CN110226446A - 一种高陡裸岩坡面植绿系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

一种高陡裸岩坡面植绿系统及其构建方法，包括增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层，所述的增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层自下而上依次设置。本专利通过增糙层→过度结合层→人工土壤层→保护层的紧密贴附结合，形成一个完整的植绿系统，建立起适合植物根系发育的营养层、植物生长层的水及营养供给、使岩面稳固，延长了高陡岩坡植绿系统的寿命，系统经过数年，植物根系牢固并密集地锚固于各层，起到绿化、护坡的双重作用；解决了植绿系统寿命问题，通过透水混凝土中间体使得裸岩面与人造土壤结合成为一个整体，防止了人造土壤层与植绿层滑脱，大大提高了植绿系统的服务时间。

Description

一种高陡裸岩坡面植绿系统及其构建方法

技术领域

本发明属于高陡裸岩坡面环境治理领域，具体地说是一种高陡裸岩坡面植绿系统及其构建方法。

背景技术

目前，大量废弃露天采石场、切挖山体的公路及铁路，形成大量的裸露岩石的40°—70°坡度的陡峭岩质边坡或岩壁，自然条件十分恶劣。切挖山体使边坡稳定性变得脆弱；植被生长所需的表层土和营养物质严重匮乏，岩石坡面不具备植被生长所必需的土壤环境，坡面外力侵蚀以径流侵蚀为主，治理、绿化难度很大。同时，边坡稳固性急剧降低，易发生掉块、泥石流等自然灾害，给公路、铁路运输带来诸多安全隐患，因此公路、铁路岩石边坡的绿化及植被修复显得尤为重要。露天采石场、公路、铁路边坡稳定性直接影响着基础设施的安定性与使用寿命。因此，基础设施的边坡防护成为高速公路、铁路、隧道等基础设施建设的重点问题。人们对环境的要求越来越高，植被护坡从单纯的水土保持转向水土保持、固坡与景观改善相结合。

高陡岩坡绿化常用的方法主要有人工种草、土工网植草、预制框格铺草皮、客土喷播、厚层基材喷射、三维植被网、植生袋、植被型多孔混凝土护坡等等许多新方法和工艺的应用，形成了许多具有本土化特色的人工土壤基材组成和配制方法，并在实践中得到了验证。由于岩质边坡坚硬、或裂隙发育、保水性差、坡度大、固土条件差，现有绿化方法都有一定的适用范围和局限性，在实际应用过程中存在着诸多不足。

人工种草是通过人工在坡面播撒草种的一种传统边坡植物防护措施，是最简单的植被方法，由于主要采用人力施工，多用于面积不大、边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。这种技术利用植物根系深根锚固、浅根加筋的力学效应和降低孔压、削弱溅蚀、控制径流的水文效应来固化边坡，不适用于高陡裸岩坡面。

铺草皮是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。具有施工简单、工程造价较低等特点。适用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程。但由于施工后期养护管理困难，平铺草皮易被冲走，且成活率低，工程质量往往难以保证，达不到满意的边坡防护效果。

植生带(袋)是将植物种子夹在多层无纺土工织物或天然纤维垫中，然后直接密贴在坡面进行快速绿化的方法。专利号为：CN202551646U，专利名称为：一种用于高陡边坡绿化的植生条带的专利就是采用上述方法，其适合于坡度较缓、坡表平整的土质或砂土类边坡，其优点是施工方便，缺点是对铺设施工要求高、应用范围窄、适应性差，且植生袋法造价高，存在植物根系与岩面结合不牢，植生袋自然降解后，在重力作用下出现坍塌、溜塌、下坠、脱落等现象。

液压喷播是将植物种子、肥料、纤维、稳定剂和水的混合液均匀喷射至坡面上进行绿化。适合于大面积土质或砂土类边坡。客土喷播只适用于坡度较小且平整的坡面，基层厚度有限，固土保水能力差，在强降雨条件下容易侵蚀流失；厚层基材的稳定性差、抵抗雨水的侵蚀性弱、基材养分的长效性差，且以植草为主，后期退化比较严重，水分和养分供应不足，植物生长缓慢。优点是施工效率高、施工质量可以保证、适用性广、造价低，草籽喷播均匀、发芽快、整齐一致，防护效果好。专利号为CN102696307A，名称为一种用于干旱区的绿化喷播法的专利中提供了一种“为使喷播客土与裸岩面结合，都是首先在岩面上铺设勾花网或菱形铁丝网，通过铁丝网这个中间体使客土与裸岩面结合，才能在喷播客土上进行植绿”的方法，但是通过锚杆、锚钉使铁丝网固定在陡岩面上，施工难度大，工期长，成本高。

专利号为：CN107268645B，名称为：一种客土喷播基材及公路边坡生态防护的施工方法客土喷播植生是在坡面上挂网机械喷填一定厚度适宜植物生长的土壤或基质客土和种子的边坡植物防护和绿化措施。专利号为：CN107268645B，名称为：一种客土喷播基材及公路边坡生态防护的施工方法就是采用上述方法，其特点是有广泛的适应性，多用于普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡，挂网成本高，抗冲刷性差。陡坡时，水土流失严重，尤其降雨大时易冲毁。

土工网植草是近十多年开始使用的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡植物防护措施。植物与土工网就共同对边坡起到了长期防护和绿化作用。目前，国内土工网植草护坡在公路、堤坝边坡防护工程中使用较多。缺点是施工周期长，成本高。尤其是极陡坡，施工难度更大。三维植被网只适用于坡度较缓的边坡，热塑性树脂网老化后，容易在土壤里形成二次污染。

预制框格是一种把污工防护措施与生态防护措施相结合的方法，在边坡上砌筑或装配一定形状的混凝土或土工合成材料框格，然后在框格内填土，然后在框格中种植植被。专利号为：CN106013191A，名称为：环保型植草混凝土公路护坡结构及施工方法，以及专利号为：CN207700199U，名称为：一种陡坡生态修复系统，都是采用这种方法，但这种技术框格内土壤抗洗掘性差，施工较繁琐，绿化率低，一般仅为8—20％，且植被退化严重。

挖沟(钻孔)工程是按一定平面布置在边坡上挖沟或钻孔，然后沟或孔体内填土进行绿化。专利号为：CN203327521U，专利名称：一种用于直立岩壁的绿化喷播装置的专利就是采用上述方法，适合于硬度较大的土质边坡或岩质边坡。优点是抗冲刷能力较强，缺点是施工难度大。

有机基材喷播或喷混植生是将植物种子、有机质植物生长基、水泥并加缓冲剂或合成树脂等粘结剂与水的混合物喷射并粘结在坡面，形成厚层有机质植被层。专利号为：CN203523474U，专利名称为：一种含有高分子矿物保水剂的无土草毯的专利就是采用上述方法，适合于各类岩质边坡。优点是适应性强，缺点是成本较高、随着有机质被消耗，难以保障植被长期良好生长。如《一种含有高分子矿物保水剂的无土草毯》CN203523474U。

