CN105970979A - 一种基于淤泥固化土的生态护坡方法 - Google Patents

一种基于淤泥固化土的生态护坡方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，包括以下步骤：将待处理的坡面和坡底压实并修缮平整，然后在其上铺设细砂层；将疏浚淤泥与材料A混合搅拌均匀，灌装进植生袋；将植生袋沿坡底向坡面多层放置，在最顶层植生袋中种植植物；在坡面下挖出围埂基坑，在基坑中沿边缘铺设模板，将疏浚淤泥与材料B混合搅拌均匀，浇筑进模板中，待混合材料硬化后拆除模板形成硬质围埂，围埂间隔之间形成单元格；在单元格内铺设多孔植生混凝土；在多孔植生混凝土孔隙中填充植生基材，并上覆客土；种植植物，自然养护。本发明通过将疏浚淤泥固化作为护坡材料，有效消纳疏浚淤泥，绿化效果良好，进一步固土护坡，还能满足植生需求，具有良好的生态效应。

Description

一种基于淤泥固化土的生态护坡方法
技术领域
本发明涉及一种生态护坡方法，具体涉及一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，属于环境应用材料技术领域。
背景技术
城市河道、湖泊或滩涂需要定期进行疏浚清淤以保证水体的自净修复能力和航运交通的便利。每年都会产生大量的疏浚淤泥，含水率高、强度低、稳定性差，若不得到有效处置，会占用大量空间，其中所含的有害污染物还会对土壤地下水造成二次污染。
淤泥固化是目前对淤泥有效的资源化利用方式之一。化学固化是利用各种固化材料与淤泥内部颗粒成分反应，改变淤泥内部结构，增强颗粒间的联结力。通过固化处理的淤泥能够具有一定的物理结构性能，便于运输和填埋，甚至可以作为工程建设的基础材料，而且还能有效稳定淤泥中的污染物，符合我国建材资源可持续发展的方向。
随着经济的发展，水体护坡越来越重视生态性。各种新型植生生态型护坡逐渐取代传统浆砌石或混凝土护坡，新型环保生态型材料正也正逐步应用在护坡等水体构筑物上面。淤泥固化为生态护坡提供了一种新的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，将疏浚淤泥固化后做护坡基材，实现淤泥资源化利用，减少传统建材消耗。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，将待处理的坡面和坡底压实并修缮平整，然后在其上铺设细砂层；
步骤二，将疏浚淤泥与材料A混合搅拌均匀，灌装进植生袋；
步骤三，将植生袋沿坡底向坡面多层放置，在最顶层植生袋中种植植物；
步骤四，在坡面下挖出围埂基坑，在基坑里沿边缘铺设高出坡面的模板，将疏浚淤泥与材料B混合搅拌均匀，浇筑进模板之中，待混合材料硬化后拆除模板形成硬质围埂，围埂间隔之间形成单元格；
步骤五，在围埂之间的单元格内铺设多孔植生混凝土；
步骤六，在多孔植生混凝土孔隙中填充植生基材，并上覆客土；
步骤七，在多孔植生混凝土表层种植植物，自然养护。
进一步的，在所述步骤一中，细砂层厚度为2～5cm。
进一步的，在所述步骤二中，材料A组分包括粉煤灰、石膏、有机肥和土壤改良的矿物材料，各组分分别占淤泥与材料A混合后的质量百分比为10％-20％、2％-5％、1％-10％和5％-10％；所述有机肥包括蚯蚓肥、复合肥及草木灰中的一种或几种；所述矿物材料包括蛭石粉、沸石粉、膨胀性珍珠岩及膨润土中的一种或几种。
进一步的，在所述步骤三中，植生袋沿坡底向坡面层层交错呈阶梯结构放置，最顶层植生袋种植的植物为喜水性草本植物。
进一步的，在所述步骤四中，围埂基坑深度为3～8cm。
