CN107963838B - 一种生态喷锚护坡结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态喷锚护坡方法,坡面经整理后喷射根系穿透孔隙混凝土形成孔隙混凝土基底层,在孔隙混凝土基底层的孔隙中填充碱性改良营养土后再喷射水泥增强碱性改良复合种植土,形成绿化面层,最后经养护处理;所述的根系穿透孔隙混凝土包含碎石、水泥、硅粉、粉煤灰、沙子、泵送剂、保坍剂、减水剂和水;所述的碱性改良营养土包含沙壤土、有机质和绿化添加剂A;所述的水泥增强碱性改良复合种植土包括沙壤土、水泥、硅粉、石膏粉、粘合剂、有机质、植物种子和绿化添加剂B。本发明还公开了一种生态喷锚护坡结构。本发明对护坡成分、结构进行了创新,使其达到边坡稳定和生态绿化的双重目标。

Description

一种生态喷锚护坡结构及方法
技术领域
本发明涉及的是一种边坡防护材料领域,具体涉及一种生态喷锚护坡结构及其制备方法。
背景技术
在各类工程建设中,特别是水利、交通和矿山工程中,由于挖方和材料开采,将破坏原来的地形地貌,造成各种类型的边坡需要防护处理,防护不当的话,将造成严重的水土流失和生态破坏等环境问题。对于各类岩土质边坡,目前常用的防护方法是混凝土喷锚技术或者客土喷播技术。
根系穿透孔隙混凝土是一种具有较多连通孔隙,植物根系能够穿透混凝土层进入原有的土层,从而为植物生长提供可持续营养的混凝土。然而,现有的植生多孔混凝土的制作技术都过分强调了对孔隙率的要求,忽略了混凝土的流动性和和易性,现有植生多孔混凝土大多存在强度低,流动性和和易性强等缺陷,只能采用人工摊铺的方式施工,施工效率低,成本高。如公开号CN102825648A的专利文献公开了一种植生多孔混凝土制备方法,以及公开号为CN106665048A的专利文献公开了一种高陡边坡植物种植方法。以上两个专利的技术公开的植生混凝土的流动性以及和易性等性能较差,均采用的人工摊铺的方式进行施工,施工效率较低。另外,混凝土喷锚技术能解决边坡的结构稳定性问题,适用于可能产生稳定性破坏的陡坡,防止边坡进一步风化和冲刷,但无法恢复被破坏的生态,对当地的环境造成了永久性创伤。
客土喷播技术无法解决边坡的结构稳定性问题,适应于没有稳定性问题的土质缓坡。客土厚度一般不大,且很难与原有坡面形成一个整体,导致附着力差,表层客土很容易被冲刷和脱落,常常只是短期使边坡变绿,无法保证长期效果。
目前,利用常用的客土喷播技术进行防护的工程边坡,在施工完成后2年左右时,边坡的绿化防护效果就会大打折扣,主要是由于抗冲刷能力不足,坡面被冲刷损失严重,绿化层容易脱落,不能为植物生长持续提供营养植物枯萎死亡。现有的种植土除存在易被冲刷、强度不高等缺陷外,还存在水泥含量较高、碱性较强,不利于植被生长并且植物生长不可持续等技术问题。
关于改良种植土技术,公开号为1902996的中国专利文献公开了一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法,具体公开了一种客土基质;该技术主要是靠使用蕨类植物来适应种植土的碱性环境达到绿化防护的目的,这样就限制了植物的使用种类,存在较大的局限性。公开号的CN 103362132 A公开了一种现浇绿化混凝土护坡的施工方法,具体公开了一种包含酸性营养土,主要通过各种污泥的使用。另外,现有技术采用的多数为人工浇筑的方法,施工效率低,而且城市污泥等材料获取困难,不能大面积推广应用。
发明内容
针对现存的问题,本发明提出了一种生态喷锚护坡方法。该技术在原有混凝土喷锚支护技术的基础上进行结构性创新,使其达到边坡稳定和生态绿化的双重目标。
一种生态喷锚护坡方法,坡面经整理后喷射根系穿透孔隙混凝土形成孔隙混凝土基底层,在孔隙混凝土基底层的孔隙中填充碱性改良营养土后再喷射水泥增强碱性改良复合种植土,形成绿化面层(本发明也简称面层),最后经养护处理;
所述的根系穿透孔隙混凝土包含碎石、水泥、硅粉、粉煤灰、沙子、泵送剂、保坍剂、减水剂和水;
所述的根系穿透孔隙混凝土中,各组分的重量份为:
Figure BDA0001403494340000021
所述的碱性改良营养土包含沙壤土、有机质和绿化添加剂A;
所述的碱性改良营养土,各组分的重量份为:
沙壤土80-200份;
有机质5-10份;
绿化添加剂A 1-6份;
所述的水泥增强碱性改良复合种植土包括沙壤土、水泥、硅粉、石膏粉、粘合剂、有机质、植物种子和绿化添加剂B;
所述的水泥增强碱性改良复合种植土,各组分的重量份为:
沙壤土 80-200份;
水泥 2-5份;
硅粉 0.5-2.5份;