植被型多孔混凝土护坡是在多孔混凝土的孔隙中填入种籽、保水剂、有机质和肥料等的混合物，然后浇水促使植物发芽。专利号为：CN205024695U，专利名称为：一种生态护坡草坪结构的专利就是采用上述方法，该技术的特点是结构稳定，造型美观、规整。但施工周期长、成本高。植生混凝土比重大；无机多孔材料包括沸石、高岭土、膨润土硅藻土与蛭石，孔隙小，成本高。没有保墒保肥功能；使用普通化肥作为肥料，肥效短；力学强度低；透水系数小，吸水率均小于15％；收缩率大。大规模高陡坡施工难度大。生长在多孔混凝土上的植被经常因水分、养分不足，高碱环境而干枯死亡，其应用受到严重制约。且硅酸盐水泥呈碱性，不利于植物种子的生根和发芽。喷混基材的pH值对植物生长发育的影响主要表现在土壤养分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生长和抗性大小以及植物群落的构成等几个方面。为此，需要在喷混基材中加入辅助黏结剂(如红黏土、过磷酸钙)和pH值缓冲剂，利用它们本身的酸碱性、缓冲性和红黏土的高量活性铝水解产生酸度进行pH值调节，使喷混基材的pH值由强碱性降低到中性，以便适合植物生长。

据报道，日本开发出土壤菌永久绿化法，用有效土壤菌加速岩石的土壤化进程，快速形成适应草木生存所需的土壤。但经过长期试验，岩石土壤化极其缓慢，且该方法只对粘土质岩石和碎屑沉积岩有一定效果，花岗岩、石灰岩等绝大多数岩石无法实现土壤菌永久绿化。土壤菌绿化法的人工土壤层与岩面结合较差，在高陡岩坡条件下，水土流失严重，易与岩面滑脱，极易造成滑坡、泥石流等次生地质灾害，威胁人们的生命和财产安全。

迄今国内外关于岩石边坡生态恢复的研究主要集中在新型生态材料、生态种植基质及护坡施工方法等方面，高陡裸岩坡面植绿取得了巨大进展，但仍存在下述亟待解决的问题：

1、由于重力作用，高陡裸岩坡植绿层如不能与岩壁牢固的结合，容易出现滑脱、坍塌。

2、由于岩壁陡立，降雨对坡面的冲刷强烈，水土流失严重。如没有长期养分和水的供给，易出现植株长势衰弱、缺苗、枯萎现象。

3、大规模的岩坡，需要大量的土壤作为植物的基质，不允许破坏大面积良田挖取耕作熟化土壤。需要配制人工土壤。由外源土壤与泥炭、草纤维、保水剂、粘合剂、复合肥、土壤改良剂、pH值缓冲剂、固化剂等非土壤成分共同均匀混合形成的人造土壤，较难营造出适宜植物生长的土壤层，根系在植绿层不能自由地生长，根系不易穿透，植株生长速度和根系横向盘结效果差，成坪时间长。人工合成的土壤结构改良剂不易被微生物分解。

4、根据研究，人工土壤加入的保水剂含量小于0.69％时，能增加土壤团聚体含量，能提高土壤抗冲指数和抗剪强度。水稳性团聚体含量与保水剂的用量成正相关，与保水剂的粒径大小成负相关。如过量使用保水剂会造成土壤板结，降低土壤的入渗性能。但人工土壤中加入的高吸水树脂(土壤保水剂)，经数次失水、吸水反复剧烈收缩膨胀，常使植生混凝土或人工土壤开裂、崩解。同时，保水剂一般2年内会明显衰减，使植生系统的使用寿命受到制约。

5、人工土壤喷射至坡面到植被成坪的10—20天期间，坡面几乎无植被保护，缺少了植被层的冠层缓冲、根系锚固等保护作用。以往虽然有一定人工防护措施，但在成坪期降雨甚至常规养护时，仍会发生严重坡面径流侵蚀，造成厚度仅有5—10cm的人工土壤层土壤基质大量流失，严重影响后期植被恢复。后期养护成本过高。

6、有些露天采石场、公路及铁路两侧高陡岩坡岩石坡面一般不具备植被生长所必需的土壤环境，且工程建设形成的岩石边坡坡度都较大，坡度一般都在40°以上，甚至形成直立。某些采石场的陡壁高度一般数十米，甚至70°坡面高达到270米，如此规模宏大的裸岩坡面施工难度和成本极高。

7、水稳性团聚体(WSA)指由性质稳定的胶体胶结团聚而形成的具有抵抗水破坏能力的，在水中浸泡、冲洗而不易崩解的>0.25mm的土壤团粒。土壤团聚体是土壤结构最基本的单元。不稳定团聚体在这些外界应力的作用下，产生更小的可移动的颗粒，不仅可能在土壤表面形成土壤结壳，加剧地表径流和土壤侵蚀，而且恶化土壤水热传输过程和养分保持供应过程。一般来说，粒径5—0.25mm的水稳性团聚体是评价土壤抗蚀性的重要指标。亟需提高人工土壤的水稳性团聚体含量。

高成本的绿化技术很难在高陡裸岩坡面使用推广，因此如何降低矿山岩质边坡生态恢复成本是目前亟需解决的一个问题。好的方案应该建立稳定、长期、高效的人工植物群落。结构稳定、功能完善、能够自我维持的土壤生态系统。因此，开展适用于高陡岩质边坡的植被绿化新方法和新技术的研究是必要的。

发明内容

本发明提供一种高陡裸岩坡面植绿系统，用以解决现有技术中的缺陷。

一种高陡裸岩坡面植绿系统，包括增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层，所述的增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层自下而上依次设置。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，所述的增糙层包括如下物质组成：

0.22％的P·S·A 42.5矿渣水泥，42.56％的粒径3—5mm的破碎陶粒，56.26％金矿尾矿，0.20％的木质素磺酸钙，0.76％水。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，所述的过渡结合层包括如下物质组成：

35.150％的5—50mm连续级配的磨砂陶粒，63.500％的金矿尾矿，0.320％的P·S·A 42.5矿渣水泥，0.350％的秸秆纤维，0.050％的木质素磺酸钙，0.130％水，0.300％的过磷酸钙粉料，0.049％的硫酸亚铁，0.001％的生根剂，0.150％的甲酸钙。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，所述的人工土壤层包括如下物质组成：

79.350％的腐熟的人造土壤，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，0.150％的木质素磺酸钙，19.454％的磨砂陶粒，0.300％的过磷酸钙粉，0.050％的硫酸亚铁，0.006％的生根剂，0.100％钙基膨润土，0.450％的水。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，所述的保护层包括如下物质组成：

