CN109763504A - 一种边坡生态加固及绿化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种边坡生态加固及绿化方法，在边坡表面铺设防护管网，所述防护管网由若干带中心通孔与排液孔的植物纤维管交错构成；本发明利用可降解材质的植物纤维管作为防护管网的主体，防护管网除了为中期的混合土提供足够的固持力，防止混合土流失，还为前期微生物的生长提供营养输送通道，又可以为后期的植物生长输送水与养分，覆盖混合土之后，被混合土覆盖的防护管网逐渐分解，为供植物生长提供养料，促进植物生长，待植物成活后，防护管网刚好或者快要完全分解，防护管网无需取出，方便又环保，非常适合坡度又高又陡的矿山露天采场。

Description

一种边坡生态加固及绿化方法

技术领域

本发明涉及边坡加固技术领域，尤其是一种边坡生态加固及绿化方法。

背景技术

边坡是设置在路基其他低地势位置两侧的具有一定坡度的坡面。交通运输建设的道路工程中经常会在在路基两侧形成边坡。为了保证人员的安全，防止边坡滑坡，一般都需要对边坡进行加固，现有的边坡加固方法一般采用浇筑混凝土和/或种植绿植的方式进行加固，对于高度较低的公路或铁路边坡，浇筑混凝土配合绿植的方式对边坡进行加固尚能适用，边坡绿化处理在公路铁路边坡也应用较广，且取得了良好的成果。另外，露天开采矿山会对地表植被产生毁灭性破坏，随着矿石的开采，会形成露天采场边坡，边坡表面裸露，无植被生长，对环境影响很大，且在雨水的侵蚀下容易产生滑坡等自然灾害。目前，大多数矿山企业对露天采场边坡没有采用系统性的治理方案，很少有矿山企业对露天采场边坡进行植被绿化等护坡处理。

对于矿山工程的露天采场边坡，其高度可达200米以上，混凝土浇筑一方面施工不便，另一方面工期长，人力物力耗费大，且不环保，不可取；再者，露天采场边坡一般较高且较陡，边坡表面很难聚集水分与植物生长所需的养分，植以难以存活，因此需要采用新技术对在高陡边坡上生长的植物提供水分与养分，来促进生长。

由于绿植前期没有扎根存活，需要在植被层的上层和/或下层铺设防护网，比较典型的如中国专利201810190098.X公开的一种免喷播的边坡防护网垫，其包括五层结构，从上往下依次为第一网格层、导流层、植被层、可降解棉网层和第二网格层，五层结构通过若干紧固线穿梭固定成一体式结构，其提出第一网格层、导流层和第二网格层均采用塑料，塑料不能降解，不环保。另有中国专利201810745752.9公开了一种用于公路边坡生态防护的植物纤维毯，该方案包括自下而上依次设置的下定型网、混合纤维层、承载膜层、植生层、纤维覆盖层和上定型网，也为一体式结构，虽然其混合纤维层、承载膜层与纤维覆盖层均为可降解的植物纤维，但其作为承担固定作用的主要部件的上定型网与下定型网均为PP网，不能降解，也不够环保。另有中国专利201811203736.3公开了一种利于边坡植物生长的生态护坡方法，该方案提出先在边坡顶部将无纺布埋入土中，再在无纺布上铺设由棕榈树皮编织成的植草网格，再在植草网格上回填园土，之后在园土上播种草种，虽然该方案中的棕榈树皮编织网格可以分解，无纺布也较易降解，但无纺布与棕榈树皮编织网格柔软性大，对园土的护力不够，园土易流失，较难确保植物成活。

