槽(10)；
挂网锚固，在坡面上交错铺设两层铁丝网，并用钢筋锚杆(2)将铁丝网固定在坡面上；
混喷植生层，用湿喷机和喷丝机将含有草本和灌木种子的泥浆质植生基材和连续纤维同步喷射到铺设了双层包塑铁丝波纹网(6)的岩面上，形成一层10～15cm厚的混喷植生层(4)，然后在混喷植生层(4)上覆盖一层无纺布；
回填种植土、铺设生态水沟，向坡面挡板(5)、马道种植槽(10)和种植盆(8)内回填营养种植土，在马道种植槽(10)内测开沟铺设生态排水沟；
布设滴灌设施，在坡面混喷植生层(4)表面、坡面挡板(5)、马道种植槽(10)和种植盆(8)内布设滴灌设施(11)，滴灌设施(11)主管道与坡顶蓄水池连接；
种植苗木，在每级坡面下方的马道种植盆(8)内栽植速生乔木，表面裸露处撒播植草或铺设草皮，在马道种植槽(10)内栽植灌木或小乔木，外侧栽植藤本，坡面挡板(5)内栽植耐旱灌木或小乔木；
养护，坡面混喷植生层(4)的草种和灌木种子萌发后及时揭开无纺布，后期或旱季及时对各种植物进行病虫害防治、追肥等养护和管理。
8.根据权利要求7所述的高陡岩质边坡植被重建系统的实施方法，其特征在于，所述铁丝网为包塑铁丝波纹网(6)，其铺设为先在坡面上铺设一层包塑铁丝波纹网(6)，网边缘相互搭接，再在网上交错铺设第二层同样的包塑铁丝波纹网，形成双层包塑铁丝波纹网(6)；钢筋锚杆(2)垂直嵌入在坡面中，钢筋锚杆(2)通过铁丝与双层包塑铁丝波纹网捆绑固定。
9.根据权利要求7所述的高陡岩质边坡植被重建系统的实施方法，其特征在于，所述植生基材组成包括过筛黄土、有机堆肥、草炭、复合肥、保水剂和胶粉；连续纤维为150D聚酯涤纶纺织长丝。
10.根据权利要求7所述的高陡岩质边坡植被重建系统的实施方法，其特征在于，所述回填种植土的土层高度低于槽/盆的边沿；所述生态排水沟的设置流程为先开挖弧形边沟，然后在边沟表面均匀铺设相互衔接的植生袋，往植生袋浇水保持湿润，待种子发芽后根系透过植生袋的下层深入土壤、茎叶穿出上层形成草层，最后形成马道生态排水沟(9)。
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