石膏粉 0.5-2.5份;
粘合剂 0.1-0.5份;
有机质 5-10份;
植物种子 1-4份;
绿化添加剂B 1-4份;
所述的绿化添加剂A和绿化添加剂B独自选自硫磺粉、硝化细菌、硫化细菌、缓释复合肥、保水剂、引气剂、秸秆发酵剂中的至少一种。
本发明中,主要创新点在于:(1)研制了一种特别级配的、强度满足结构要求、能让植物根系穿透的孔隙混凝土;(2)合理改变混凝土孔隙内的高碱度内环境,使其适宜草层生长;(3)改良喷播的表层土,使其适合植物生长又具有抗冲刷能力。通过将边坡喷锚实体混凝土层改为一层特别级配的、能让植物根系穿透的带孔隙混凝土,以确保植物根系穿透混凝土层、进入原有坡面的土层中,使得表面绿化喷播土层、中间孔隙混凝土层和原有边坡岩土形成一个整体。在提高边坡整体稳定性的同时,扩展植物的生长空间,为植物生长持续提供地下水分和营养,可以达到长久绿化、恢复生态的目的。
本发明所述的根系穿透孔隙混凝土,由合适粒径的碎石组成骨架,水泥、硅粉、粉煤灰、沙子和外加剂等胶结材料粘合组成,具有较多孔隙,强度和稠度适中,和易性好,能满足喷射或者泵送施工工艺要求,可以大大提高施工效率。
本发明中,共同使用硅粉、粉煤灰、沙子、泵送剂、保坍剂、减水剂等成分,有助于提高混凝土的强度,改善流动性以及和易性等性能。
本发明中,所述的水泥可采用现有商用常规产品;优选采用型号为P.O 42.5的水泥。
本发明中,所述的硅粉的纯度不低于94%。
作为优选,粉煤灰等级为二级。
所述的沙子为中粗河沙。所述的中粗河沙的细度模数为3.0~2.3,平均粒径为0.5~0.25mm。
优选的碎石的粒径为10-19mm。本发明中,选用经过筛分、得到的该粒径范围下的碎石和其他成分的协同效果更佳,有助于进一步提升材料的性能,特别是流动性和和易性。
所述的保坍剂优选采用东方雨虹聚羧酸系CR-P102系列保坍剂。
优选的减水剂为聚羧酸系减水剂粉末。可选有现有商用产品。
所述的泵送剂优选长沙芙蓉区鹏广建材有限公司的PG-B型高效泵送剂。
本发明中,在优选的组分,混凝土的强度和和易性进一步提高,优选比例下的混凝土特别适合坡度为60°及以上、高度高于20m及以上边坡的防护。
所述的根系穿透孔混凝土,孔隙率为15%-40%。所述的根系穿透孔混凝土,强度为10~16MPa;坍落度为80-150mm。
Figure BDA0001403494340000041
坡度大于70°的坡面,所述的根系穿透孔隙混凝土的各组分的重量份为:
Figure BDA0001403494340000042
Figure BDA0001403494340000051
水,其中水灰比为0.3-0.4。目标孔隙率为15~25%。
作为优选,孔隙混凝土基底层的厚度为60~100mm。
孔隙混凝土基底层的强度大于或等于2MPa后再填充碱性改良营养土。
作为优选,所述的碱性改良营养土中,沙壤土的含水率为5%-10%,有机质的含水率不大于15%。
作为优选,所述的碱性改良营养土中,所述的有机质为植物纤维,例如锯末。
进一步优选,所述的有机质经腐熟发酵处理效果会更好。腐熟发酵的方法可采用常用堆放发酵方法。
作为优选,所述的绿化添加剂A由硫磺粉、硝化细菌、硫化细菌、缓释复合肥、保水剂、引气剂、秸秆发酵剂组成。
本发明中加入了硝化细菌、硫化细菌和秸秆发酵剂,为种植土提供了大量的微生物,微生物在吞噬硫磺粉的过程中形成酸性物质,与水泥水化反应产生的碱性物质进行中和,持续改善种植土中的碱性环境,并且秸秆发酵剂还可以加快有机质的腐化进程,为植物生长提供持续肥力。
进一步优选,所述的绿化添加剂A中,各成分的重量份为:硫磺粉2-8份、硝化细菌2-8份、硫化细菌1-4份、缓释复合肥1-3份、保水剂1-3份、引气剂1-3份、秸秆发酵剂0.5-2份。
更进一步优选,所述的绿化添加剂A中,硫磺粉4份、硝化细菌2份、硫化细菌2份、缓释复合肥1份、保水剂1.5份、引气剂1份、秸秆发酵剂0.8份。
本发明中,在基底层的空隙中压入所述的碱性改良营养土,随后再在变成喷射面层材料(水泥增强碱性改良复合种植土)。
本发明所述的一种水泥增加和碱性改良的种植土,通过所述的各成分的协同,可以大大提高绿化层的强度和抗冲刷能力,且不影响植物的正常生长。
本发明中,通过所述组分的协同,例如所述比例下的水泥、硅粉、石膏和粘合剂协同配合,可出人意料地大大提高种植土的强度和抗冲刷能力;通过石膏、硫磺粉、绿化添加剂(硫化细菌和硝化细菌)等材料的联合作用,可协同改善碱性环境;通过有机物、秸秆发酵剂和缓释复合肥的使用来为植物生长提供持续肥力,使采用本技术实施的绿化层高效可靠、绿化效果持久。另外,通过所述的各成分的协同,可实现工业机械喷射施工的目的。