露天采场边坡表面一般是裸露的岩石，且在爆破开采方式作用下边坡内部产生很多微裂缝，在雨水侵入作用下，裂缝容易发育，最终影响边坡整体的稳定性。需要采用一种技术将裂缝愈合，避免进一步发育。微生物岩土技术是目前岩土工程最具革新性的技术领域之一，这一技术创造性地利用了丰富的天然无毒害微生物资源改造岩土微观与组成，进而提高其工程力学性质，包括强度、刚度和渗透性等。微生物岩土技术可应用于岩土体加固、大坝及土中构筑物防渗堵漏、砂土液化防治、混凝土裂缝修复等多领域。

目前采用微生物岩土工程技术主要是MICP(microbial induced carbonateprecipitation)即微生物诱导碳酸钙结晶技术，其基本原理是尿素在微生物新陈代谢产物脲酶的催化下，发生水解生成碳酸根离子，碳酸根离子与体系中游离的钙离子发生反应生成具有胶凝作用的碳酸钙沉淀。胶凝沉淀不仅可以填充孔隙，还可将砂粒粘结，从而改善岩土体的力学性能。如中国专利201710815243.4公开的一种堆积体边坡微生物加固方法，但该方案提出利用微生物的沉积作用对边坡进行加固，但该方案后期需要对其微生物营养液混合液的注入管进行注入混凝土砂浆的操作，一是操作麻烦，二是混凝土不能降解，不环保。

因此，现有技术中需要一种环保、能对植土提供足够的护持力且操作简便的方案，来解决这些问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种边坡生态加固及绿化方法，以解决背景技术中提出的问题。

一种边坡生态加固及绿化方法，包括以下步骤：

1)在边坡表面铺设防护管网，所述防护管网由若干带中心通孔的植物纤维管交错构成，所述植物纤维管管壁上设有从外界通入中心通孔的排液孔。

2)通过所述防护管网对边坡表面输送微生物与微生物营养液的混合液，微生物与微生物营养液经植物纤维管管壁上的排液孔到达边坡表面，混合液通过边坡表面的裂缝与节理面流入到更深的边坡内部，待边坡表面裂缝与节理面灌满混合液后停止输送混合液。

3)待微生物将边坡表面裂缝粘结愈合之后，将已配置好的含有植物种子和植物生长所需营养成分的混合土，铺在边坡表面，使混合土部分或全部覆盖所述护防护管网。

4)通过所述防护管网对所述混合土输送灌溉水或营养液。

进一步的，所述植物纤维管内径为4～10mm，植物纤维管外径为8～18mm，所述植物纤维管垂直交错设置。

所述步骤3)中，混合土的铺设厚度为2～3cm，可将所述防护管网掩埋。

所述植物纤维管外壁上的排液孔沿植物纤维管的径向方向设置，所述植物纤维管为木管。

优选的，所述植物纤维管材质可由木质纤维、竹质纤维、甘蔗渣、麦杆、稻草或其他草本植物中的一种或几种，经粉碎后混合粘结压制而成。

进一步的，所述植物纤维管包括横向输送管与纵向输送管，所述防护管网包括若干横向输送管及若干与横向输送管交错固定在一起的纵向输送管，所述排液孔设置在横向输送管上，所述防护管网还包括横向设置的位于各横向输送管上方的给液管，每一根所述纵向输送管的上末端与所述给液管连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的另一端与之连通，且各横向输送管所连通的纵向输送管均不同，通过对位于防护管网顶端的给液管输送混合液、营养液或灌溉水，混合液、营养液或灌溉水便可到达边坡坡面的各个地方。

进一步的，所述横向输送管通过T型管接头与纵向输送管的在下末端连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的在下末端与之连通，所述横向输送管连通纵向输送管的位置，以及给液管连通纵向输送管的位置均设置为分段式结构，分段位置处设置有T型管接头，横向输送管与纵向输送管，以及纵向输送管与给液管均通过T型管接头连通；所述T型管接头的材质为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

或者，所述横向输送管与纵向输送管通过连通短管连通，连通短管外径小于横向输送管与纵向输送管，横向输送管与纵向输送管上设有与连通短管末端匹配的连接孔，连通短管两端分别卡入横向输送管与纵向输送管上设置的连接孔而实现横向输送管与纵向输送管的连通。

