CN104805845A - 一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法 - Google Patents

Abstract

一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，包括以下步骤：(1)坡面前期的清理；(2)挂网；(3)建设微润系统；(4)喷涂；(5)植物种植及绿化；(6)运行及养护。本发明经过一系列措施柔性护坡方法，使得处理后的边坡表层砒砂岩复合体具有优异的力学性能、耐紫外线降解性能、抗风蚀、水蚀和重力侵蚀性能、抗冻融、保水、保温、保肥等综合性能，可以在固定砒砂岩的同时，与种子喷射法等植生手法结合，促进植被恢复，有效提高水土保持的效果。本发明适宜于砒砂岩质边坡生态治理及修复工程，尤其适用于水土流失严重的砒砂岩地区。

Description

一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法

技术领域

本发明涉及一种自然边坡的护坡方法，具体涉及一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法。

背景技术

在黄河流域的晋陕蒙接壤地区，分布着被当地人俗称为“砒砂岩”的松散岩层，是由古生代二叠纪、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪的厚层砂岩、砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层。该地层为陆相碎屑岩系，覆岩层厚度小、压力低，从而造成其成岩程度低、沙粒间胶结程度差、结构强度低，无水坚硬如石，遇水则松软如烂泥。

目前，为解决砒砂岩无水坚硬如石，遇水则松软如烂泥的问题，国内已有学者研究并提出了多种不同的治理措施，但由于砒砂岩地区立地条件差加之水资源匮乏，生物措施难以全面实施，再则护坡工程中一般以水泥，石料，混凝土等硬性材料为主要建材，在设计上优先以力学的角度去思考边坡稳定，忽略了生态修复，使自然边坡的生态功能恢复更加困难；同时在此类自然边坡生态修复中没有考虑到周边自然环境、植物修复相协调等因素，与周边的景观不协调，与目前注重保护生态环境的发展趋势相违背。因此，在这种背景下，在砒砂岩上采用以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为前提，在保证护坡具有一定的强度、安全性和耐久性的同时，兼顾工程的环境效应，以达到一种土体和生物相互涵养、适合生物生长的仿自然状态的新型固结促生的生态护坡工程是发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种砒砂岩自然边坡的柔性治理方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，包括以下步骤：

(1)坡面前期的清理：清除作业面杂物及松动岩块、土块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，局部突出的岩石及土块应移除或进行削坡处理；

(2)建设微润系统：在坡顶区距坡面4～6米内设置截水沟，在截水沟上每隔8～12m间设置一处储水窖；在中等坡度区铺设微润管，埋设深度为5～10cm，管内水压为2.4～2.6kPa，微润管与储水窖两者之间用柔性管道连接，微润管的供水管上设置减压阀，每一个减压阀控制3～4根微润管，相邻微润管之间的间距为0.5～0.7m之间，供水控制范围为上下各0.3m，每个减压阀控制的微润管尾端用快速接头进行连接，形成并联回路，防止微润管因接头损坏导致整根无法使用；微润管铺设完成后应进行试水试压，出水及水压力需满足设计值，当不能满足要求时，应检查问题原因，及时排除，必要时更换已铺设管件，直至试水试压满足设计要求后方可进行下一步施工，微润管供水管在储水窖进口处应设过滤网，防止管道堵塞；

(3)挂网：在陡坡区，中等坡度区，坡顶区的截水沟底部、沟壁，储水窖底部、窖壁上分别挂网；挂网施工时，首先放卷网目边长3～5cm单层柔性网铺在坡面，然后自上而下打入长度50～60cm锚件，所述锚件纵横向间距控制在1.5～2.5m；相邻两卷柔性网交接处要求有20～30cm的重叠，并用锚件固定；

(4)植物种植及绿化：在距坡面10m范围内的坡顶区，中等坡度区，坡脚缓坡区，坡脚区进行绿化，根据施工作业面土壤或岩面性质、当地气候条件、施工季节，并结合各种植物生长特性选择根系发达的草本植物及乔、灌木，且物种应以当地植物为主；草种播种前应对采购的种子活性、纯度进行监测，不符合要求的种子严禁使用；草种撒播时应保证种子的密度6～9kg/hm²，后期养护时应对出现秃斑的位置及时进行修补；

(5)喷涂：在坡顶区的截水沟的沟底及边坡，坡顶区的储水窖底部及窖壁，陡坡区，中等坡度区，坡脚缓坡区自上而下均匀喷涂固结材料溶液，所述固结材料溶液渗入深度为2～3cm；喷洒固结材料溶液固化表层砒砂岩，形成边坡表面复合材料固化层，主要功能为减少雨水对砒砂岩的侵蚀，形成保护层，降低水土流失量；