所述的种植土中,通过所述成分的协同,在保证良好抗冲刷能力以及强度下,可降低水泥的用量,从源头降低了因水泥所致的碱性强、不利于植被生长的问题;此外,所述的组分中,例如硅粉,可以提高种植土的强度,但是不产生碱性物质;石膏既可以增加种植土强度,也可以与水泥水化反应产生的碱性物质进行中和反应,进一步改善种植土中的碱性环境。
本发明中,所述的水泥增强碱性改良复合种植土中,所述的水泥为普通硅酸盐水泥,优选采用型号为P.O 42.5的水泥。
作为优选,所述的水泥增强碱性改良复合种植土中,沙壤土的含水率为5%-10%,有机质的含水率不大于15%。
作为优选,所述的水泥增强碱性改良复合种植土中,所述的有机质为植物纤维,例如锯末。进一步优选,所述的有机质经腐熟发酵处理效果会更好。腐熟发酵的方法可采用常用堆放发酵方法。
所述的硅粉为纯度≥94%的硅粉。
所述的粘合剂为聚丙烯酰胺类粘合剂。
本领域技术人员所熟知的植物种子均可应用至本发明中。本发明中,所述的植物种子优选为狗牙根、黑麦草、高羊茅、刺槐中的至少一种。
所述的保水剂可为本领域技术人员所熟知的物料,特别优选为聚丙烯酰胺。
引气剂可采用本领域技术人员所熟知的材料;优选为松香类引气剂。
作为优选,所述的绿化添加剂B由硫磺粉、硝化细菌、硫化细菌、缓释复合肥、保水剂、引气剂、秸秆发酵剂组成。本发明中加入了硝化细菌、硫化细菌和秸秆发酵剂,为种植土提供了大量的微生物,微生物在吞噬硫磺粉的过程中形成酸性物质,与水泥水化反应产生的碱性物质进行中和,持续改善种植土中的碱性环境,并且秸秆发酵剂还可以加快有机质的腐化进程,为植物生长提供持续肥力。
进一步优选,所述的绿化添加剂B中,各成分的重量份为:硫磺粉2-8份、硝化细菌2-8份、硫化细菌1-4份、缓释复合肥1-3份、保水剂1-3份、引气剂1-3份、秸秆发酵剂0.5-2份。
更进一步优选,所述的绿化添加剂B中,硫磺粉4份、硝化细菌2份、硫化细菌2份、缓释复合肥1份、保水剂1.5份、引气剂1份、秸秆发酵剂0.8份。
本发明所述的种植土,当坡面坡度小于45度,坡高小于30米时,水泥增强与碱性改良客土喷播复合种植土,包括以下重量份的成分:
沙壤土100份;水泥2-3份;硅粉0.5-1份;石膏粉0.5-1份;粘合剂0.1-0.2份;有机质5-6份;植物种子1-4份;绿化添加剂B1-2份。该比例范围下的复合种植土,特别适合坡面较小的边坡。
当坡面坡度45-70度,坡高小于30米时,水泥增强与碱性改良客土喷播复合种植土,包括以下重量份的成分:
沙壤土100份;水泥3-4份;硅粉1-2份;石膏粉1-2份;粘合剂0.2-0.4份;有机质6-9份;植物种子1-4份;绿化添加剂B2-3份。该比例范围下的复合种植土,特别适合于坡度为45-70度,进一步适合60~70度的边坡。
当坡面坡度大于70度,坡高小于30米时,或者坡高大于30米时,水泥增强与碱性改良客土喷播复合种植土,包括以下重量份的成分:
沙壤土100份;水泥4-5份;硅粉2-2.5份;石膏粉2-2.5份;粘合剂0.4-0.5份;有机质9-10份;植物种子1-4份;绿化添加剂B3-4份。本发明中,该优选的复合营养土,适用于现有技术难于防护的高坡度坡面的防护。
本发明还提供了一种水泥增强碱性改良复合种植土的制备方法,将沙壤土、有机质、水泥、硅粉和石膏混合后再投加绿化添加剂,搅拌得所述的种植土。本发明所述的制备方法,将各成分比例称量后投入搅拌机中进行搅拌,投料顺序:先是沙壤土、有机质、水泥、硅粉和石膏,然后是绿化添加剂,搅拌得所述的种植土。本发明人通过研究发现,按所述的顺序进行混料,制得所述的种植土的性能更优,耐冲刷等性能更强。
作为优选,面层厚度为20~30mm。喷施面层后,再采用现有方法进行防护、养护;例如,覆盖无纺布后养护。
本发明所述的生态喷锚护坡方法,包括以下步骤:
第一步,平整坡面;
第二步,设置截排水沟:
在坡顶和坡脚设置截排水沟;
第三步,钻孔布置锚杆:
锚杆采用II级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m,呈梅花形布置;锚杆端部用混凝土封固;
第四步,设置钢筋网:
钢筋间距为100-200mm,钢筋为
Figure BDA0001403494340000081
的镀锌钢筋;
第五步,第四步整理后的坡面喷射所述的根系穿透孔隙混凝土,厚度为60-100mm;
第六步,当孔隙混凝土强度大于或等于2MPa后,在混凝土孔隙内注入所述的碱性改良营养土;
