CN102146675B - 一种岩质高边坡的组合式生态护坡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩质高边坡的组合式生态护坡，属于岩土工程中的岩质高边坡加固、防风化与生态护坡技术领域。本发明护坡组合层包括：下网格层、抗温变层、防水层、稳固层、营养基质层、植物层、上网格层、钢压条，施工方法包括确定锚固力和锚索类型和设置护坡组合层。由预应力锚索与浅层锚杆的组合固定，可加固岩体、防止风化与表面绿化三重功效，简化施工工序，便于操作。

Description

一种岩质高边坡的组合式生态护坡方法

技术领域：

本发明一种岩质高边坡的组合式生态护坡方法属于岩土工程领域，尤其是一种适用于岩质高边坡工程的加固、防风化与生态护坡方法。

背景技术：

近年来，我国高边坡地质灾害频发，为防止次生地质灾害，满足特定工程需要，须采取技术手段对高边坡进行综合防护，增强其整体性、稳定性与美观性。现有岩质高边坡的加固措施包括：预应力锚索加固(张永防、王秉勇，用锚杆框架护坡加固南昆线膨胀土边坡的研究，铁道工程学报，2000)、锚杆(土钉)加固、注浆加固(牛学良、付志亮等，岩石注浆加固实验与巷道稳定性控制，采矿与安全工程学报，2007)等，岩体表面的防风化措施包括：砌体封闭(ZL200420023549.4)、喷射(网喷)混凝土(刘永杰、冯秀强，高强高性能喷射混凝土试验研究及应用，中州煤炭，2009)等，坡面美观措施包括：客土喷播(陈晓斌，客土喷播法在石质边坡绿化中的应用，公路，2004)、铺设无土基质草毯(ZL200669775Y)、坡面基部设置槽道种植藤蔓植物(ZL200610061899.3)、坡面铺设土工格室固土绿化(ZL01267268.8)等。

但是，现有的工程加固措施与防风化措施存在以下缺陷：

1、工程加固措施过于粗放，且缺少美观性。现有的绿化措施则只追求绿化效果，不考虑岩体稳定与防风化问题。

2、现有技术中同时对岩质高边坡进行防护与绿化处理，只能先进行加固施工、再进行防风化施工、最后进行绿化施工，工序繁琐，造价昂贵，且在实际应用中效果不佳。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的在于提供一种针对岩质高边坡防风化的组合式生态护坡方法，一次施工同时完成岩体边坡的加固、防风化与绿化工作。

具体而言本发明包括以下步骤：

1、判断岩体特性计算锚固力：根据实际工程地质条件，判断岩体内部裂隙程度及空间分布，并采用极限平衡法、数值分析法对边坡稳定性进行分析计算，得出保证高边坡稳定所需要的锚固力。

2、布置预应力锚索或浅层固定锚杆，具体而言：

根据上述计算所得的锚固力，确定锚杆(锚索)的类型、直径、长度、数量与布置方式。

a.当岩体为潜在危岩体、贯通性断层、深层节理裂隙十分发育的岩质高边坡、软弱破碎不稳定岩体(多见为碎裂岩和角砾岩)时，使用预应力锚杆(锚索)，用于加固破损山体结构。

b.当岩体岩质坚实、结构稳定、无明显深层贯穿断层，或裂隙较狭小且集中于浅层时，使用浅层固定锚杆，用于加固岩体浅层微裂隙，并支撑固定护坡组合层结构于岩体之上。

3、先打入相应的预应力锚索，而后铺设含有预应力锚索套筒的垫层单元，铺设时将垫层单元在预应力锚索套筒位置处穿过锚索的外锚头，用锚索螺母套扣栓紧，在浅层锚杆套筒位置处打入浅层锚杆以固定单元垫层结构，同时用锚杆螺母栓紧；设置护坡组合层，具体而言包括：

a.设置下网格层，所述的下网格层为钢丝网格；该护坡组合层结构的最下层为网格层，由钢丝网格制成；

b.设置抗温变层，所述的抗变温层为玻璃棉毡；抗温变层在防水层之下，由玻纤棉毡制成，最大程度紧贴于岩石表层，可防止岩石表面温度变化引起的物理侵蚀；

c.设置防水层，所述的防水层为复合防水卷材，可防止水分对岩石表面造成化学侵蚀；同时防水层和抗温变层隔离了植物根系与岩体表层，可防止岩体生物侵蚀破坏。

d.设置稳固层，所述的稳固层为聚合物网与尼龙网，其优势是当植物成长之后根系会与稳固层纠缠，避免植物被大风吹掉；

e.设置营养基质层，所述的营养基质层包括砂质壤土、木屑、谷壳、秸秆、复合肥料；营养基质层中播撒植物草种，将本地植物草种与营养基质层中的肥料等混合，便于草种发芽和生长。