60.60％的金矿尾矿，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，29.00％的磨砂陶粒，0.06％的0.5—3mm粒径的未吸水的SAP保水剂，4.80％的秸秆颗粒，5.40％的水。

一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，包括如下步骤：

步骤一：清理、整平裸岩面，清除坡面松散物，对坡面较大坑穴进行回填处理，破碎地段，需要施工锚杆加固岩坡，并用高压水枪清洗裸岩面；

步骤二：构建增糙层：将P·S·A42.5矿渣水泥、粒径3—5mm的破碎陶粒、金矿尾矿、木质素磺酸钙、和水强制式搅拌成均匀砂浆，喷播在裸岩面上，喷播厚度10mm—30mm；

步骤三：构建过渡结合层：将5—50mm连续级配的磨砂陶粒、金矿尾矿、P·S·A42.5矿渣水泥、秸秆纤维、木质素磺酸钙、水、过磷酸钙粉料、硫酸亚铁、生根剂、甲酸钙混合强制式搅拌均匀成砂浆，喷播到增糙层上，喷播厚度30—60mm，过渡结合层为透水混凝土，是水分兼根系养分供应层，该层表面喷播成乳突状，砂浆pH值控制在6.8—7.5之间，喷播完成后，喷水常规养护7天，即可进行后续的人工土壤层喷播；

步骤四：构建人工土壤层喷播：向腐熟的人造土壤加入P·S·A 42.5矿渣水泥、木质素磺酸钙、磨砂陶粒、过磷酸钙粉、硫酸亚铁、生根剂、钙基膨润土和水混合，强制式搅拌均匀；本层喷播厚度为120-150mm，需分三次喷播完成，每次喷播厚度40—55mm。该层表面喷播成乳突状；

步骤五：构建植物种子层：人工土壤层的喷播材料另加入10％的3—15mm连续级配磨砂陶粒、0.15％的木质素磺酸钙以及15—25g/m²的植物种子强制式搅拌均匀，喷播厚度20—30mm；

步骤六：构建保护层：喷播厚度2—5mm，材料混合前需对SAP保水剂预喷水搅均，边搅拌边喷水，喷水量约为SAP吸水能力的85％。然后用金矿尾矿、P·S·A 42.5矿渣水泥、磨砂陶粒、0.5—3mm粒径的SAP保水剂、秸秆颗粒混合强制式搅拌成为透水混凝土；水灰比0.36，且不含SAP的吸水，喷播厚度2—5mm。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，陶粒的处理包括如下步骤：

步骤一：陶粒磨砂：在球磨机或滚桶中加入陶粒和石英粗砂进行磨砂，磨蚀厚度0.5—1mm，以磨蚀掉陶粒硬壳为达标；陶粒磨砂的目的是除掉釉质硬壳，增加陶粒的通透性，使水泥粘结剂与陶粒结合更牢固；

步骤二：陶砂浸肥：在适当容器或池内，配制氮磷钾科学配比的饱和溶液，将磨砂陶粒投入到带双层盖的黑色大塑料桶内，外盖起密封作用。内盖为筛状盖，起到防止陶粒浮出液面和补充肥液的作用，将陶砂浸肥桶放置在阳光下曝晒，通过冷热交替使肥料液充分浸入陶粒内部空腔内，使陶粒浸没15天以上，每天补充肥液以确保陶粒完全浸入，浸肥陶砂滤干后，兼作保水“剂”和缓释肥。氮、磷、钾肥的比例根据欲种植的植物种类确定，25℃条件下试验，浸肥陶砂30天累积释放率为78％,；

步骤三：陶粒破碎：靠近裸岩面的透水混凝土，使用破碎的磨砂陶粒作为粗骨料。陶粒的破碎使用颚式破碎机；用颚式破碎机将磨砂的陶粒破碎为10—50mm。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，秸秆的处理包括如下步骤：

步骤一：秸秆纤维化：购买农民当年的农作物秸秆，将秸秆用普通农用铡刀铡为长度60—90mm的秸秆段，农作物秸秆表面含有丰富的蜡质层，表面光滑，与水泥、黏土等粘结剂的界面结合较弱，因此需对秸秆进行表面处理，实现增强秸秆纤维与基体相容性结合。用旋槽对辊秸秆揉丝机碾压成纤维状，选用羊角筛进行除杂处理，秸秆纤维堆积密度约为40—46kg/cm³，筛出小于2mm的秸秆粉末及颗粒单独存放、腐熟，用于保护层的有机质供给，≤2mm秸秆颗粒堆积密度约80kg/m³左右；

步骤二：秸秆预发酵：秸秆纤维及秸秆颗粒均需加入纤维素酶及水进行30日的发酵，由于秸秆表面有一层二氧化硅和蜡质层以及内部的大量灰分和生物质复杂成分，会阻碍胶黏剂与秸秆纤维中的径向纤维素的胶黏效果，秸秆的纤维素含量高，内部含有大量的纤维素、半纤维素和木质素的缠结分子链径向排列，有一定的结晶度，还有许多灰分以及生物质细胞等，成分非常复杂，秸秆纤维是多成分的生物质材料，生物酶发酵处理后，能够增加秸秆纤维表面的自由基，与胶黏剂的胶结效果会更好。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，人造土壤的处理包括如下步骤：

步骤一：人造土壤腐熟：按照比例将63.000％的金矿尾矿砂、34.150％壤土、0.850％秸秆段、0.500％的鸡粪、0.300％尿素、0.680％的褐煤粉、0.010％的菌肥、0.010％纤维素酶、0.500％的钙基膨润土混合成为人造土壤，喷水后强制式搅拌均匀，人造土壤相对湿度60—64％，或手抓能成松散球状，但无水流出，确保22℃—49℃堆存腐熟5—6个月；

步骤二：人造土壤检验：人造土壤腐熟是否完全，应进行检验，埋放蚯蚓作为指示物，腐熟好的人工土壤放入蚯蚓不逃逸、能繁殖，说明人工土壤已经腐熟完全。

如上所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，人造土壤腐熟过程中每天定时测定1次堆体温度，测定部位分别为堆体中部距地面20、50和80cm处，将温度平均值作为堆体温度，同时测定堆体附近的环境温度；秸秆纤维堆体的平均温度不高于49℃，正交试验设计表明温度过高会降低土壤腐殖酸含量，水稳性团聚体含量也随之降低；将混合均匀的物料堆制在户外呈圆锥状，用塑料薄膜覆盖，定期翻堆、喷水，以保证在合适的温度范围内有氧发酵。