第七步,在第六步的表面喷射所述的水泥增强碱性改良复合种植土,厚度为20-30mm,形成面层;
第八步,覆盖无纺布;
第九步,浇水养护。
更进一步优选:第一步,平整坡面,凿掉凸出的石块,用土壤填补凹下去的部位,使整个坡面尽量平整。
第二步,设置截排水沟,在坡顶和坡脚设置截排水沟,防止过多的雨水冲刷坡面,排水沟可以使用混凝土或者浆砌石砌筑,排水沟尺寸一般为500×300mm,具体尺寸可以根据边坡的面积和雨水量进行设计。
第三步,钻孔布置锚杆,锚杆采用II级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m,呈梅花形布置,锚杆的长度根据边坡的滑动深度确定。锚杆端部用混凝土封固,防止锚杆锈蚀,混凝土强度为C20,厚度为50-100mm,大小为100×100mm。
第四步,设置钢筋网,钢筋间距为100-200mm,采用
Figure BDA0001403494340000082
的镀锌防腐钢筋,以提高钢筋网的耐久性。
第五步,在坡面喷射根系穿透孔隙混凝土,厚度为60-100mm(根据边坡坡度和稳定性需求设计),根系穿透孔隙混凝土,混凝土强度大于10MPa。
第五步的具体步骤如下:
步骤(5a):根据应用边坡的坡度和高度确定根系穿透孔隙混凝土的目标孔隙率和胶结材料的配比;所述的胶结材料为除碎石以外的其他成分;
步骤(5b):根据确定的胶结材料配比制作试样,测定胶结材料凝固后的密度;
步骤(5c):将碎石筛分后,测量碎石的松散堆积密度和表观密度;
步骤(5d):利用体积法计算单位体积混凝土中胶结材料用量:
具体公式为胶结材料用量=(1-碎石松散堆积密度/碎石表观密度-目标孔隙率)×胶结材料密度;
步骤(5e):根据步骤(5d)确定的单位体积混凝土中胶结材料用量,计算确定其他材料的用量,得出实际配合比:
步骤(5f):按步骤(5e)确定的配合比,称取各组分:再拌合;将拌合得到的混凝土泵送或者喷射施工。
第六步,当孔隙混凝土强度大于2MPa后(约2-3天),在混凝土孔隙内注入碱性改良营养土。该碱性改良营养土能快速的改善混凝土孔隙内的碱性环境,使6d后PH值降至8.5以下,其特征在于包括以下重量份的成分。
第六步的具体实施步骤如下:
步骤(6a):按一定比例称取硫磺粉、硝化细菌、硫化细菌、缓释复合肥、保水剂、引气剂和秸秆发酵剂拌合组成绿化添加剂A。
步骤(6b):按一定比例称取沙壤土、有机质和绿化添加剂A一起拌合成碱性改良复合种植土。
步骤(6c):使用喷射工艺将碱性改良复合种植土压入混凝土孔隙中。
第七步,在表面喷射一层绿化面层,厚度为20-30mm,绿化层是由水泥增强碱性改良复合种植土和植物种子组成。种子根据施工地区的气候条件选择当地常用的植物种子,种子由地表植物和灌木混合组成。水泥增强碱性改良复合种植土加入了水泥、硅粉、石膏和其他添加剂,可以提高表层的强度和抗冲刷能力,且不影响植物的生长。
第七步的具体实施步骤如下:
步骤(7a):分别称取硫磺粉2-8份、硝化细菌2-8份、硫化细菌1-4份、缓释复合肥1-3份、保水剂1-3份、引气剂1-3份、秸秆发酵剂0.5-2份搅拌均匀,组成绿化添加剂B备用。
步骤(7b):根据应用边坡的高度和坡度等条件,确定水泥、硅粉和石膏的用量,高度越高,坡度越陡,使用的水泥、硅粉和石膏用量就越多。分别称取沙壤土80-200份、水泥2-5份、硅粉0.5-2.5份、石膏粉0.5-2.5份、粘合剂0.1-0.5份、有机质5-10份、植物种子1-4份、绿化添加剂1-4份。
步骤(7c):各成分称量后投入搅拌机中进行搅拌,投料顺序:先是沙壤土、有机质、水泥、硅粉和石膏,然后是绿化添加剂和植物种子,搅拌成混合物。
其中,沙壤土的含水率为5%-10%,有机质的含水率不能大于15%。
步骤(7d):将混合物用干喷机喷设至坡面,形成一层2-3cm的绿化曾。喷射施工时要注意水的用量,水量由喷管出口的阀门控制,水量不能太小,要保准混合物充分湿润(含水量小于6%)。
第八步,覆盖无纺布,无纺布可以减少雨水对坡面的冲刷,也可以减少水分的蒸发和保温,为种子发芽创造有利条件,无纺布规格为14-25g/m2
第九步,浇水养护,在种子没有发芽之前要注意观察,保持坡面土壤湿润即可,在种子发芽长至10-20mm后,每天浇水1-2次。
本发明既能解决边坡的稳定问题又能解决边坡的生态恢复问题。主要有以下实施步骤,首先根据边坡的稳定性设计要求合理设置钢筋锚杆,达到深层防护的目的;其次在坡面通过喷射工艺铺设一层根系穿透孔隙混凝土,达到表层防护的目的,然后在根系穿透孔隙混凝土的孔隙内注入能改善孔内碱性环境的营养土,降低孔隙PH值,扩展生长空间。最后在表面喷射一层含有植物种子和水泥的碱性改良种植土,以达到坡面绿化、恢复生态的目的。