进一步的，在所述步骤四中，材料B组分包括硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂，各组分分别占淤泥与材料B混合后的质量百分比为10％-20％、15％-25％、2％-5％、2％-5％、10％-20％、0.5％-2％、0.5％-1％、0.5％-1％和1‰-1％；所述建筑或工业废渣包括煤渣、高炉渣、钢渣、矿渣、废弃金属、建筑垃圾及玻璃渣中的一种或几种；所述碱性激发剂包括碳酸钠、氢氧化钾及氢氧化钠中的一种或几种；所述早强剂包括三乙醇胺、硫酸钠及甲酸钙中的一种或几种，粘结剂包括水玻璃、合成树脂、沥青中的一种。
进一步的，所述硬质围埂为高度为20cm-35cm，宽度为15cm-30cm的棱柱体，围埂之间形成的单元格可为矩形、菱形、圆形或三角形。
进一步的，所述多孔植生混凝土为骨料与胶结材料混合搅拌，所述骨料为粒径为2-5cm的粗骨料，粗骨料包括石子、鹅卵石、建筑砖块和淤泥固化骨料；所述胶结材料包括低碱度水泥、石膏、补强剂和水混合，占多孔植生混凝土的质量百分比为10％-15％；其中水泥与石膏质量比为4:1～3:2，补强剂由包括木质纤维素、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化镁、氧化镁、水玻璃、明矾、硫酸铁、偶联剂及三乙醇胺中的几种搅拌混合反应制备而成，占胶结材料质量的1‰-5‰。
进一步的，所述植生基材包括供植物生长需要的营养物质，营养物质包括普通土壤、有机肥、膨胀性珍珠岩、树脂、蛭石粉及膨润土中的几种配成的浆体。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)本发明通过将疏浚淤泥固化作为护坡材料，有效消纳河道、湖泊和滩涂疏浚淤泥，节省大量运输和处置费用，节省传统建材资源的消耗，满足新时代构建可持续发展生态节约型社会的要求；
2)本发明中硬质围埂强度高、结构稳定，植生袋和多孔植生混凝土绿化效果良好，进一步固土护坡，避免边坡水土流失，还能满足植生需求，具有良好的生态效应。
附图说明
图1是本发明生态护坡的结构示意图；
图2是本发明生态护坡侧面的剖图结构示意图；
图3是本发明中多孔植生混凝土剖面结构示意图。
图中：1、植生袋；2、围埂；3、多孔植生混凝土；4、植物；5、细砂层；6、骨料；7、植生基材；8、客土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图3所示，本发明的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，将待处理的坡面和坡底压实并修缮平整，然后在其上铺设细砂层；
边坡可以是河道、护坡或海岸边坡；将待处理的坡面和坡底压实并修缮平整，使坡面保持平整，与坡底的角度保持一致，细砂层厚度为2～5cm；
步骤二，将疏浚淤泥与材料A混合搅拌均匀，灌装进植生袋；
材料A组分包括粉煤灰、石膏、有机肥和土壤改良的矿物材料，各组分分别占疏浚淤泥与材料A混合后质量的10％-20％、2％-5％、1％-10％和5％-10％；所述有机肥包括蚯蚓肥、复合肥及草木灰中的一种或几种；所述矿物材料包括蛭石粉、沸石粉、膨胀性珍珠岩及膨润土中的一种或几种；植生袋规格可选长度为1.2m、宽为0.5m；将灌装好的植生袋封口，并挤压平整；
步骤三，将植生袋沿坡底向坡面层层放置，在最顶层植生袋中种植植物；
如图1和图2所示，测量放线，将植生袋沿坡底向坡面层层交错呈阶梯结构放置，铺设多层，上层植生袋叠压下层植生袋，结构牢固；最顶层植生袋种植的植物为喜水性草本植物；
步骤四，在坡面下挖出围埂基坑，在基坑里沿边缘铺设高出坡面的模板，将疏浚淤泥与材料B混合搅拌均匀，浇筑进模板之中，待混合材料硬化后拆除模板形成硬质围埂，围埂间隔之间形成单元格；