f.设置植物层，所述的植物层有两种情况，一种是直接利用已经培育好的本地种成熟草皮其上覆盖径1.5cm～3cm左右草绳编织的边长为15cm的格网，优势是直接绿化，施工后绿化效果当时可见；另一种是使用直径1.5cm～3cm左右草绳编织的边长为15cm的格网铺设在营养基质层上，避免钢丝网格直接压在营养基质层减少营养基质层中的草籽出芽率。

g.设置上网格层，所述的上网格层为钢丝网格；设置上下网格层的优势是可以使护坡组合独立生产成为一个个单元，便于在护坡过程中一次性安装完成，减少了施工工序，缩短了施工工期。

h.订制单元垫层，规格为2×2m；安装锚索套筒，所有垫层在预设锚杆(锚索)孔位置冲孔并安装锚索套筒，最后用钢压条压制成型。

本发明的有益效果在于：

1.防水层与抗温变层的设置，防止了岩体受光照、温变、降雨、植物等因素对岩体的侵蚀破坏，最大程度地减缓岩体坡面的物理风化、化学风化与生物风化作用。

2.采用浅层锚杆和预应力锚杆(锚索)的组合形式既增强了高边坡岩体的整体性和稳定性，同时又加强了垫层与岩石的贴合性。

3.稳固层的设置使植物生长出的发达根系与之交织缠绕，从而紧密联系植物层和营养基质层，使之形成整体，大大增加了植物的附着力。

4.上下网格层、压条与锚杆套筒整体压制成型增强了该组合式生物护坡垫层的整体性，便于运输与施工。

5.该组合式生物护坡结构一经铺设便具有加固岩体、防止风化与表面绿化三重功效，简化施工工序，便于操作。

附图说明

图1为本发明的护坡结构剖面图；

图2为本发明护坡组合层细部放大图；

图3为本发明含预应力锚索孔的垫层单元平面图；

图4为本发明不含预应力锚索孔的垫层单元平面图。

具体实施方式

实施例一

某高边坡岩体1，其上有深层发育裂隙2，经过极限平衡法、数值分析法对边坡稳定性进行分析计算得到固定该边坡需深层预应力锚索45×100根，杆间距2m，锚索长27m，直径80mm；浅层固定锚杆360×800根，杆间距0.95m，锚杆长2m，直径25mm。

设置护坡组合层

a.首先在下层设置钢丝网格9，网目尺寸为3cm×3cm；

b.设置抗温变层5，玻纤棉毡厚度为3.5cm；

c.设置防水层6，复合防水卷材厚度为2.8cm；

d.设置稳固层10，聚合物网与尼龙网网目尺寸为5cm×5cm；

e.设置营养基质层7，材料主要包括砂质壤土、木屑、谷壳、秸秆、复合肥料，并将狗牙根、结缕草、百喜草的草籽等混入营养基质层7；

f.设置植物层8，用直径1.5～3cm的草绳编成15cm×15cm花格，隔开网格层9和营养基质层7，当草长出后草茎部穿过植物层8和网格层9露出地表，草根部穿过营养基质层7插入稳固层10；由于网格层9的网格比较密，利用草绳隔开后可以保证草种更高的出芽率；

g.在上层设置网格层9，设置同下层网格层；

h.订制单元垫层，规格为2×2m；安装套筒，其中深层预应力锚索套筒12直径为86mm，浅层固定锚杆套筒13直径为30mm；单元垫层套筒分布见图3所示；最后用钢压条11整体压制成型。

施工方式如下：

先打入相应的预应力锚索3(锚杆)，而后铺设含有预应力锚索套筒12的垫层单元(图3)，铺设时将垫层单元在预应力锚索套筒位置处穿过锚索的外锚头，用锚索螺母套扣栓紧，在浅层锚杆套筒13位置处打入浅层锚杆以固定单元垫层结构，同时用锚杆螺母栓紧。

实施例二

某高边坡岩体1，岩体较为完整，无深层发育裂隙，经稳定性分析得出该边坡无需深层预应力锚索，只需浅层固定锚杆便可加固浅层微裂隙，锚杆数量720×640根，杆间距0.95m，锚杆长1m，直径25mm。