本发明还提供了一种所述的生态喷锚护坡方法的护坡结构,包括锚杆、通过锚杆固定在坡面上的钢筋网、覆盖所述钢筋网的孔隙混凝土基底层、以及复合在孔隙混凝土基底层表面的面层;
所述的孔隙混凝土基底层具有多孔结构,且孔隙中填充有所述的碱性改良营养土;
锚杆一端插入坡体内,另一端裸露;所述锚杆裸露端封固有混凝土块;
面层覆盖有无纺布,所述的面层种植有地表植物。
优选地,所述混凝土块强度为C20,厚度为50-100mm,大小为100×100mm。
优选地,所述锚杆为II级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m;锚杆呈梅花形布置。
优选地,编制钢筋网的钢筋间距为100-200mm;所述钢筋为
Figure BDA0001403494340000101
的镀锌钢筋。
有益效果
本发明中的根系穿透孔隙混凝土和水泥增强碱性改良复合种植土采用喷射施工工艺施工,大大提高了施工效率,减低了施工成本。使用本技术,植物根系可以穿透混凝土层进入原土层中,将表层、中层和里层形成了一个整体,使边坡防护更稳定,持续可靠。由于在绿化面层中加入了水泥,提高了坡面绿化层的抗冲刷能力和强度,使得本技术的可靠性和耐久性得到了很大提高,具有良好的生态和经济效益。
附图说明
图1为本发明生态喷锚护坡结构示意图。
图1中:1.排水沟,2.锚杆,3.锚端封固混凝土,4.喷射根系穿透孔隙混凝土,5.绿化面层,6.地表植物,7.灌木,8钢筋网。
具体实施例
为了对本发明进一步说明,我们通过以下实施例来对技术方案进行准确和清楚描述。
如图1所示的生态喷锚护坡结构,包括锚杆2、通过锚杆2固定在坡面上的钢筋网8、覆盖所述钢筋网8的孔隙混凝土基底层4、以及复合在孔隙混凝土基底层4表面的面层5;
所述的孔隙混凝土基底层4具有多孔结构,且孔隙中填充有改性改良营养土;
锚杆2一端插入坡体内,另一端裸露;所述锚杆2裸露端封固有混凝土块3;
面层5覆盖有无纺布,所述的面层5种植有地表植物6和灌木7。
所述孔隙混凝土基底层4的孔隙率为15%-40%。
所述孔隙混凝土基底层4的厚度为60~100mm。
所述绿化面层5厚度为20~30mm。
所述混凝土块3强度为C20,厚度为50-100mm,大小为100×100mm。
所述锚杆2为II级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m;锚杆2呈梅花形布置。编制钢筋网8的钢筋间距为100-200mm。所述钢筋为
Figure BDA0001403494340000111
的镀锌钢筋。
所述坡体的坡度≥60°;高度高于20m。
所述坡体的坡顶和坡脚均设置截排水沟1。
实施例1
本发明实施例属于公路高陡边坡防护,坡度约75°,高度20m,使用喷射(泵送)的工艺进行施工,包括以下步骤:
第一步,平整坡面,凿掉凸出的石块,用土壤填补凹下去的部位,使整个坡面尽量平整。
第二步,设置截排水沟,在坡顶和坡脚设置截排水沟,防止过多的雨水冲刷坡面,排水沟可以使用混凝土或者浆砌石砌筑,排水沟尺寸为500×300mm。
第三步,钻孔布置锚杆,锚杆采用II级钢筋,直径为22mm,间距为3m,呈梅花形布置,锚杆的长度6m。锚杆端部用混凝土封固,防止锚杆锈蚀,混凝土强度为C20,厚度为100mm,大小为100×100mm。
第四步,设置钢筋网,钢筋间距为150mm,采用
Figure BDA0001403494340000121
的镀锌防腐钢筋,以提高钢筋网的耐久性。
第五步,在坡面喷射根系穿透孔隙混凝土,厚度为80mm。根系穿透孔隙混凝土由以下成份构成:
水泥:型号为P.O 42.5的水泥。
硅粉:纯度不低于94%。
粉煤灰等级为二级。
沙子:中粗河沙。
碎石的粒径为10-19mm。
保坍剂:东方雨虹聚羧酸系CR-P102系列保坍剂。
减水剂:聚羧酸系高效减水剂粉末。
泵送剂:长沙芙蓉区鹏广建材有限公司的PG-B型高效泵送剂。
进一步说明,第五步的详细步骤如下:
步骤(5a):确定胶结材料由水泥120份,硅粉10份,粉煤灰5份,砂子10份,泵送剂1.3份,保坍剂0.3份,减水剂0.5份,水灰比0.35的比例组成,根系穿透孔隙混凝土的目标孔隙率确定为20%。
步骤(5b):按第一步的胶结材料配比制作试样,测定胶结材料凝固后的密度为1754kg/m3。