(6)运行及养护：施工完成后，微润系统首次运行应将储水窖内注满，保持系统的出水量在最大状态运行，当润湿体形成且体积达到足以包容作物的根区体积后，定期测定土壤湿度，并调节阀门或储水窖水位控制微润管出水量，使中等坡度区土壤的湿度保持在20～30％保证坡面植物的生长。

进一步，步骤(3)中，所述锚件采用U型钢筋，所述锚件纵横向间距在局部需加密处按纵横向间距为1m控制。

进一步，步骤(4)中，在坡顶区种植耐旱的沙棘和油松，撒播蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖，总播种量为20g/m²；在中等坡度区，坡脚缓坡区采用草、灌相结合种植的立体配置模式，并播撒保水剂，所述灌木选用耐旱、生存能力较强的沙棘，在微润管的中间位置每隔0.8米种植2颗沙棘，沙棘的埋设深度为15～20cm，选取蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖四种草种进行播撒，总播种量为20g/m²；坡脚区种植杨树、油松、柠条，撒播蒙古冰草、克氏冰草，总播种量20g/m²。

进一步，所述草种在播撒前，对轻质种子进行浸泡处理；草种在播撒后，浇撒水量至表层土壤湿润。

进一步，步骤(5)中，在坡顶区的截水沟的沟底及边坡自上而下均匀喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；在截水沟上口线外0.5m范围内地表喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；在坡顶区的储水窖底部及窖壁自上而下均匀喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；储水窑口周边0.5m范围内喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；陡坡区喷涂浓度为10％的固结材料W-OHC溶液，每平方的喷洒量控制在2.0～3.0L，保证渗透的厚度2～3cm，中等坡度区喷涂浓度为6％的固结材料W-OHC溶液，形成厚2～3cm固结层，坡脚缓坡区喷涂浓度为4％的固结材料W-OHC溶液，厚1～2cm固结层，W-OHC是一种生态环保型改性亲水性聚氨酯树脂类复合固化材料，与沙土等有很好的附着力，形成多孔结构的固结层，固结层的弹性等力学性能高，且具有较好的植生功能，遇水不再溶解。

本发明是在砒砂岩柔性护坡结构体上附加植生功能的生态修复工法，顺应了人与自然共生的要求，提升了护坡工程建设的内涵。本发明首先通过对需要治理的自然边坡坡面进行清理，必要时采用削坡措施，保持坡面平整，保证了坡面后期喷洒固结材料溶液能够均匀；其次建设微润系统，通过截水沟和储水窖收集雨水或人工补水作为水源，为促生区植被生长提供必要的水分，铺设坡表内部的微润管，为后期表层固结后降低了土壤表层的渗透能力，重新补充水分，提高促生区植物的成活率；接着挂网为进一步增强喷涂固结效果做铺垫；然后植物种植及绿化，进一步提升边坡治理的生态效果；最后在表面喷涂固结材料，使裸露的坡面形成固结层，改善坡面土壤结构，增强整体稳定性，减少水土流失，附加植生功能；以及自然边坡日常运行及养护。由此经过一系列措施柔性护坡方法，使得处理后的边坡表层砒砂岩复合体具有优异的力学性能、耐紫外线降解性能、抗风蚀、水蚀和重力侵蚀性能、抗冻融、保水、保温、保肥等综合性能，可以在固定砒砂岩的同时，与种子喷射法等植生手法结合，促进植被恢复，有效提高水土保持的效果。本发明适宜于砒砂岩质边坡生态治理及修复工程，尤其适用于水土流失严重的砒砂岩地区。

附图说明

图1为截水沟断面大样图。

图2为储水窖平面及剖面大样图。

图3为微润管工作系统图。

图4为坡顶施工大样图。

图5为坡面角≥60°的陡坡区(完全固结区)护坡结构大样图。

图6为坡面角30°～60°的促生区结构大样图。

图7为坡面角≤30°的坡脚缓坡区(促生区)护坡结构大样图。

图8为自然边坡柔性护坡施工断面形式。

图9为砒砂岩自然边坡治理平面图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步加以说明。

实施例1

(1)坡面前期的清理：清除作业面杂物及松动岩块、土块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，局部突出的岩石及土块应移除或进行削坡处理；陡坡区(坡面角≥60°的完全固结区)边坡整体稳定，应局部对突出孤石、局部不稳定土层或倒坡砒砂岩清除。