测量放线，围埂基坑深度为3～8cm，在基坑里沿边缘放置与基坑形状匹配的模板，模板高出坡面17～27cm；材料B组分包括硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂，分别占疏浚淤泥与材料B混合后质量的10％-20％、15％-25％、2％-5％、2％-5％、10％-20％、0.5％-2％、0.5％-1％、0.5％-1％和1‰-1％；所述建筑或工业废渣包括煤渣、高炉渣、钢渣、矿渣、废弃金属、建筑垃圾及玻璃渣中的一种或几种；所述碱性激发剂包括碳酸钠、氢氧化钾及氢氧化钠中的一种或几种；所述早强剂包括三乙醇胺、硫酸钠及甲酸钙中的一种或几种，粘结剂包括水玻璃、合成树脂、沥青中的一种；将混合材料浇筑到模板中，用混凝土振动器震荡密实，表面抹匀收光，待混合材料凝固后，形成高度为20cm-35cm，宽度为15cm-30cm的棱柱体的硬质围埂，硬质围埂强度高、结构稳定，围埂之间形成的单元格可为矩形、菱形、圆形或三角形；
为了方便模板的铺设和混凝土浇筑，可批量制作生产与基坑形状相同的模板；
步骤五，在围埂之间的单元格内铺设多孔植生混凝土；
所述多孔植生混凝土为骨料与胶结材料混合搅拌，所述骨料为粒径为2-5cm的粗骨料，粗骨料包括石子、鹅卵石、建筑砖块和淤泥固化骨料；所述胶结材料包括低碱度水泥、石膏、补强剂和水混合，占多孔植生混凝土质量的10％-15％；其中水泥与石膏质量比为4:1～3:2，补强剂由包括木质纤维素、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化镁、氧化镁、水玻璃、明矾、硫酸铁、偶联剂及三乙醇胺中的几种搅拌混合反应制备而成，占胶结材料质量的1‰-5‰；将多孔植生混凝土铺设平整，厚度为10～20cm，此厚度一般比围埂的高度低些，以防多孔植生混凝土从围埂中掉落到外围，骨料相对均匀地分布在单元格内；
步骤六，在多孔植生混凝土孔隙中填充植生基材，并上覆客土；
如图3所示，所述植生基材包括供植物生长需要的营养物质，营养物质包括普通土壤、有机肥、膨胀性珍珠岩、树脂、蛭石粉及膨润土中的几种配成浆体，在多孔植生混凝土孔隙中填充植生基材的浆体，并上覆5cm的自然土壤；
步骤七，在多孔植生混凝土表层种植植物，自然养护。
在多孔植生混凝土中种植根系相对发达的草本植物或小型灌木，定期洒水，出芽后及时补种。
本发明通过将疏浚淤泥固化作为护坡材料，有效消纳河道、湖泊和滩涂疏浚淤泥，节省大量运输和处置费用，节省传统建材资源的消耗，满足新时代构建可持续发展生态节约型社会的要求。植生袋和多孔植生混凝土绿化效果良好，进一步固土护坡，避免边坡水土流失，还能满足植生需求，具有良好的生态效应。
实施例一
(1)将边坡坡面和坡底压实并修缮平整，坡度保持基本一致，铺上一层厚度约为3cm的细砂；
(2)将疏浚底泥与外加材料A组分混合搅拌均匀，灌装进长为1.2m宽度为0.5m的植生袋中，A组分由疏浚淤泥、粉煤灰、石膏、有机肥和土壤改良矿物材料混合搅拌而成，其中粉煤灰、石膏、有机肥和矿物材料分别占混合后质量的15％、4％、1％和8％；矿物材料选用蛭石粉、沸石粉和膨胀性珍珠岩，质量比为2:1:1；
(3)将灌装后的植生袋封口并挤压平整，测量放线，沿坡底向坡面层层交错呈阶梯结构放置，铺设5层，在最顶层植生袋开口播撒高羊茅草种；表1中列出植生袋灌装材料组成及30天后高羊茅的生长情况；
表1为实施例一中植生袋灌装材料组成及播种30d高羊茅平均株高
淤泥 粉煤灰 石膏 有机肥 矿物材料 平均株高
72％ 15％ 4％ 1％ 8％ 15cm
(4)测量放线，在坡面挖下深度为5cm的硬质围埂基坑，铺设模板，并联结牢固；