本发明的优点是：

1、人工土壤层与裸岩面结合和贴附性问题，植绿层脱落造成次生安全隐患、植绿系统毁损，本专利通过增糙层→过度结合层→人工土壤层→保护层的紧密贴附结合，形成一个完整的植绿系统，建立起适合植物根系发育的营养层、植物生长层的水及营养供给、使岩面稳固，延长了高陡岩坡植绿系统的寿命，系统经过数年，植物根系牢固并密集地锚固于各层，起到绿化、护坡的双重作用；解决了植绿系统寿命问题，通过透水混凝土中间体使得裸岩面与人造土壤结合成为一个整体，防止了人造土壤层与植绿层的滑脱，大大提高了植绿系统的服务时间；其次，用磨砂陶粒代替土壤保水剂，避免了植绿系统因加入保水剂而生产的急剧涨缩，提高了透水混凝土的物理力学性能、干缩和耐久性能；

2、人工土壤层的人工土壤团粒形成问题，通过人工土壤预腐熟，喷播后，能快速形成水稳性土壤团粒，整个植绿系统自底层向上强度逐渐增加，各层土体比重渐小，系统与陡坡岩石形成一个牢固的整体。为根系上部和根颈创造一个湿润的空气环境；

3、原料来源问题，本专利使用的金矿排放废弃物尾矿、陶粒、矿渣水泥等材料来源广、成本低、易得、环保；

4、成本问题，使用金矿尾矿砂作为人造土壤的主要添加物，既消耗了大量的金矿排放废弃物，金矿尾矿的硅质成分参与人造土壤的胶结，对防止土壤的流失有较大的积极作用；

5、模拟自然土壤，良好的土壤结构能够促进土壤水分有效性和养分循环，提高土壤生物多样性和植被覆盖度，降低土壤水蚀和风蚀强度。土壤有4种物质组成：矿物质、有机质、水和空气，形成土壤系统，土壤的水和空气存在于土壤颗粒的孔隙中，人工土壤孔隙系统约占土壤系统总容积的30％—65％；

6、水分养分供给系统，磨砂陶粒使用一定浓度的肥料液浸泡完全，除了保持水分外，兼作缓释肥。同时，透水混凝土能够存储部分大气降水，干旱地区可在坡顶建设与透水混凝土相通的供水沟，为透水混凝土提供持续的供水；

陶粒磨砂就是磨掉陶粒外表层不透水的硬壳，使其成蜂窝状，增加陶粒孔隙连通性，利用陶粒的微孔结构，根据植绿的植物种类选择科学的氮磷钾配比肥料溶于水后，在饱和溶液中浸泡磨砂陶粒15天以上，使肥料元素储存于陶粒中，兼做缓释肥，与土壤保水剂相比，克服了保水剂吸水膨胀释水缩小的缺陷。能起到保水保肥的作用，利用磨砂陶粒代替保水剂能显著提高植生混凝土或人工土壤的物理力学性能、干缩和耐久性能；

7、解决了植生混凝土pH值过高问题，以往多孔植被混凝土用硅酸盐水泥作为胶结材料，造成混凝土孔隙水环境的碱度偏高(PH值>10)，不利于植物的生长，因此，必须对混凝土孔隙的碱度进行改造，本专利通过加入硫酸亚铁、过磷酸钙等，降低混凝土中的碱度，使其pH值调整到6.8—7.5之间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

附图标记：1、增糙层；2、过渡结合层；3、人工土壤层；4、植物种子层；5、保护层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高陡裸岩坡面植绿系统，包括增糙层1、过渡结合层2、人工土壤层3、植物种子层4、保护层5，所述的增糙层1、过渡结合层2、人工土壤层3、植物种子层4、保护层5自下而上依次设置。

优选的，所述的增糙层1包括如下物质组成：

0.22％的P·S·A 42.5矿渣水泥，42.56％的粒径3—5mm的破碎陶粒，56.26％金矿尾矿，0.20％的木质素磺酸钙，0.76％水。

优选的，所述的过渡结合层2包括如下物质组成：

35.150％的5—50mm连续级配的磨砂陶粒，63.500％的金矿尾矿，0.320％的P·S·A 42.5矿渣水泥，0.350％的秸秆纤维，0.050％的木质素磺酸钙，0.130％水，0.300％的过磷酸钙粉料，0.049％的硫酸亚铁，0.001％的生根剂，0.150％的甲酸钙。

优选的，所述的人工土壤层3包括如下物质组成：

79.350％的腐熟的人造土壤，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，0.150％的木质素磺酸钙，19.454％的磨砂陶粒，0.300％的过磷酸钙粉，0.050％的硫酸亚铁，0.006％的生根剂，0.100％钙基膨润土，0.450％的水。

优选的，所述的保护层5包括如下物质组成：

60.60％的金矿尾矿，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，29.00％的磨砂陶粒，0.06％的0.5—3mm粒径的未吸水的SAP保水剂、4.80％的秸秆颗粒，5.40％的水。。

一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，包括如下步骤：

步骤一：清理、整平裸岩面，清除坡面松散物，对坡面较大坑穴进行回填处理，破碎地段，需要施工锚杆加固岩坡，并用高压水枪清洗裸岩面；

步骤二：构建增糙层1：将P·S·A 42.5矿渣水泥、粒径3—5mm的破碎陶粒、金矿尾矿、木质素磺酸钙、和水强制式搅拌成均匀砂浆，喷播在裸岩面上，喷播厚度10mm—30mm；

优选的，目的是使光滑岩壁变为糙面，与过渡结合层与岩面结合的更牢固。形成一个牢固、稳定的持力体(层)，增糙层1喷播后无须养护，以矿渣水泥为粘结剂，以表层喷播乳突和破碎陶粒为增糙措施，提高植绿系统与裸岩的结合，为提高后续喷播层的层间阻力，增糙层1表面喷播成乳突状，使层间结合更紧密，并防止层间滑脱，避免边坡岩土体形成层间软弱结构面；

优选的，增糙层1分片进行喷射混凝土施工，同一片内应自下而上进行喷射，喷射流应垂直喷射面，喷射机罐内压力为0.5MPa，喷头处工作风压为0.10—0.12MPa，射距为0.8—1.5m，输水管压力要稳定。岩面喷射水泥砂浆保护层5后，定期检查砂浆保护层5外观和粘结情况，及时处理空臌等现象；

步骤三：构建过渡结合层：将5—50mm连续级配的磨砂陶粒、金矿尾矿、P·S·A42.5矿渣水泥、秸秆纤维、木质素磺酸钙、水、过磷酸钙粉料、硫酸亚铁、生根剂、甲酸钙混合强制式搅拌均匀成砂浆，喷播到增糙层1上，喷播厚度30—60mm，过渡结合层为透水混凝土，是水分兼根系养分供应层，该层表面喷播成乳突状，砂浆pH值控制在6.8—7.5之间，喷播完成后，喷水常规养护7天，即可进行后续的人工土壤层3喷播；