进一步的，所述防护管网还包括纵向连接杆，所述纵向连接杆与所述横向输送管交错连接，部分所述纵向连接杆作为所述纵向输送管的延伸部件，于横向输送管与纵向输送管的连通位置向下延伸并与下方的各横向输送管交错固定连接；所述纵向连接杆的材质为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

所述T型管接头、纵向连接杆及给液管的材质均可为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

进一步的，所述横向输送管与纵向输送管的交错连接处，以及横向输送管与纵向连接杆的交错连接处均通过植物纤维编织条捆扎固定。

进一步的，所述防护管网通过锚固构件固定在坡面上，所述锚固构件优选木桩。

进一步的，所述木桩呈L形结构，L形结构的木桩一端扎入边坡坡面，另一端钩住横向输送管的管体。

进一步的，沿着所述横向输送管的轴向方向，每隔10～50cm的间距分布有一组所述排液孔。每一组所述排液孔为在同一径向平面中的3～5个，同一径向平面中的3～5个排液孔的一端均与植物纤维管的中心通孔相通，另一端均通向植物纤维管朝向边坡坡面的一侧，排液孔的入口避开植物纤维管内壁的底部位置，排液孔的出口避开植物纤维管外壁的顶部位置，这样可以使得植物纤维管中的液体可均匀的输送到植物纤维管中的各处，确保液体较均匀的输送到每个地方，且又不会造成排液孔及植物纤维管的堵塞。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明利用可降解材质的植物纤维管作为防护管网的主体，防护管网由横向输送管与纵向输送管交错构成，防护管网除了为中期的混合土提供足够的固持力，防止混合土流失，还为前期微生物的生长提供营养输送通道，又可以为后期的植物生长输送水与养分，覆盖混合土之后，被混合土覆盖的防护管网逐渐分解，为供植物生长提供养料，促进植物生长，待植物成活后，防护管网刚好或者快要完全分解，防护管网无需取出，方便又环保。

本发明通过合理的设置防护管网的结构，合理的布置横向输送管与纵向输送管，输送液体时只需在防护管网顶部的给液管注入液体，液体便可较均匀的流至边坡坡面的各处，边坡维护工作非常方便快捷，大大的减轻了边坡加固的工作量，节省人力物力。

本发明采用了微生物与植物两种物种对边坡进行加固和绿化，该边坡加固方法对环境没有任何破坏，且微生物能够加固边坡与植物能够绿化边坡，很好的体现了两种物种的联合作用，非常适合坡度又高又陡的矿山露天采场。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的边坡侧面结构视图；

图2是本发明优选实施例的防护管网主视图；

图3是本发明优选实施例的植物纤维管(横向输送管)的主视图(排液孔朝上放置)；

图4是本发明优选实施例的植物纤维管设有排液孔位置处的横截面视图；

图5是本发明优选实施例的横向输送管与纵向输送管通过连通短管连通的结构示意图。

图中：1-边坡，2-防护管网，20-植物纤维管，201-排液孔，202-中心通孔，21-横向输送管，22-纵向输送管，23-给液管，24纵向连接杆，25-连通短管，3-木桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1～4的一种边坡生态加固及绿化方法，包括以下步骤：

1)在边坡1的表面铺设防护管网2，所述防护管网由若干平行设置的带中心通孔的植物纤维管20垂直交错构成，所述植物纤维管管壁上设有从外界通入中心通孔202的排液孔201。

2)通过所述防护管网对边坡表面输送微生物与微生物营养液的混合液，微生物与微生物营养液经植物纤维管管壁上的排液孔到达边坡表面，混合液通过边坡表面的裂缝与节理面流入到更深的边坡内部，待边坡表面裂缝与节理面灌满混合液后停止输送混合液。