步骤(5c):将碎石筛分后,选用粒径10-19mm的碎石,测量碎石的松散堆积密度和表观密度,经测量碎石的堆积密度为1461kg/m3,表观密度为2688kg/m3。
步骤(5d):利用体积法计算单位体积混凝土中胶结材料用量,具体公式为胶结材料用量=(1-碎石松散堆积密度/碎石表观密度-目标孔隙率)×胶结材料密度。经计算每立方孔隙混凝土的碎石用量为1461kg,胶结材料用量为449.85kg。
步骤(5e):根据确定的单位体积混凝土中胶结材料用量,经计算确定每立方孔隙混凝土的水泥的用量为271.84kg,硅粉用量为22.65kg,粉煤灰的用量为11.33kg,砂子用量为22.65kg,泵送剂用量为2.94kg,保坍剂的用量为0.68kg,减水剂用量为1.13kg,水用量为116.63kg。确定孔隙混凝土中碎石、水泥、硅粉、粉煤灰、砂子、泵送剂、保坍剂、减水剂和水的重量配合比为500∶93.03∶7.75∶3.88∶7.75∶1.01∶0.23∶0.39∶39.91。
步骤(5f):根据实际配合比,拌制1m3根系穿透孔隙混凝土,称量碎石1461kg,水泥271.84kg,硅粉22.65kg,粉煤灰11.33kg,砂子22.65kg,泵送剂2.94kg,保坍剂0.68kg,减水剂1.13kg,水116.63kg。
步骤(5g):搅拌,具体搅拌工艺:①将1461kg碎石和70kg水一起加入搅拌机中,搅拌60s,②将称取的水泥、硅粉、粉煤灰和砂子的一半加入搅拌机,搅拌60s,③加入剩余的胶凝材料和拌和水,搅拌120s。
步骤(5h):将拌制好的混凝土随机取样,制作2组,每组3个150mm立方体标准试块,测试7d和28d抗压强度,并且测试坍落度,坍落度在80-120mm之间就可进行泵送施工。实测平均孔隙率约为20.5%。
步骤(5i):将检测合格的孔隙混凝土喷射至坡面,厚度为80mm。
第六步,当孔隙混凝土强度大于2MPa后(约2-3天),在混凝土孔隙内注入碱性改良营养土。该碱性改良营养土能快速的改善混凝土孔隙内的碱性环境,使6d后PH值降至8以下。
第六步的具体实施步骤如下:
步骤(6a):称取硫磺粉4份、硝化细菌2份、硫化细菌2份、缓释复合肥1份、保水剂1.5份、引气剂1份、秸秆发酵剂0.8份,拌合组成绿化添加剂A。
步骤(6b):称取沙壤土100份、有机质8份和绿化添加剂A3份一起拌合成碱性改良复合种植土B。
步骤(6c):使用喷射工艺将碱性改良复合种植土B压入混凝土孔隙中。
第七步,在表面喷射一层由水泥增强碱性改良复合种植土和种子组成绿化面层,厚度为20-30mm。
进一步说明第七步具体步骤如下:
步骤(7a):分别称取硫磺粉4份、硝化细菌2份、硫化细菌2份、缓释复合肥1份、保水剂1.5份、引气剂1份、秸秆发酵剂0.8份搅拌均匀,组成绿化添加剂备用。
步骤(7b):由于本实施例中边坡的坡度较陡,确定沙壤土、水泥、硅粉、石膏和聚丙烯酰胺类粘合剂的用量重量比为100∶4∶2∶2∶0.2。
步骤(7c):称取沙壤土100份、水泥4.2份、硅粉2.1份、石膏2.1份、聚丙烯酰胺类粘合剂0.45份、锯末10份、绿化添加剂3份、植物种子3份投入搅拌机中进行搅拌,投料顺序:先是沙壤土、有机质、水泥、硅粉、石膏和聚丙烯酰胺类粘合剂,搅拌60s,然后是绿化添加剂和植物种子,搅拌90s,搅拌成混合物。
其中,沙壤土在使用前要过筛和阴干,去除大的石块,保证沙壤土的含水率为5%-10%,有机质的含水率不能大于15%,种子可以根据气候条件和地区特点选择当地常用的草种、花卉种子和灌木种子混合施工。
步骤(7d):将混合物用干喷机喷射至坡面,形成一层2-3cm厚的绿化层。喷射施工时要注意水的用量,水量由喷管出口的阀门控制,水量不能太小,要保准混合物充分湿润(含水量小于6%)。
第八步,覆盖无纺布,无纺布可以减少雨水对坡面的冲刷,也可以减少水分的蒸发和保温,为种子发芽创造有利条件,无纺布规格为14-25g/m2。
第九步,浇水养护,在种子没有发芽之前要注意观察,保持坡面土壤湿润即可,在种子发芽长至10-20mm后,每天浇水1-2次。
空隙混凝土的28d强度可以达到12-15MPa,测试复合种植土的PH值,1d后种植土的PH值升至11.5,2d种植土的PH值降至9.8,4d种植土的PH值降至8.8,6d种植土的PH值降至8.3,种植土碱性改良效果明显。28d无侧限抗压强度为920kPa。
实施例2
本发明实施例属于公路边坡防护,坡度约60°,高度20m。
和实施例1相比,区别仅在于以下几点:
