CN108560570A - 一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面及其施工方法 - Google Patents

一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，包括粘性土边坡、胶结于粘性土边坡坡面和坡底的砂石保护层、以及从粘性土边坡坡面长出穿过砂石保护层的植被。同时还公开了该护面的施工方法。本发明的砂石保护层、粘土、植被形成一个整体，从而形成一种高排水性、强固土能力的生态边坡，与混凝土等边坡护面结构相比，生态环保，施工期短，造价较低；与植物护坡相比，砂石保护层具有一定的抗冲刷性，且排水性更好，抵御恶劣环境的能力更强，此外，还解决了微生物胶结技术难以在粘土质边坡应用的问题，施工工艺简单，质量可控。

Description

一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面及其施工方法，属于斜坡护理技术领域。
背景技术
护坡是各个工程领域一项十分重要的工程。常见的护坡方式有工程护坡、植物护坡两大类。工程护坡包括砌石护坡、抛石护坡、混凝土护坡等，这种护坡方式虽然可靠性较高，适应性强，但成本高，工期长，且对原料要求较高。植物护坡是通过种植植物，利用植物与岩、土体的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。但依靠植物对坡面的保护有时很难抵挡强降水、水流的冲刷，且排水性较弱。
利用微生物胶结作用护坡是近些年来兴起的一种新型护坡方式，可将胶结液喷洒在斜坡表面，胶结后可大幅提高斜坡抗冲刷性。但这种方法仅适合于砂土质边坡，由于粘土质边坡土颗粒较小，渗透性较差，胶结液很难渗透到斜坡内部，形成的保护层效果不佳。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面及其施工方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，包括粘性土边坡、胶结于粘性土边坡坡面和坡底的砂石保护层、以及从粘性土边坡坡面长出穿过砂石保护层的植被。
粘性土边坡坡底的砂石保护层内设置有集液管，集液管沿粘性土边坡的长度方向设置，集液管上连有若干排液管，排液管的排液口伸出粘性土边坡坡底的砂石保护层端面。
还包括纵向土工板，纵向土工板沿粘性土边坡的长度方向设置，嵌入粘性土边坡坡底，并且内侧面与坡底的砂石保护层端面贴靠，纵向土工板上开有穿排液管的通孔。
还包括若干横向土工板，横向土工板沿粘性土边坡的宽度方向设置，横向土工板底端穿过坡面的砂石保护层嵌入粘性土边坡坡面，横向土工板顶边高于坡面的砂石保护层顶面。
砂与碎石混合，通过胶结液胶结形成砂石保护层。
一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，包括以下步骤，
将植被种子与粘土的混合物，播洒在粘性土边坡坡面上，然后铺上一层粘土层，并适当压实后浇水；
将砂与碎石混合物铺设在粘性土边坡坡面和坡底，在粘性土边坡坡底的砂与碎石混合物内埋设集液管和排液管；
浇水养护，使植被生长穿出坡面的砂与碎石混合物；
配置胶结液；
周期循环灌溉胶结液，一个周期结束后，监测砂石保护层的粘合程度，若贯入阻力不低于设计值，则停止周期循环灌溉。
停止胶结液灌溉后，用清水对砂石保护层进行灌溉，清除残留在砂石保护层中的胶结液。
胶结液灌溉的过程为，在粘性土边坡坡顶设置灌溉漕和流量控制仪，流量控制仪连接灌溉漕，胶结液通过流量控制仪流入灌溉槽，灌溉槽内的胶结液溢出，实现灌溉，未反应的胶结液流入集液管，通过排液管被电泵送入流量控制仪。
注入未反应的胶结液时，对流量控制仪中的胶结液浓度进行监测，及时补充胶结液中的成分。
在铺设砂与碎石混合物之前，将纵向土工板嵌入粘性土边坡坡底，横向土工板嵌入粘性土边坡坡面。
本发明所达到的有益效果：本发明的砂石保护层、粘土、植被形成一个整体，从而形成一种高排水性、强固土能力的生态边坡，与混凝土等边坡护面结构相比，生态环保，施工期短，造价较低；与植物护坡相比，砂石保护层具有一定的抗冲刷性，且排水性更好，抵御恶劣环境的能力更强，此外，还解决了微生物胶结技术难以在粘土质边坡应用的问题，施工工艺简单，质量可控。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