优选的，养护喷水次数应能保持混凝土处于湿润状态；喷播材料经强制式搅拌器搅拌均匀后通过管道输送至坡面，由喷播机吹附到裸岩坡面上，在稳定剂、粘结剂和增糙层1的共同作用下，吹附砂浆材料附着于坡面，不会因受雨水冲刷而滑移、泻溜；当pH值大于7.5时，需加入适量的过磷酸钙及硫酸亚铁，使过渡结合层pH值保持在6.8—7.5；

步骤四：构建人工土壤层3喷播：向腐熟的人造土壤加入P·S·A 42.5矿渣水泥、木质素磺酸钙、磨砂陶粒、过磷酸钙粉、硫酸亚铁、生根剂、钙基膨润土、水混合强制式搅拌均匀；本层喷播厚度为120-150mm，需分三次喷播完成，每次喷播厚度40—55mm。该层表面喷播成乳突状；

步骤五：构建植物种子层4：人工土壤层3的喷播材料另加入10％的3—15mm连续级配磨砂陶粒、0.15％的木质素磺酸钙以及15—25g/m²的植物种子强制式搅拌均匀，喷播厚度20—30mm。

步骤六：构建保护层5：喷播厚度2—5mm，材料混合前需对SAP保水剂预喷水搅均，边搅拌边喷水，喷水量约为SAP吸水能力的85％。然后用金矿尾矿、P·S·A 42.5矿渣水泥、磨砂陶粒、0.5—3mm粒径的SAP保水剂、秸秆颗粒混合强制式搅拌成为透水混凝土；水灰比0.36，且不含SAP的吸水，喷播厚度2—5mm；

优选的，保护层5的主要作用是为人造土壤提供抗冲刷保护层5，利用SAP保水剂(高吸水性树脂)吸水膨胀、失水急剧缩小的特性，由于表层的快速蒸发失水，部分SAP保水剂凝胶由于失水，体积缩小，在重力、风力作用下自行脱落，部分SAP保水剂凝胶被植物芽苗顶出，使保护层5成筛孔状，达到透气、透水、防止水土流失的效果，保护层5喷播后，无须养护，该层矿渣水泥作为粘结剂，磨砂陶粒为粗骨料，金矿尾矿作为细骨料，SAP保水剂颗粒为保护层5造孔材料；

优选的，矿渣水泥作为粘结剂，磨砂陶粒为粗骨料，尾矿作为保护层5的骨料，加入秸秆粉末及颗粒是为喷播后的人工土壤层3提供有机质供给，进入土壤的新鲜有机质，经过微生物的分解作用形成腐殖质后才能形成团聚体的胶结物，因此，土壤中的腐殖质是形成团聚体结构最重要的物质基础，腐殖质与钙结合形成的凝聚状态的物质具有很强的胶结作用，但这种胶结物质具有不可逆性，经过机械的破碎作用以后，该物质不再具有胶结能力，土壤中的腐殖质不断地进行着分解，所以必须经常地补充有机物质以便形成新的腐殖质，促进土壤团聚体结构的不断形成；

优选的，土壤有机质能增强土壤孔隙度、通气性和结构性，有显著的缓冲作用和持水力，是土壤微生物和土壤酶的有机载体；多数土壤微生物的生长繁殖依赖土壤中的有机营养，土壤有机质含量的高低，对土壤微生物的活动强度有显著影响；因此，土壤有机质含量和土壤三大类微生物数量间表现出极显著的相关关系。

优选的，保护层5的作用主要是遇到大的降雨时，防止雨水快速入渗人工土壤层3，造成土壤含水量急剧增加，土体容重增大，抗剪强度变小，导致坡面崩塌、土壤层垮塌、损毁。大大提高了岩石边坡植被恢复成坪期人工土壤抗蚀性，经过12—18天后，即可进入正常植被生长成坪期，非特别干旱条件下，不必进行浇水维护，能够自然生长。降雨入渗，植物根系诱导；

优选的，掺加高吸水树脂的混凝土在高吸水树脂失水坍缩后也会形成孔洞；混凝土气孔体积、尺寸、连续性都会对混凝土的抗冻性和抗渗性产生很大影响；高吸水树脂的粒径及形状对孔结构有一定的影响；

优选的，在出苗时，如果保护层5中的SAP保水剂脱水不彻底，吸水的SAP保水剂仍处于膨胀状态，可喷雾0.5％的熟石膏液，熟石膏能迅速使SAP保水剂失水，缩小为微小颗粒并脱落；

优选的，掺加高吸水树脂使混凝土初始裂缝出现时间提前，裂缝条数增多，宽度增大，大大增加了混凝土在受约束情况下早期开裂的可能，粒径更大可以在坍缩后留下更大的气孔；

优选的，掺加预吸水SAP增加了低水灰比混凝土后期水化程度，在多重因素的综合影响下降低了混凝土的强度。高吸水树脂的粒径对于混凝土的孔结构有一定影响，粒径更大可以在坍缩后留下更大的气孔；

优选的，遇长时间干旱时，可在坡顶建设平行于岩坡且与过渡结合层的透水混凝土连通的水沟，水沟底为透水混凝土。目的是水沟底透水层与过渡结合层连通供应水分、阻挡坡顶水直接倾泻到植绿坡面、与结合层的透水混凝土沟通；

优选的，地表截排水沟施工：采取地表水截排措施，以减小地表水对边坡基岩裂隙的入渗。坡面排水主要通过坡顶截水沟、平台截水沟、边沟和排水沟来实现；坡体排水设施主要有渗沟、盲沟及深层斜孔排水。在保证截住坡面外地表渗流的同时，尽快地疏干坡体积水，并结合前期临时防排水措施，形成完整的防排水系统。

本发明的各种材料以及处理方法：

壤土：取自植绿岩坡附近的农田，颗粒大小0.02mm—0.2mm。质地介于黏土和砂土之间，兼有黏土和砂土的优点；

褐煤粉：购买商品褐煤，用粉碎机破碎为0.5—1mm的煤粉；

鸡粪：从养鸡场购买，但必须分析抗生素残留，且总含量小于500微克/Kg，由于鸡粪pH值约在4左右，会酸化土壤，致使茎基部和根部组织遭受化学创伤和严重破坏。使用前需充分腐熟，用水泥中和其酸性；

尿素：购买尿素商品，含氮量≥46.67％；

菌肥：购买复合微生物菌肥商品，活性益生菌≥2亿/克；

纤维素酶：购买工业纤维素酶商品，5万μ/g；

生根剂：购买生根剂商品；

SAP保水剂：购买SAP保水剂商品；

钙基膨润土：购买400目钙基膨润土商品。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8—15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；

金矿尾矿：选择石英脉型金矿尾矿，除硫除铁。其粒度远小于天然砂的粒度，部分粒度达到水泥、矿物掺合料的粒度，可解决细骨料与胶凝材料之间粒径的断级问题，有利于混凝土拌合物的最紧密堆积；