3)待微生物将边坡表面裂缝粘结愈合之后，将已配置好的含有植物种子和植物生长所需营养成分的混合土，铺在边坡表面，使混合土部分或全部覆盖所述护防护管网。

4)通过所述防护管网对所述混合土输送灌溉水或营养液。

本实施例中，所述植物纤维管的内径为6mm，植物纤维管的外径为10mm。

所述步骤3)中，混合土的铺设厚度为2.5cm，可将所述防护管网掩埋。

参见图4，本实施例中，所述植物纤维管外壁上的排液孔沿植物纤维管的径向方向设置。

本实施例中，所述植物纤维管材质为木管，植物纤维管材质由木质纤维经粘结压制而成。

参见图2，本实施例中，所述防护管网呈“井”字形，所述植物纤维管包括若干平行的横向输送管21与若干平行的纵向输送管22，横向输送管与纵向输送管垂直交错固定在一起，所述排液孔201设置在横向输送管上，所述纵向输送管上不设置排液孔，所述防护管网还包括横向设置的位于各横向输送管上方的给液管23，每一根所述纵向输送管的上末端与所述给液管连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的另一端与之连通，且各横向输送管所连通的纵向输送管均不同，通过对位于防护管网顶端的给液管输送混合液、营养液或灌溉水，混合液、营养液或灌溉水便可到达边坡坡面的各个地方。

参见图5，横向输送管与纵向输送管通过连通短管25连通，连通短管外径小于横向输送管与纵向输送管，横向输送管与纵向输送管上设有与连通短管末端匹配的连接孔，连通短管两端分别卡入横向输送管与纵向输送管上设置的连接孔而实现横向输送管与纵向输送管的连通。

当然，横向输送管通过T型管接头与纵向输送管的在下末端连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的在下末端与之连通，所述横向输送管连通纵向输送管的位置，以及给液管连通纵向输送管的位置均设置为分段式结构，分段位置处设置有T型管接头，横向输送管与纵向输送管，以及纵向输送管与给液管均通过T型管接头连通。

参见图2，本实施例中，所述防护管网还包括纵向连接杆24，所述纵向连接杆与所述横向输送管交错连接，用于形成防护管网的井字形结构，部分所述纵向连接杆作为所述纵向输送管的延伸部件，于横向输送管与纵向输送管的连通位置向下延伸并与下方的各横向输送管交错连接。

所述T型管接头、纵向连接杆及给液管的材质均可为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

参见图2，本实施例中，所述防护管网通过锚固构件固定在坡面上，所述锚固构件为木桩3。所述木桩呈L形结构，L形结构的木桩一端扎入边坡坡面，另一端钩住横向输送管的管体。本实施例中，每一个横向输送管与纵向输送管或纵向连接杆的交错位置处均设置有两个L形的木桩，两个木桩外露于边坡外的一端相互交叉并将横向输送管与纵向输送管之间的相对位置固定，或将横向输送管与纵向连接杆之间的相对位置固定。每一个横向输送管与纵向输送管或纵向连接杆的交错位置处的交叉设置的L形木桩，可将植物纤维编织条的捆扎步骤省去。木桩依据边坡角，边坡稳定性等情况选择木桩的粗细大小，木桩不仅能够固定木质管道使木质管道相互连接在一起构成一个网状加固结构，对边坡进行加固；还能够起到锚固边坡的作用，即起到锚杆的作用。

参见图3，沿着所述横向输送管的轴向方向，每隔30cm的间距分布有一组所述排液孔，每一组所述排液孔为在同一径向平面中的5个。

参见图4，每一组所述排液孔为在同一径向平面中的4个，同一径向平面中的4个排液孔的一端均与植物纤维管的中心通孔相通，另一端均通向植物纤维管朝向边坡坡面的一侧，4个排液孔的入口均靠植物纤维管内壁的上部位置，4个排液孔的出口均靠植物纤维管外壁的下部位置，这样可以使得植物纤维管中的液体可均匀的输送到植物纤维管中的各处，确保液体较均匀的输送到每个地方。