(5)将疏浚底泥与外加材料B组分混合搅拌均匀，浇筑进模板中，用混凝土振动器震荡密实，表面抹匀收光；B组分由硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂混合搅拌而成，硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂分别占混合后质量的15％、15％、2％％、4％、15％、0.5％、1％、0.5％和2‰；
(6)19h(小时)后拆除模板，形成高度为30cm，宽度为20cm的硬质围埂，单元格为图1所示的矩形，或者菱形，硬质围埂28d(天)抗压强度达到11.3MPa；如表2所示，
表2为实施例一中硬质围埂材料组成及28d抗压强度
(7)将粒径为3-5cm的石子与胶结材料混合搅拌，倒入围埂之间，进行铺平，使骨料相对均匀地分布在围埂框架之间，形成厚度为10cm的多孔植生混凝土；其中胶结材料由低碱度水泥、石膏、补强剂和水混合制备而成，水泥与石膏质量比约为3:2，流动度为190mm，补强剂占胶结材料质量的1‰；
(8)待多孔植生混凝土结构稳定，注入植生基材，并上覆5cm的自然土壤；植生基材由普通土壤和有机肥组成，质量比为100：2；
(9)播撒混播四季青草种，每天洒水，出芽后及时补种。多孔植生混凝土材料组成及四季植物生长情况如表3所示，
表3为实施例一中多孔植生混凝土材料组成、植物类型及出芽率
实施例二
(1)将边坡坡面和坡底压实并修缮平整，坡度保持基本一致，铺上一层厚度约为3cm的细砂；
(2)将疏浚底泥与外加材料A组分混合搅拌均匀，灌装进长为1.2m宽度为0.5m的植生袋中，A组分由疏浚淤泥、粉煤灰、石膏、有机肥和土壤改良矿物材料混合搅拌而成，其中粉煤灰、石膏、有机肥和矿物材料的质量百分比分别为20％、3％、3％和4％。矿物材料选用蛭石粉、沸石粉和膨胀性珍珠岩，质量比为2:1:1；
(3)将灌装后的植生袋封口并挤压平整，测量放线，层层交错呈阶梯结构放置在护坡坡底，铺设5层，在最顶层植生袋开口播撒高羊茅草种；表4中列出植生袋灌装材料组成及30天后高羊茅的生长情况；
表4为实施例二中植生袋灌装材料组成及播种30d高羊茅平均株高
淤泥 粉煤灰 石膏 有机肥 矿物材料 平均株高
70％ 20％ 3％ 3％ 4％ 10cm
(4)测量放线，在坡面挖下深度为8cm的硬质围埂基坑，铺设模板，并联结牢固；
(5)将疏浚底泥与外加材料B组分混合搅拌均匀，浇筑进模板中，用混凝土振动器震荡密实，表面抹匀收光。B组分由硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂混合搅拌而成，硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂的质量百分比分别为12％、12％、4％％、2％、15％、0.5％、1％、0.5％和1‰；
(6)24h后拆除模板，形成高度为20cm，宽度为20cm的棱柱体硬质围埂，单元格为三角形，硬质围埂28d抗压强度达到9.8MPa；如表5所示，
表5为实施例二中硬质围埂材料组成及28d抗压强度
(7)将粒径为3-5cm的建筑废料与胶结材料混合搅拌，倒入围埂之间，进行铺平，使骨料相对均匀地分布在围埂框架之间，形成厚度为15cm的多孔植生混凝土骨架。其中胶结材料由低碱度水泥、石膏、补强剂和水混合制备而成，水泥与石膏质量比约为3:2，胶结材料流动度为200mm，质量百分比为12％；
(8)待多孔植生混凝土结构稳定，注入植生基材，并上覆5cm的自然土壤。植生基材由普通土壤、有机肥和膨胀性珍珠岩组成，质量比为100：1：2；
(9)播撒混播马尼拉草种，每天洒水，出芽后及时补种。多孔植生混凝土材料组成及四季植物生长情况如表6所示，
表6为实施例二中植生混凝土材料组成、植物类型及出芽率
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，将待处理的坡面和坡底压实并修缮平整，然后在其上铺设细砂层；