设置护坡组合层

a.首先在下层设置钢丝网格9，网目尺寸为3cm×3cm；

b.设置抗温变层5，玻纤棉毡厚度为3.5cm；

c.设置防水层6，复合防水卷材厚度为2.8cm；

d.设置稳固层10，聚合物网与尼龙网网目尺寸为5cm×5cm；

e.设置营养基质层7，材料主要包括砂质壤土、木屑、谷壳、秸秆、复合肥料等；

f.设置植物层8，选用本地种画眉草、高羊茅的成熟草皮覆盖在营养基质层7上，并在其上覆盖用直径1.5～3cm的草绳编成15cm×15cm花格隔开营养基质层7和网格层9；

g.在上层设置网格层9，设置同下层网格层；

h.制订单元垫层，规格为2×2m；安装套筒，浅层固定锚杆套筒l3直径为30mm；单元垫层套筒分布见图3所示；最后用钢压条11整体压制成型。

将垫层单元(图4)紧贴岩体，直接在相应的浅层锚杆套筒位置处打入浅层锚杆，并用锚杆螺母栓紧。

实施例三：

在江苏某山区进行岩石采样，样本岩质为硫化物矿石，切割成两块大小相同(20＊20＊20cm)的立方体，在试验室中进行对比试验。样本1表面覆盖简化的组合垫层，样本2为裸岩，对两块样本岩体进行温变和淋漓试验，以模拟极端条件下的物理风化与化学风化。

试验步骤如下：

1.针对本试验设置简化的组合垫层，并覆盖于样本1表面。首先，设置抗温变层5，玻纤棉毡厚度为1cm设置防水层6，复合防水卷材厚度为0.8cm；最后，用压条11整体压制成型；

2.温变试验。将两块样本岩体置于温控箱内，温度加热至75℃，并恒温放置2h；而后将样本取出，静置4小时，使其自然降至室温；

3.淋漓试验。将两块样本岩体至于循环淋漓箱内，调配pH值为4.5的稀硫酸溶液作为淋漓溶液，连续淋漓2小时，而后将样本取出，使其表面溶液自然蒸发。

试验进行到27天时，2号样本岩块的上部出现了极微量的白色霜状次生矿物；试验进行到157天时，次生矿物基本覆盖了2号样本岩块，而1号样本岩块无明显变化；试验进行到305天后，2号样本岩体已面目全非，表面已由原来的灰白色变为灰黑色，且无光泽，表面脆弱，用小刀轻刮便有碎块或粉末脱落，而1号样本岩块基本保持试验前的灰白色，光泽明亮，表面岩质仍比较坚硬。

通过上述试验表明，该组合垫层能够有效减缓岩石表面的物理风化和化学风化作用。

Claims (1)

1.一种岩质高边坡的组合式生态护坡方法，包括：护坡组合层及生态护坡的施工方法，其特征在于：所述的护坡组合层包括：下网格层、抗温变层、防水层、稳固层、营养基质层、植物层、上网格层、钢压条；

所述生态护坡的施工方法包括以下步骤：

(1)采用极限平衡法或数值分析法对边坡稳定性进行分析计算，得出保证高边坡稳定所需要的锚固力；

(2)根据计算所得的锚固力，确定浅层锚杆及预应力锚索的类型、直径、长度、数量与布置方式；

(3)设置护坡组合层；

所述护坡组合层的施工步骤，具体而言包括：

a.设置下网格层，所述的下网格层为钢丝网格；

b.设置抗温变层，所述的抗变温层为玻璃棉毡；

c.设置防水层，所述的防水层为复合防水卷材；

d.设置稳固层，所述的稳固层为聚合物网与尼龙网；

e.设置营养基质层，所述的营养基质层包括砂质壤土、木屑、谷壳、秸秆、复合肥料；

f.设置植物层，所述的植物层为本地草种与营养基质的混合物，上铺由草绳编织边长为15cm的网格；

g.设置上网格层，所述的上网格层为钢丝网格；

h.订制垫层单元，规格为2×2m；所有垫层单元在预设浅层锚杆孔及预应力锚索孔位置冲孔并安装套筒，最后用钢压条压制成型；

(4)打入相应的预应力锚索，而后铺设含有预应力锚索套筒的垫层单元，铺设时将垫层单元在锚索套筒位置处穿过预应力锚索的外锚头，用锚索螺母套扣栓紧；在浅层锚杆套筒位置处打入浅层锚杆以固定垫层单元，同时用锚杆螺母栓紧。

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