陶粒的处理步骤：

步骤一：陶粒磨砂：在球磨机或滚桶中加入陶粒和石英粗砂进行磨砂，磨蚀厚度0.5—1mm，以磨蚀掉陶粒硬壳为达标；陶粒磨砂的目的是除掉釉质硬壳，增加陶粒的通透性，使水泥粘结剂与陶粒结合更牢固；

步骤二：陶砂浸肥：在适当容器或池内，配制氮磷钾科学配比的饱和溶液，将磨砂陶粒投入到带双层盖的黑色大塑料桶内，外盖起密封作用。内盖为筛状盖，起到防止陶粒浮出液面和补充肥液的作用，将陶砂浸肥桶放置在阳光下曝晒，通过冷热交替使肥料液充分浸入陶粒内部空腔内，使陶粒浸没15天以上，每天补充肥液以确保陶粒完全浸入，浸肥陶砂滤干后，兼作保水“剂”和缓释肥。氮、磷、钾肥的比例根据欲种植的植物种类确定，25℃条件下试验，浸肥陶砂30天累积释放率为78％,；

步骤三：陶粒破碎：靠近裸岩面的透水混凝土，使用破碎的磨砂陶粒作为粗骨料。陶粒的破碎使用颚式破碎机；用颚式破碎机将磨砂的陶粒破碎为10—50mm。

秸秆的处理步骤：

步骤一：秸秆纤维化：购买农民当年的农作物秸秆(麦秸、大豆秸、玉米秸、稻草均可。麦秸最佳)，将秸秆用普通农用铡刀铡为长度60—90mm的秸秆段，农作物秸秆表面含有丰富的蜡质层，表面光滑，与水泥、黏土等粘结剂的界面结合较弱，因此需对秸秆进行表面处理，实现增强秸秆纤维与基体相容性结合。用旋槽对辊秸秆揉丝机碾压成纤维状，选用羊角筛进行除杂处理，秸秆纤维堆积密度约为40—46kg/cm³，筛出小于2mm的秸秆粉末及颗粒单独存放、腐熟，用于保护层5的有机质供给，≤2mm秸秆颗粒堆积密度约80kg/m³左右；

步骤二：秸秆预发酵：秸秆纤维及秸秆颗粒均需加入纤维素酶及水进行30日的发酵，由于秸秆表面有一层二氧化硅和蜡质层以及内部的大量灰分和生物质复杂成分，会阻碍胶黏剂与秸秆纤维中的径向纤维素的胶黏效果，秸秆的纤维素含量高，内部含有大量的纤维素、半纤维素和木质素的缠结分子链径向排列，有一定的结晶度，还有许多灰分以及生物质细胞等，成分非常复杂，秸秆纤维是多成分的生物质材料，生物酶发酵处理后，能够增加秸秆纤维表面的自由基，与胶黏剂的胶结效果会更好；

秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性，混凝土浇注后由于泌水的原因会在其内部形成很多毛细泌水通道，试验证明秸秆纤维掺量为0.2％时，塑性开裂产生的裂缝下降94％，秸秆掺量为0.5％时，基本不开裂，说明掺加秸秆纤维后能很好的改善植绿混凝土固有的韧性差、易脆裂的性质，将适当尺寸的秸秆纤维掺入采用低碱水泥制备的混凝土中可提升其抗折强度，并对混凝土存在的塑性开裂具有优良的阻碍作用；

由于秸秆纤维吸水性要远大于水泥需水性，当水灰比较小时，拌合物中秸秆纤维优先吸水，水泥水化所需的用水量相对不足使水泥水化不充分，导致水泥基秸秆纤维复合材料的力学性能相对较差。同时水灰比较小时，在搅拌过程中秸秆纤维容易吸水结团，在复合材料内部形成了大小不一的力学不利点，也会导致水泥基秸秆纤维复合材料的力学性能减弱。当水灰比超过0.60时，秸秆纤维吸水饱和，多余水分进入水泥浆体中，水泥浆的水灰比逐渐增大，导致水泥浆内部孔隙增加，从而使水泥浆自身强度降低，复合材料的强度也随之下降，另外，随着用水量的增多，秸秆纤维在养护阶段始终处于吸水膨胀形态，阻碍了水泥固化密实，在复合材料内部形成大量细小的孔洞，致使水泥基秸秆纤维复合材料的各项力学性能都有所下降，同时吸水率也会随之增大，因此，水泥基秸秆纤维复合材料的制备过程中存在一个最优水灰比，即当水灰比为0.60时，秸秆纤维在搅拌过程中不易结团，在水泥浆体中均匀分散，同时秸秆纤维吸收的水分可以持续补充水泥水化时所需的用水量，水泥固化密实良好，水泥基秸秆纤维复合材料的各项力学性能都相对较好；

降解秸秆的微生物种群主要为真菌、细菌、放线菌，微生物产生纤维素酶、半纤维素酶及木质素酶类，在秸秆降解过程中起巨大作用，细菌和真菌菌群能够完全降解有机物质，由于分解纤维素的酶是多酶体系，酶组分之间存在着明显的协同作用，通过试验得出秸秆能够促进大团聚粒形成，保持疏松状态，有效缓解土壤易板结的问题，增加了土壤孔隙度，改善了土壤结构，农作物秸秆含有丰富的N、P、K及各种微量元素，在秸秆腐解过程中陆续释放出来为作物所利用，是重要的有机肥源之一，据分析，小麦、玉米和水稻秸秆的含氮量分别为0.51％、0.05％和0.60％，含P₂O₅分别为0.12％、0.20％和1.40％，含K₂O分别为2.70％、0.60％和0.90％，由于秸秆给土壤带来丰富的碳源，进而给土壤微生物的繁殖提供了适宜的营养条件，使土壤微生物数量增大，原因可能是秸秆使土壤中有机质含量提高，从而提高了土壤微生物活性，微生物数量也愈多；

人造土壤的处理步骤：

步骤一：人造土壤腐熟：按照比例将63.00％的金矿尾矿砂、34.150％壤土、0.850％秸秆段、0.500％的鸡粪、0.300％尿素、0.680％的褐煤粉、0.010％的菌肥、0.010％纤维素酶、0.500％的钙基膨润土混合成为人造土壤，喷水后强制式搅拌均匀，人造土壤相对湿度60—64％，或手抓能成松散球状，但无水流出，确保22℃—49℃堆存腐熟5—6个月；