步骤二，将疏浚淤泥与材料A混合搅拌均匀，灌装进植生袋；
步骤三，将植生袋沿坡底向坡面多层放置，在最顶层植生袋中种植植物；
步骤四，在坡面下挖出围埂基坑，在基坑里沿边缘铺设高出坡面的模板，将疏浚淤泥与材料B混合搅拌均匀，浇筑进模板中，待混合材料硬化后拆除模板形成硬质围埂，围埂间隔之间形成单元格；
步骤五，在围埂之间的单元格内铺设多孔植生混凝土；
步骤六，在多孔植生混凝土孔隙中填充植生基材，并上覆客土；
步骤七，在多孔植生混凝土表层种植植物，自然养护。
2.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，在所述步骤一中，细砂层厚度为2～5cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，在所述步骤二中，材料A组分包括粉煤灰、石膏、有机肥和土壤改良的矿物材料，各组分的质量百分比分别为10％-20％、2％-5％、1％-10％和5％-10％；所述有机肥包括蚯蚓肥、复合肥及草木灰中的一种或几种；所述矿物材料包括蛭石粉、沸石粉、膨胀性珍珠岩及膨润土中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，在所述步骤三中，植生袋沿坡底向坡面层层交错呈阶梯结构放置，最顶层植生袋种植的植物为喜水性草本植物。
5.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，在所述步骤四中，围埂基坑深度为3～8cm。
6.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，在所述步骤四中，材料B组分包括硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、石膏、建筑或工业废渣、碱性激发剂、早强剂、粘结剂和高分子固化剂，各组分的质量百分比分别为10％-20％、15％-25％、2％-5％、2％-5％、10％-20％、0.5％-2％、0.5％-1％、0.5％-1％和1‰-1％；所述建筑或工业废渣包括煤渣、高炉渣、钢渣、矿渣、废弃金属、建筑垃圾及玻璃渣中的一种或几种；所述碱性激发剂包括碳酸钠、氢氧化钾及氢氧化钠中的一种或几种；所述早强剂包括三乙醇胺、硫酸钠及甲酸钙中的一种或几种，粘结剂包括水玻璃、合成树脂、沥青中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，所述硬质围埂为高度为20cm-35cm，宽度为15cm-30cm的棱柱体，围埂之间形成的单元格形状可为矩形、圆形、菱形或三角形。
8.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，所述多孔植生混凝土为骨料与胶结材料混合搅拌，所述骨料为粒径为2-5cm的粗骨料，粗骨料包括石子、鹅卵石、建筑砖块和淤泥固化骨料；所述胶结材料包括低碱度水泥、石膏、补强剂和水混合，占多孔植生混凝土质量的10％-15％；其中水泥与石膏质量比为4:1～3:2，补强剂由包括木质纤维素、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化镁、氧化镁、水玻璃、明矾、硫酸铁、偶联剂及三乙醇胺中的几种搅拌混合反应制备而成，占胶结材料质量的1‰-5‰。
9.根据权利要求1所述的一种基于淤泥固化土的生态护坡方法，其特征是，所述植生基材包括供植物生长需要的营养物质，营养物质包括普通土壤、有机肥、膨胀性珍珠岩、树脂、蛭石粉及膨润土中的几种配成的浆体。
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