第一点:第五步喷射根系穿透孔隙混凝土的胶结材料由水泥90份,硅粉5份,粉煤灰2份,砂子5份,泵送剂0.8份,保坍剂0.2份,减水剂0.4份,水灰比0.35的比例组成,根系穿透孔隙混凝土的目标孔隙率确定为28%,经计算最后确定的孔隙混凝土中各成份的实施重量比为碎石450份、水泥63.96份、硅粉3.55份、粉煤灰1.42份、砂子3.55份、泵送剂0.57份、保坍剂0.14份、减水剂0.28份、水25.72份。每立方米根系穿透孔隙混凝土各成份用量:碎石1461kg,水泥207.66kg,硅粉11.54kg,粉煤灰4.62kg,砂子11.54kg,泵送剂1.85kg,保塌剂0.46kg,减水剂0.92kg,水83.51kg。
第二点:第六步的碱性改良营养土各成份重量比为沙壤土100份、有机质8份和绿化添加剂A2份。
第三点:第七步水泥增强碱性改良复合种植土中沙壤土、水泥、硅粉、石膏和聚丙烯酰胺类粘合剂的用量重量比为100∶3.5∶1.7∶1.7∶0.32。水泥增强碱性改良复合种植土各成份重量比为沙壤土100份、水泥3.5份、硅粉1.7份、石膏1.7份、聚丙烯酰胺类粘合剂0.32份、锯末7份、绿化添加剂2.7份、植物种子3份。
空隙混凝土的28d强度可以达到10-12MPa,混凝土空隙内PH值6d后可以降至8以下。测试复合种植土的PH值,1d后种植土的PH值升至11,2d种植土的PH值降至9.2,4d种植土的PH值降至8.8,6d种植土的PH值降至8.0,种植土碱性改良效果明显。28d无侧限抗压强度为850kPa。
对比实施例
本发明对比实施例属于公路高陡边坡防护,坡度小于45°,高度10m,边坡结构整体稳定。
和实施例1相比,区别仅在于以下几点:
第一点:边坡整体稳定,不需要设置锚杆。
第二点:确定胶结材料由水泥100份,减水剂0.4份,水30份的比例组成,根系穿透孔隙混凝土的目标孔隙率确定为28%。经计算最后确定的孔隙混凝土中各成份的实施重量比为碎石500份、水泥89.1份、减水剂0.35份、水26.7份。
第三点:第六步的碱性改良营养土各成份重量比为沙壤土100份、有机质8份和绿化添加剂A3份。水泥用量相对较多,空隙内碱度会更大,绿化添加剂的用量相对要增多。
第四点:第七步水泥增强碱性改良复合种植土中沙壤土、水泥、硅粉、石膏和聚丙烯酰胺类粘合剂的用量重量比为100∶3∶1∶1∶0.2。水泥增强碱性改良复合种植土各成份重量比为沙壤土100份、水泥2份、硅粉1份、石膏1份、聚丙烯酰胺类粘合剂0.15份、锯末6份、绿化添加剂B1.5份、植物种子3份。
相比于实施1,对比实施例中空隙混凝土没有添加硅粉、粉煤灰、泵送剂、保坍剂等添加剂,28d强度可以达到8-10MPa,而且粘结性和和易性不足,只能使用人工摊铺的方法施工。混凝土孔隙内的PH值要到10d以后才能降至8以下,碱度改善效率降低。水泥增强碱性改良复合种植土的PH值6d可以降至8.5以下,28d无侧限抗压强度为810kPa,如果复合种植土中不加入硅粉和石膏,想让种植土的28d无侧限抗压强度达到810kPa,需将水泥用量增至4份,绿化添加剂B的用量增至2份,增加了成本。

Claims (11)

1.一种生态喷锚护坡方法,其特征在于,坡面经整理后喷射根系穿透孔隙混凝土形成孔隙混凝土基底层,在孔隙混凝土基底层的孔隙中填充碱性改良营养土后再喷射水泥增强碱性改良复合种植土,形成绿化面层,最后经养护处理;
所述的根系穿透孔隙混凝土包含碎石、水泥、硅粉、粉煤灰、沙子、泵送剂、保坍剂、减水剂和水;
所述的根系穿透孔隙混凝土中,各组分的重量份为:
碎石 400-500份;
水泥 60-120份;
硅粉 3 ~12份;
粉煤灰 1~5份;
沙子 3~12份;
泵送剂 0.5~1.5份;
保坍剂 0.1~0.4份;
减水剂 0.2-0.6份;
水,其中水灰比为0.3-0.4;
所述的碱性改良营养土包含沙壤土、有机质和绿化添加剂A;
所述的碱性改良营养土,各组分的重量份为:
沙壤土 80-200份;
有机质 5-10份;
绿化添加剂A 1-6份;
所述的水泥增强碱性改良复合种植土包括沙壤土、水泥、硅粉、石
膏粉、粘合剂、有机质、植物种子和绿化添加剂B;
所述的水泥增强碱性改良复合种植土,各组分的重量份为:
沙壤土 80-200份;
水泥 2-5份;
硅粉 0.5-2.5份;
石膏粉 0.5-2.5份;
粘合剂 0.1-0.5份;
有机质 5-10份;
植物种子 1-4份;
绿化添加剂 B1-4份;
所述的绿化添加剂A和绿化添加剂B均由硫磺粉、硝化细菌、硫化细菌、缓释复合肥、保水剂、引气剂、秸秆发酵剂组成;且,所述的绿化添加剂A和绿化添加剂B中,各成分的重量份均为:硫磺粉2-8份、硝化细菌2-8份、硫化细菌1-4份、缓释复合肥1-3份、保水剂1-3份、引气剂1-3份、秸秆发酵剂0.5-2份。