本发明的主要实施过程及原理大致如下：

1、在已经闭坑矿的露天采场边坡表面铺设井字形的防护管网，木质输送管(即植物纤维管)的内径5mm左右，外径10mm左右。该管在前期主要是承担输送微生物与营养液的混合液，后期主要承担输送植物所需的水分与营养液。该木质输送管长时间在土体中，会慢慢腐蚀分解转变成植物所需的无机盐等营养成分，会被植物重新吸收，比传统的PVC塑料管更具有环境友好的特性。利用该管交错构成网状井字形输送管网(即防护管网)在边坡的坡顶给液管上预留有一个或两个输送口，主要是通过输送口输送液体。在横向输送管上按一定的距离例如5-10cm钻一圈的排液孔，以便各种液体能够顺利的流出输送管到达边坡表面。当然，各横向输送管与纵向输送管的长度可根据边坡的高度适当设置，如单根长度可为2～3米，便于运输，若坡面起伏不平，可设置短一点，在坡面的起伏处可设置可降解材质的连接弯头，目的是为了能够使输送管能够按照边坡表面的起伏铺设，更能够适应具体的边坡高低起伏的表面。输送管因为编制成网状井字形输送系统，并用木桩固定在坡面上，在一定程度上能够加固边坡，提高边坡的稳定性，预防边坡表面碎石滑落，防止矿山开采的人与机器受到伤害。

2、在边坡表面铺设完木质井字形输送管网后，开始从边坡坡顶通过给液管输送微生物与营养液的混合液，混合液通过输送管到达边坡的每一处，又通过输送管的排液孔到达边坡表面。因为边坡的表面有很多裂缝和节理面，混合液通过裂缝与节理面流入到更深的边坡内部，待边坡表面裂缝与节理面灌满混合液后停止输送混合液。微生物矿化作用对裂隙进行自动愈合，并对边坡进行加固。通过木质输送管向特定微生物提供诸如尿素等营养物质以及钙盐溶液，利用微生物所产生脲酶的催化作用，分解营养物质产生碳酸根离子，并与周围环境中的钙离子结合生成碳酸钙晶体，逐渐固化并粘结裂隙，从而达到边坡表面裂隙自动愈合，并增强了边坡岩体的强度和整体性的目的，最终提高了边坡的稳定性。

3、停止对边坡表面裂隙灌满混合液后，将已配置好含有植物生长所需营养成分和植物种子的混合土，铺在边坡表面，铺设厚度2-3cm，且能够掩埋铺设的木质输送管。植物种子要根据边坡岩体的情况来选择，例如：有赖草种子、多花木兰种子、波斯菊种子、高羊茅种子、黑麦草种子等。所述植物均属于生长较快的品种，能够保证在木质管道被腐蚀之前能够生长到对边坡起到固定作用。生长较快的品种，所需营养成分较多，因此从根部对其进行提供水分与营养成分有很大的益处。能够保证植物成活并快速的生长。

4、在边坡表面植物种子及其生长所需的土体铺设完成后，通过前期铺设的木质输送管对混合土进行少量水的输送，避免大量的水形成水流带走了铺设的土体。在植物整个生长过程中遇到干旱天气，植物缺水的情况，即可通过输送管给植物的根系提供水分。该方法操作简单方便，能够避免从植物上方对植物进行喷水作业(因为在边坡上很难进行喷水作业)；从植物根部提供水分，能够很大程度上节约用水；通过管道给植物提供水分，能够通过水表监测浇灌多少水量，能够科学的给植物提供水分，有利于植物的生长。在边坡上种植物，尤其根系发达的植物，能够提高岩土体的抗剪能力，提高破碎岩土体的整体性，提高岩土体强度；由于植物的存在能够防止在暴雨季节雨水浸入深部的岩土体中，影响岩土体整体性。能够有效预防滑坡的产生。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在边坡(1)表面铺设防护管网(2)，所述防护管网由若干带中心通孔(202)的植物纤维管(20)交错构成，所述植物纤维管管壁上设有从外界通入中心通孔的排液孔(201)；