(2)建设微润系统：在坡顶区距坡面4～6米内设置截水沟，用于收集周围汇水，截水沟采用梯形断面，结构如图1所示；在截水沟上每隔10m设置一处储水窖，用于存储收集的雨水，并为微润管供水，其结构形式如图2所示；在中等坡度区(坡面角30°～60°的促生区，有微润)铺设微润管，微润管的铺设间距为60cm，埋设深度为5～10cm，管内水压为2.5kPa，微润管与储水窖两者之间用柔性管道连接，微润管的供水管上设置减压阀，每一个减压阀控制3～4根微润管，相邻微润管之间的间距为0.6m，供水控制范围为上下各0.3m，每个减压阀控制的微润管尾端用快速接头进行连接，形成并联回路，微润管铺设工作系统如图3所示。在雨水充足的季节，通过收集雨水作为储水窖的补水水源，当雨水不足时，以及植物恢复初期可采用人工补水作为储水窖的供水水源。在砒砂岩区每年的降水量不大，在坡面上雨水易冲蚀砒砂岩，导致严重的水土流失，不能充分的渗入砒沙岩中，且在砒砂岩上喷涂上固结材料后会在表面形成一定厚度的固结层，这在减少砒砂岩流失的同时，水分的渗入量大大减少。因此，为了提高促生区植物的成活率，采用微润灌溉措施，在风化较为严重的松散区域铺设微润管。

(3)挂网：在陡坡区，中等坡度区，坡顶区的截水沟底部、沟壁，储水窖底部、窖壁上分别挂网；挂网施工时，首先放卷网目边长3～5cm单层柔性网铺在坡面，然后自上而下打入长度50～60cmU型钢筋锚件，所述锚件纵横向间距控制在2m，在局部需加密处按纵横向间距为1m控制；相邻两卷柔性网交接处要求有20～30cm的重叠，并用锚件固定；

(4)植物种植及绿化：在距坡面10m范围内的坡顶区，种植耐旱的沙棘和油松，撒播蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖，一方面可以增强坡顶区域土壤涵养水源的能力，另一方面可以起到过滤雨水的作用，减少地面泥土冲入截水沟和储水窖造成淤积，中等坡度区和坡脚缓坡区(坡面角≤30°的促生区，无微润)采用草、灌相结合种植的立体配置模式，并在整个促生区播撒保水剂，种植断面效果如图7所示；所述灌木选用耐旱、生存能力较强的沙棘，在微润管的中间位置每隔0.8米种植2颗沙棘，沙棘的埋设深度为15～20cm；选取蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖四种草种进行播撒；坡脚区种植什么乔、灌木和播撒什么草种进行绿化，草种撒播时应注意保证种子的密度，总播种量为20g/m²；同时为了提高种子的播撒效果，加快发芽，提高成活率，在播撒前，对轻质种子进行了浸泡处理；草种播撒后进行了表层覆砒砂岩，同时浇撒水量至表层土壤湿润，以保证种子的生根发芽，后期养护时应对出现秃斑的位置及时进行修补。

(5)喷涂：喷涂应采用专用设备实现坡面机械化操作，具体喷涂方法：以水为固化剂，将无色～淡黄色的亲水性固结材料液体溶于水中至设计浓度，经充分搅拌后，使用所研发的液体喷洒系统进行均匀喷洒，使用时先连接好输药管、水管，接好喷枪头，启动时枪口朝下；喷涂过程应自上而下，喷涂过程中应保证溶液喷洒均匀，液体渗入深度应达到设计要求，避免出现不合格区域进行二次喷涂。在坡顶区的截水沟的沟底及边坡自上而下均匀喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；在截水沟上口线外0.5m范围内地表喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；在坡顶区的储水窖底部及窖壁自上而下均匀喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；储水窑口周边0.5m范围内喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；陡坡区自上而下均匀喷涂浓度为10％的固结材料W-OHC溶液，每平方的喷洒量控制在2.0～3.0L，保证渗透的厚度2～3cm，中等坡度区自上而下均匀喷涂浓度为6％的固结材料W-OHC溶液，形成厚2～3cm固结层，坡脚缓坡区喷涂浓度为4％的固结材料W-OHC溶液，形成厚1～2cm固结层。最终形成陡坡区护坡结构、中等坡度区结构、坡脚缓坡区、自然边坡柔性护坡施工断面，砒砂岩自然边坡治理平面图，见图5、图6、图7、图8、图9。