2.如权利要求1所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,坡度在60~70o的坡面,所述的根系穿透孔隙混凝土的各组分的重量份为:
碎石 400-500份;
水泥 60-90份;
硅粉 3 ~7份;
粉煤灰 1~3.5份;
沙子 3~7份;
泵送剂 0.5~1.5份;
保坍剂 0.1~0.4份;
减水剂 0.2-0.6份;
水,其中水灰比为0.3-0.4;目标孔隙率为25%~40%;
坡度大于70o的坡面,所述的根系穿透孔隙混凝土的各组分的重量份为:
碎石 400-500份;
水泥 90-120份;
硅粉 7~12份;
粉煤灰 3.5~5份;
沙子 7~12份;
泵送剂 0.5~1.5份;
保坍剂 0.1~0.4份;
减水剂 0.2-0.6份;
水,其中水灰比为0.3-0.4;目标孔隙率为15~25%。
3.如权利要求1所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,碎石的粒径为10-19mm;
所述的硅粉的纯度不低于94%;
粉煤灰等级为二级;
所述的沙子为中粗河沙;
所述的保坍剂为东方雨虹聚羧酸系CR-P102系列保坍剂;
减水剂为聚羧酸系减水剂。
4.如权利要求1所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,当坡面坡度大于70度,水泥增强碱性改良复合种植土,包括以下重量份的成分:
沙壤土100份;水泥4-5份;硅粉2-2.5份;石膏粉2-2.5份;粘合剂0.4-0.5份;有机质9-10份;植物种子1-4份;绿化添加剂B3-4份。
5.如权利要求1所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,所述的水泥为普通硅酸盐水泥;
沙壤土的含水率为5%-10%,有机质的含水率不大于15%;
所述的有机质为植物纤维;所述的有机质经腐熟发酵处理;
所述的硅粉为纯度≧94%;
所述的粘合剂为聚丙烯酰胺类粘合剂;
所述的植物种子为狗牙根、黑麦草、高羊茅、刺槐中的至少一种;
所述的保水剂为聚丙烯酰胺。
6.如权利要求1~5任一项所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,孔隙混凝土基底层的强度大于或等于2MPa后再填充碱性改良营养土;
孔隙混凝土基底层的厚度为60~100mm;
绿化面层厚度为20~30mm。
7.如权利要求1~5任一项所述的生态喷锚护坡方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,平整坡面;
第二步,设置截排水沟:
在坡顶和坡脚设置截排水沟;
第三步,钻孔布置锚杆:
锚杆采用Ⅱ级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m,呈梅花形布置;锚杆端部用混凝土封固;
第四步,设置钢筋网:
钢筋间距为100-200mm,钢筋为φ6-10的镀锌钢筋;
第五步,第四步整理后的坡面喷射所述的根系穿透孔隙混凝土,厚度为60-100mm;
第六步,当孔隙混凝土强度大于或等于2MPa后,在混凝土孔隙内注入所述的碱性改良营养土;
第七步,在第六步的表面喷射所述的水泥增强碱性改良复合种植土,厚度为20-30mm,形成绿化面层;
第八步,覆盖无纺布;
第九步,浇水养护。
8.一种实施权利要求1~7任一项所述的生态喷锚护坡方法的护坡结构,其特征在于,包括锚杆、通过锚杆固定在坡面上的钢筋网、覆盖所述钢筋网的孔隙混凝土基底层、以及复合在孔隙混凝土基底层表面的绿化面层;
所述的孔隙混凝土基底层具有多孔结构,且孔隙中填充有所述的碱性改良营养土;
锚杆一端插入坡体内,另一端裸露;所述锚杆裸露端封固有混凝土块;
面层覆盖有无纺布,所述的面层种植有地表植物。
9.如权利要求8所述的护坡结构,其特征在于,所述混凝土块强度为C20,厚度为50-100mm,大小为100×100mm。
10.如权利要求8所述的护坡结构,其特征在于,所述锚杆为Ⅱ级钢筋,直径为16-32mm,间距为1-5m;锚杆呈梅花形布置。
11.如权利要求8所述的护坡结构,其特征在于,编制钢筋网的钢筋间距为100-200mm;所述钢筋为φ6-10的镀锌钢筋。
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