步骤二：人造土壤检验：人造土壤腐熟是否完全，应进行检验，埋放蚯蚓作为指示物，腐熟好的人工土壤放入蚯蚓不逃逸、能繁殖，说明人工土壤已经腐熟完全；

人造土壤腐熟过程中每天定时测定1次堆体温度，测定部位分别为堆体中部距地面20、50和80cm处，将温度平均值作为堆体温度，同时测定堆体附近的环境温度；秸秆纤维堆体的平均温度不高于49℃，正交试验设计表明温度过高会降低土壤腐殖酸含量，水稳性团聚体含量也随之降低；将混合均匀的物料堆制在户外呈圆锥状，用塑料薄膜覆盖，定期翻堆、喷水，以保证在合适的温度范围内有氧发酵；

未处理的秸秆因秸秆中有机物成分抑制材料的水化反应，导致透水混凝土强度发展缓慢，秸秆的掺入破坏了原本水化产物与骨料间的黏结力，通过加入木质素磺酸钙增强了骨料间的黏结力。实验结果表明堆肥处理显著提高了秸秆纤维的塑性和黏度，因为堆肥发酵过程中伴随着纤维素和半纤维素的降解，木质素含量也相对增加。经过堆肥处理后，秸秆颗粒的刚性均有所提高，这是因为随着秸秆成分中纤维素、半纤维素的分解，秸秆的相对结晶度提高，秸秆颗粒表面变的粗糙，颗粒间相对移动时摩擦力变大，增加了秸秆纤维在压缩过程中移动的阻力，腐熟堆肥的秸秆纤维中微生物活性较高，堆肥处理后秸秆纤维的塑性和黏度增加，常温压缩时刚性提高，表明秸秆纤维间的缠绕和表观黏度增加，对秸秆微观结构分析结果表明，堆肥处理后秸秆纤维的结构由原来致密、光滑、排列整齐变为了结构松散、明显裂痕、纤维柔软疏松；

秸秆纤维可改善混凝土的保水性，采用秸秆裹水泥浆后再与粗细骨料进行混合搅拌，即先制浆，然后将秸秆投入，搅拌均匀后将粗细骨料投入再搅拌充分；进一步研究秸秆对大流动性混凝土的性能影响，秸秆的浸出物对水泥水化程度以及水泥硬化都存在着抑制作用，秸秆浸出物中还有的糖类抑制了水泥的水化程度，秸秆在加入水泥基材料中时，将秸秆进行预处理可以降。

实施例：

以山东省某露天采石场极陡岩坡治理为例，说明之。

山东某露天花岗岩采石场为例，该采石场是开采30余年的老采石场，高陡岩坡为块状结构边坡，坡高或相对高差62.4米，坡度为42—75°，属于高陡岩坡。岩坡长66米，高陡裸岩面积约2130m²。裸岩坡面较平整，未见明显的断层及裂隙，为不透水岩组，岩体中无软弱带分布，仅有5条垂直节理，节理缝宽1—2mm，节理裂隙率0.19％。无风化层，裸岩坡十分坚固。根据矿产资源主管部门的要求进行采场矿山恢复治理，对岩坡进行植绿。由于岩石坚硬，坡顶减载或消坡成本均很高。经边坡稳定性和耐久性鉴定，不需进行额外的边坡治理，仅完成裸岩坡面绿化即可。工程验收后，绿化及综合治理费用合计105万元，单位面积植绿成本为493元/m²。具体实施方案如下。

为保证施工安全和防护质量，施工前须对岩坡进行了清坡撬毛工作，即清除坡顶上的松散、不稳定岩块，同时清除坡面上残留的不稳定岩块及松散浮石。

植绿系统分增糙层1、过渡结合层、人工土壤(植生层)、植物种子层4、保护层5五层，各层材料配比不同。各种材料掺量以尾矿砂用量为基数计算质量百分数表示。

按照如下步骤进行操作

步骤一：清理、整平裸岩面，清除坡面松散物，对坡面较大坑穴进行回填处理，破碎地段，需要施工锚杆加固岩坡，并用高压水枪清洗裸岩面；

步骤二：构建增糙层1：将P·S·A 42.5矿渣水泥、粒径4mm的破碎陶粒、金矿尾矿、木质素磺酸钙、和水强制式搅拌成均匀砂浆，喷播在裸岩面上，喷播厚度20mm；

步骤三：构建过渡结合层：将30mm连续级配的磨砂陶粒、金矿尾矿、P·S·A42.5矿渣水泥、秸秆纤维、木质素磺酸钙、水、过磷酸钙粉料、硫酸亚铁、生根剂、甲酸钙混合强制式搅拌均匀成砂浆，喷播到增糙层1上，喷播厚度45mm，过渡结合层为透水混凝土，是水分兼根系养分供应层，该层表面喷播成乳突状，砂浆pH值控制在7，喷播完成后，喷水常规养护7天，即可进行后续的人工土壤层3喷播；

步骤四：构建人工土壤层3喷播：向腐熟的人造土壤加入P·S·A 42.5矿渣水泥、木质素磺酸钙、磨砂陶粒、过磷酸钙粉、硫酸亚铁、生根剂、钙基膨润土、水混合强制式搅拌均匀；本层喷播厚度为150mm，需分三次喷播完成，每次喷播厚度50mm。该层表面喷播成乳突状；

步骤五：构建植物种子层4：人工土壤层3的喷播材料另加入10％的9mm连续级配磨砂陶粒、0.15％的木质素磺酸钙以及20g/m²的植物种子强制式搅拌均匀，喷播厚度25mm；

步骤六：构建保护层5：喷播厚度3mm，材料混合前需对SAP保水剂预喷水搅均，边搅拌边喷水，喷水量约为SAP吸水能力的85％，然后用金矿尾矿、P·S·A 42.5矿渣水泥、磨砂陶粒、0.5—3mm的粒径的未吸水的SAP保水剂、秸秆颗粒混合强制式搅拌成为透水混凝土；水灰比0.36，且不含SAP的吸水，喷播厚度4mm。

采用刚体极限平衡法对该岩坡植绿系统进行边坡稳定性评价，坡高63米的强度储备安全系数为1.31、坡高70米的安全系数为1。能够满足有关规范要求。

植绿12个月后，狗牙根根系在土壤中的分布具有一定的水平幅度和垂直深度，其横向生长和纵向生长在一定程度上形成根系网。选取50×50cm的面积测定统计狗牙根的根系重量。用切割机切割到岩坡面，按照距表层面5、10、20、30cm的深度分层统计根系。少量须根穿透过渡结合层达到岩坡面(约0.3％)，根系主要集中在人工土壤层3以上。须根直径均<1.0mm，根系直径主要集中在0.35—0.70mm。0—20cm深度根系重量约占84.4％，0—10cm根系重量约占56.8％。

根据实地操作后对比现有技术总结出本发明如下的优势：

1、施工容易：本专利的植绿系统所需的机械设备少、技术较简单。所需材料易得、价格低廉。如金矿尾矿，山东省金矿资源储量丰富，黄金产量和金矿采选规模在全国名列前茅，产生的金矿尾矿占用了大量土地资源。推广使用金矿尾矿砂进行边坡绿化和环境治理，经济效益、社会效益、环境效益潜力巨大。