(6)运行及养护：施工完成后，微润系统首次运行应将储水窖内注满，保持系统的出水量在最大状态运行，当润湿体形成且体积达到足以包容作物的根区体积后，定期测定土壤湿度，并调节阀门或储水窖水位控制微润管出水量，使中等坡度区土壤的湿度保持20～30％。

Claims (5)

1.一种砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)坡面前期的清理：清除作业面杂物及松动岩块、土块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，局部突出的岩石及土块应移除或进行削坡处理，尽可能将作业面平整，以利于施工，增加作业面绿化效果；

(2)建设微润系统：在坡顶区距坡面4～6米内设置截水沟，在截水沟上每隔8～12m间设置一处储水窖；在中等坡度区铺设微润管，埋设深度为5～10cm，管内水压约为2.4～2.6kPa，微润管与储水窖两者之间用柔性管道连接，微润管的供水管上设置减压阀，每一个减压阀控制3～4根微润管，相邻微润管之间的间距在0.5～0.7m之间，供水控制范围为上下各0.3m，每个减压阀控制的微润管尾端用快速接头进行连接，形成并联回路；

(3)挂网：在陡坡区，中等坡度区，坡顶区的截水沟底部、沟壁，储水窖底部、窖壁上分别挂网；挂网施工时，首先放卷网目边长3～5cm单层柔性网铺在坡面，然后自上而下打入长度50～60cm锚件，所述锚件纵横向间距控制在1.5～2.5m；相邻两卷柔性网交接处要求有20～30cm的重叠，并用锚件固定；

(4)植物种植及绿化：在距坡面10m范围内的坡顶区，中等坡度区，坡脚缓坡区，坡脚区进行绿化，根据施工作业面土壤或岩面性质、当地气候条件、施工季节，并结合各种植物生长特性选择根系发达的草本植物及乔、灌木，且物种应以当地植物为主；草种播种前应对采购的种子活性、纯度进行监测，不符合要求的种子严禁使用；草种撒播时应保证种子的密度为6～9kg/hm²，后期养护时应对出现秃斑的位置及时进行修补；

(5)喷涂：在坡顶区的截水沟的沟底及边坡，坡顶区的储水窖底部及窖壁，陡坡区，中等坡度区，坡脚缓坡区自上而下均匀喷涂固结材料溶液，所述固结材料溶液渗入深度为2～3cm；

(6)运行及养护：施工完成后，微润系统首次运行应将储水窖内注满，保持系统的出水量在最大状态运行，当润湿体形成且体积达到足以包容作物的根区体积后，定期测定土壤湿度，并调节阀门或储水窖水位控制微润管出水量，使中等坡度区土壤的湿度保持20～30％。

2.根据权利要求1所述的砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，其特征在于，步骤(3)中，所述锚件采用U型钢筋，所述锚件纵横向间距在局部需加密处按纵横向间距为1m控制。

3.根据权利要求1或2所述的砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，其特征在于，步骤(4)中，在坡顶区种植耐旱的沙棘和油松，撒播蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖，总播种量为20g/m²；在中等坡度区，坡脚缓坡区采用草、灌相结合种植的立体配置模式，并播撒保水剂，所述灌木选用耐旱、生存能力较强的沙棘，在微润管的中间位置每隔0.8米种植2颗沙棘，沙棘的埋设深度为15～20cm，选取蒙古冰草、克氏冰草、野牛草、匍匐剪股颖四种草种进行播撒，总播种量为20g/m²；坡脚区种植杨树、油松、柠条乔、灌木，撒播蒙古冰草、克氏冰草，总播种量20g/m²。

4.根据权利要求3所述的砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，其特征在于，所述草种在播撒前，对轻质种子进行浸泡处理至刚露出自芽为准；草种在播撒后，浇撒水量至表层土壤湿润。

5.根据权利要求1～4之一所述的砒砂岩自然边坡的柔性护坡方法，其特征在于，步骤(5)中，在坡顶区的截水沟的沟底及边坡自上而下均匀喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；在截水沟上口线外0.5m范围内地表喷涂8％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；在坡顶区的储水窖底部及窖壁自上而下均匀喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚4～5cm固结层；储水窑口周边0.5m范围内喷涂10％固结材料W-OHC溶液，形成厚5cm固结层；陡坡区喷涂浓度为10％的固结材料W-OHC溶液，每平方的喷洒量控制在2.0～3.0L，保证渗透的厚度2～3cm，中等坡度区喷涂浓度为6％的固结材料W-OHC溶液，形成厚2～3cm固结层，坡脚缓坡区喷涂浓度为4％的固结材料W-OHC溶液，厚1～2cm固结层。