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所示，一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，包括粘性土边坡1、胶结于粘性土边坡1坡面和坡底的砂石保护层2、以及从粘性土边坡1坡面长出穿过砂石保护层2的植被。
植被为常见的草5。
砂石保护层2为砂与碎石混合物通过胶结液10胶结形成，坡面砂石保护层2厚度为1 cm ~2cm，坡底砂石保护层2厚度为5 cm ~8cm；砂的粒径范围为0.05mm~1mm，其中0.5mm~1mm砂不少于60%；碎石粒径范围为1mm~10mm，其中1mm~5mm碎石不少于60%；二者根据设计要求按照一定比例混合，构成具有一定级配的砂石混合物，并且满足以下要求：堆积密度不能超过1.5×103 kg/m3，孔隙率不能低于0.5，以保证草5能从孔隙中穿过生长；渗透系数不能低于1.5×10-2 cm/s，以保证本身的排水性。
胶结液10是在微生物培养基中加入一定浓度的CaCl2溶液、尿素后形成的混合溶液；微生物一般为巴氏芽孢杆菌，可将尿素水解生成CO3 2-，其与溶液中Ca2+生成具有胶结性质的CaCO3沉淀；培养基一般由酵母、尿素、NaCl、MnCl2·4H2O、NiCl2·6H2O等按照一定浓度与比例混合，高温灭菌后接种微生物并在30度~35度恒温培养箱中振荡培养不少于24小时，达到足够活性后方可加入CaCl2溶液、尿素，形成胶结液10。胶结液10浓度要适宜，其中CaCl2溶液、尿素溶液浓度不高于0.3mol/L，以减少胶结溶液中盐离子对草5的影响。
为了保证护面的排水性以及便于在施工时收集未反应胶结液10，粘性土边坡1坡底的砂石保护层2内设置有集液管4，集液管4由反滤层材料组成，管径为3cm~4cm，集液管4沿粘性土边坡1的长度方向设置，集液管4上连有若干排液管12，排液管12的排液口伸出粘性土边坡1坡底的砂石保护层2端面。
为了束缚砂石保护层2，在粘性土边坡1坡底嵌纵向土工板11，纵向土工板11与坡面底边之间的距离为20 cm ~40cm，纵向土工板11沿粘性土边坡1的长度方向设置，纵向土工板11内侧面与坡底的砂石保护层2端面贴靠，纵向土工板11的顶边与坡底的砂石保护层2顶面同高，纵向土工板11上开有穿排液管12的通孔。
为了保证胶结液10灌溉时的均匀性，设置若干沿粘性土边坡1宽度方向的横向土工板6，横向土工板6长度与粘性土边坡1宽度一致，横向土工板6底端穿过坡面的砂石保护层2嵌入粘性土边坡1坡面，横向土工板6顶边高于坡面的砂石保护层2顶面，约1cm~2cm，相邻横向土工板6之间的距离约为2m~3m。
上述护面的施工方法，包括以下步骤：
步骤1，将草籽与粘土的混合物，播洒在粘性土边坡1坡面上，以20 g/m2~25g/m2为播洒标准，然后铺上一层粘土层3，并适当压实后浇水。
铺上的粘土厚度为1cm，压实度介于50%~80%，该层粘土既要保证草籽发芽时能够穿过，又要起到阻止胶结液10往下渗透的作用，减小对草5生长的影响。
步骤2，将纵向土工板11嵌入粘性土边坡1坡底，并开穿排液管12的通孔，横向土工板6嵌入粘性土边坡1坡面。
步骤3，将砂与碎石按照设计要求混合，将砂与碎石混合物铺设在粘性土边坡1坡面和坡底，铺设过程中严格控制其厚度的均一性，同时使其与土工板之间满足渗透性、堆积密度、孔隙率等要求，在粘性土边坡1坡底的砂与碎石混合物内埋设集液管4和排液管12，排液管12端部从通孔伸出。
步骤4，浇水养护，使草5生长穿出坡面的砂与碎石混合物。
每隔1~2天通过喷洒浇水一次，喷洒要低速均匀进行，避免砂被冲走；草5在生长过程中会引起砂与碎石混合物表面凹凸不平，要及时采取措施将其整平，直到大部分草5穿过的高度不小于10cm。
步骤5，配置胶结液10。
步骤6，周期循环灌溉胶结液10，一个周期结束后，监测砂石保护层2的粘合程度，若贯入阻力不低于设计值（如：200kPa），则停止周期循环灌溉。
在胶结液10灌溉之前，在粘性土边坡1坡顶设置灌溉漕8和流量控制仪9，流量控制仪9连接灌溉漕8，配置好的胶结液10灌入流量控制仪9，胶结液10通过流量控制仪9流入灌溉槽，灌溉槽内的胶结液10均匀溢出，实现灌溉，未反应的胶结液10流入集液管4，通过排液管12被电泵7送入流量控制仪9。注入未反应的胶结液时，利用钙离子浓度测定仪测量Ca2+浓度，利用电导率仪测量细菌活性，及时补充新的细菌和CaCl2溶液、尿素溶液使胶结液10浓度满足设计要求。