2)通过所述防护管网对边坡表面输送微生物与微生物营养液的混合液，微生物与微生物营养液经植物纤维管管壁上的排液孔到达边坡表面，混合液通过边坡表面的裂缝与节理面流入到更深的边坡内部，待边坡表面裂缝与节理面灌满混合液后停止输送混合液；

3)待微生物将边坡表面裂缝粘结愈合之后，将已配置好的含有植物种子和植物生长所需营养成分的混合土，铺在边坡表面，使混合土部分或全部覆盖所述护防护管网；

4)通过所述防护管网对所述混合土输送灌溉水或营养液。

2.根据权利要求1所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述植物纤维管内径为4～10mm，植物纤维管外径为8～18mm，所述植物纤维管(20)垂直交错设置，所述步骤3)中，混合土的铺设厚度为2～3cm。

3.根据权利要求1所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述植物纤维管外壁上的排液孔沿植物纤维管的径向方向设置，所述植物纤维管为木管。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述植物纤维管包括横向输送管(21)与纵向输送管(22)，所述防护管网包括若干横向输送管及若干与横向输送管交错固定在一起的纵向输送管，所述排液孔设置在横向输送管上，所述防护管网还包括横向设置的位于各横向输送管上方的给液管(23)，每一根所述纵向输送管的上末端与所述给液管连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的另一端与之连通，且各横向输送管所连通的纵向输送管均不同；所述给液管的材质为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

5.根据权利要求4所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述横向输送管通过T型管接头与纵向输送管的在下末端连通，每一根横向输送管都至少有一根纵向输送管的在下末端与之连通，所述横向输送管连通纵向输送管的位置，以及给液管连通纵向输送管的位置均设置为分段式结构，分段位置处设置有T型管接头，横向输送管与纵向输送管，以及纵向输送管与给液管均通过T型管接头连通；所述T型管接头的材质为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

6.根据权利要求4所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述横向输送管与纵向输送管通过连通短管(25)连通，连通短管外径小于横向输送管与纵向输送管，横向输送管与纵向输送管上设有与连通短管末端匹配的连接孔，连通短管两端分别卡入横向输送管与纵向输送管上设置的连接孔而实现横向输送管与纵向输送管的连通。

7.根据权利要求5所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述防护管网还包括纵向连接杆(24)，所述纵向连接杆与所述横向输送管交错连接，部分所述纵向连接杆作为所述纵向输送管的延伸部件，于横向输送管与纵向输送管的连通位置向下延伸并与下方的各横向输送管交错固定连接；所述纵向连接杆的材质为与所述植物纤维管相同或相似的可降解材料。

8.根据权利要求7所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述横向输送管与纵向输送管的交错连接处，以及横向输送管与纵向连接杆的交错连接处均通过植物纤维编织条捆扎固定。

9.根据权利要求4所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，所述防护管网通过锚固构件固定在坡面上，所述锚固构件优选木桩(3)，所述木桩呈L形结构，L形结构的木桩一端扎入边坡坡面，另一端钩住横向输送管的管体。

10.根据权利要求4所述的一种边坡生态加固及绿化方法，其特征在于，沿着所述横向输送管的轴向方向，每隔10～50cm的间距分布有一组所述排液孔，每一组所述排液孔为在同一径向平面中的3～5个，同一径向平面中的3～5个排液孔的一端均与植物纤维管的中心通孔相通，另一端均通向植物纤维管朝向边坡坡面的一侧，排液孔的入口避开植物纤维管内壁的底部位置，排液孔的出口避开植物纤维管外壁的顶部位置。