胶结液10灌溉过程要避免在阳光剧烈的时间段进行，以减少胶结液10挥发；要避免在雨天进行，防止胶结液10被过度稀释；要避免在温度低于15度的环境下进行，防止低温抑制细菌活性，降低胶结效果。
以3天为一个周期，每天灌溉不小于6小时，静置不少于18小时，在灌溉过程中要及时观察草5的生长状况，若长势未受影响，可适当缩短静置时间。
步骤8，用清水对砂石保护层2进行灌溉，清除残留在砂石保护层2中的胶结液10，减少其对草5生长的影响。
步骤9，清洗后静置不小于5天，若草5长势良好，且与粘土、砂石保护层2形成一个整体，撤离胶结液10灌溉所用装置。
本发明的砂石保护层2、粘土、植被形成一个整体，从而形成一种高排水性、强固土能力的生态边坡，与混凝土等边坡护面结构相比，生态环保，施工期短，造价较低；与植物护坡相比，砂石保护层2具有一定的抗冲刷性，且排水性更好，抵御恶劣环境的能力更强，此外，还解决了微生物胶结技术难以在粘土质边坡应用的问题，施工工艺简单，质量可控。
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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，其特征在于：包括粘性土边坡、胶结于粘性土边坡坡面和坡底的砂石保护层、以及从粘性土边坡坡面长出穿过砂石保护层的植被。
2.根据权利要求1所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，其特征在于：粘性土边坡坡底的砂石保护层内设置有集液管，集液管沿粘性土边坡的长度方向设置，集液管上连有若干排液管，排液管的排液口伸出粘性土边坡坡底的砂石保护层端面。
3.根据权利要求2所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，其特征在于：还包括纵向土工板，纵向土工板沿粘性土边坡的长度方向设置，嵌入粘性土边坡坡底，并且内侧面与坡底的砂石保护层端面贴靠，纵向土工板上开有穿排液管的通孔。
4.根据权利要求1所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，其特征在于：还包括若干横向土工板，横向土工板沿粘性土边坡的宽度方向设置，横向土工板底端穿过坡面的砂石保护层嵌入粘性土边坡坡面，横向土工板顶边高于坡面的砂石保护层顶面。
5.根据权利要求1所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面，其特征在于：砂与碎石混合，通过胶结液胶结形成砂石保护层。
6.一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
将植被种子与粘土的混合物，播洒在粘性土边坡坡面上，然后铺上一层粘土层，并适当压实后浇水；
将砂与碎石混合物铺设在粘性土边坡坡面和坡底，在粘性土边坡坡底的砂与碎石混合物内埋设集液管和排液管；
浇水养护，使植被生长穿出坡面的砂与碎石混合物；
配置胶结液；
周期循环灌溉胶结液，一个周期结束后，监测砂石保护层的粘合程度，若贯入阻力不低于设计值，则停止周期循环灌溉。
7.根据权利要求6所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，其特征在于：停止胶结液灌溉后，用清水对砂石保护层进行灌溉，清除残留在砂石保护层中的胶结液。
8.根据权利要求6所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，其特征在于：在粘性土边坡坡顶设置灌溉漕和流量控制仪，流量控制仪连接灌溉漕，胶结液通过流量控制仪流入灌溉槽，灌溉槽内的胶结液溢出，实现灌溉，未反应的胶结液流入集液管，通过排液管被电泵送入流量控制仪。
9.根据权利要求8所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，其特征在于：注入未反应的胶结液时，对流量控制仪中的胶结液浓度进行监测，及时补充胶结液中的成分。
10.根据权利要求6所述的一种粘性土边坡耐冲刷透水生态护面的施工方法，其特征在于：在铺设砂与碎石混合物之前，将纵向土工板嵌入粘性土边坡坡底，横向土工板嵌入粘性土边坡坡面。
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