2、建设成本低。根据2个成功的植绿项目经济核算，单位面积成本分别493元/m²、603元/m²。完成的2个项目均位于山东省东部地区。其裸岩坡面积分别约为2130m²、6887m²；坡度分别为61°、70°。本系统基本不需要后期维护，综合经济效益良好。

3、植物根系容易扎根，植物根系固坡效果好。开挖已完成的植绿工程，使用本专利在高陡裸岩坡种植的高羊茅经过6个月就可以扎根25cm，直达裸岩面。

4、本专利由于基质重量轻，与陡坡岩石结合牢固。不仅能达到植绿效果，而且能起到边坡防护功能。以往的普通混凝土比重大，喷锚后容易坍塌、崩落。

裸岩面与植绿系统结合力强，保墒好。完成的工程经历5年后，没有出现脱落、坍塌等现象。狗牙根、高羊茅长势良好。

5、在裸岩面上喷播增糙层1，透水混凝土结合层与岩面的接触面积比铁丝网的接触面积更大，结合更牢固。且施工工艺更简单。

6、人工土壤加入了一定量的秸秆纤维，既有保水性、保肥性，又有透水性、透气性，增加了人工土壤强度，还能有效抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失，为植物生长提供了最好的保障。我国作为农业大国，每年产生大量的农作物秸秆，这些农业废弃物利用率低，且处理不当会造成环境污染，水泥与秸秆的复合，在消耗农业废弃物的同时，也能制得轻质高强绿色植物生长基质材料。

7、过渡结合层为透水混凝土，其作用包括：为植物生长层提供水分、连接岩面与植生层、促进植物根系扎岩石裂缝或岩面。

8、植生层为经过发酵熟化的人工土壤，蚯蚓及土壤菌等都达到了高肥力土壤的指标。喷播的植物种子经过了催芽，喷播后7—10日内即可形成水稳性土壤团粒，成为成最适于植物生长的生育基层。(喷播前务必收看天气预报，植生层喷播后5日内，不能有较大的降雨)

9、和水泥相比，高分子材料黏结剂由于自然降解作用，影响其使用的持续期和工程寿命，会出现基层剥落现象，采用水泥作黏结剂，则可增强基材与混凝土的依附性。加入辅助黏结剂(如硫酸亚铁、过磷酸钙)和pH值缓冲剂，利用它们本身的酸碱性、缓冲性和红黏土的高量活性铝水解产生酸度进行pH值调节，使植生层的pH值控制在7左右。pH值会随植物生长而有一定的降幅。根据岩石边坡的坡度和基岩状况，将喷混基料中水泥的含量调节到既有一定黏结强度、又适宜植物生长的范围内。

10、厚层基材喷附法所形成的人工土壤厚度往往<10cm，不仅很难满足植物生长的理想要求，而且对于恢复物种多样性，乃至实现整个矿山生态系统的自我维持是有直接影响的。本专利用多次多层喷锚形成的植物生长层厚度达到或超过30cm，能满足多种草、灌植物生长条件。

11、植生层下部为透水的植生混凝土，其含水量略大于植生层，可持续供应水分，植物根系趋于向透水混凝土生长，从而使植物根系的锚固作用得到加强。植物的垂直根系穿过坡体浅层的松散风化层，锚固到深处较稳定的岩土层上，起到预应力锚杆的作用。

12、材料来源广，价格便宜。

13、人工土壤具有优于一般土壤的特性。

14、磨砂陶粒土壤贮水量增大、且保水持久。

15、除了规模特别大的岩坡外，现场土壤及混凝土喷播是主要工序，施工设备及施工工艺较单一。

16、利用透水混凝土中陶粒的多孔结构进行植物的种植与生长，然后利用植物的根系穿过混凝土中的连通孔隙到达土壤层，从而实现对山体的修复绿化。养护后的混凝土碱度可低至弱碱性。

17、坡高大于50m的高边坡及超高边坡，锚杆施工难度很大，本专利使用增糙层1+增糙乳突，实现防止植绿层滑移。

18、本专利经过正交试验设计和有限元模拟，植绿系统适用坡度≤71°的裸岩坡面。大于71°的裸岩坡面可能存在层间滑脱风险。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高陡裸岩坡面植绿系统，其特征在于：包括增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层，所述的增糙层、过渡结合层、人工土壤层、植物种子层、保护层自下而上依次设置。

2.根据权利要求1所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，其特征在于：所述的增糙层包括如下物质组成：

0.22％的P·S·A 42.5矿渣水泥，42.56％的粒径3—5mm的破碎陶粒，56.26％金矿尾矿，0.20％的木质素磺酸钙，0.76％水。

3.根据权利要求1所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，其特征在于：所述的过渡结合层包括如下物质组成：

35.150％的5—50mm连续级配的磨砂陶粒，63.500％的金矿尾矿，0.320％的P·S·A42.5矿渣水泥，0.350％的秸秆纤维，0.050％的木质素磺酸钙，0.130％水，0.300％的过磷酸钙粉料，0.049％的硫酸亚铁，0.001％的生根剂，0.150％的甲酸钙。

4.根据权利要求1所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，其特征在于：所述的人工土壤层包括如下物质组成：

79.350％的腐熟的人造土壤，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，0.150％的木质素磺酸钙，19.454％的磨砂陶粒，0.300％的过磷酸钙粉，0.050％的硫酸亚铁，0.006％的生根剂，0.100％钙基膨润土，0.450％的水。

5.根据权利要求1所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统，其特征在于：所述的保护层包括如下物质组成：

60.60％的金矿尾矿，0.140％的P·S·A 42.5矿渣水泥，29.00％的磨砂陶粒，0.06％的0.5—3mm粒径的未吸水的SAP保水剂，4.80％的秸秆颗粒，5.40％的水。

6.根据权利要求1所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：清理、整平裸岩面，清除坡面松散物，对坡面较大坑穴进行回填处理，破碎地段，需要施工锚杆加固岩坡，并用高压水枪清洗裸岩面；

步骤二：构建增糙层：将P·S·A 42.5矿渣水泥、粒径3—5mm的破碎陶粒、金矿尾矿、木质素磺酸钙、和水强制式搅拌成均匀砂浆，喷播在裸岩面上，喷播厚度10mm—30mm；

步骤三：构建过渡结合层：将5—50mm连续级配的磨砂陶粒、金矿尾矿、P·S·A 42.5矿渣水泥、秸秆纤维、木质素磺酸钙、水、过磷酸钙粉料、硫酸亚铁、生根剂0.001％、甲酸钙混合强制式搅拌均匀成砂浆，喷播到增糙层上，喷播厚度30—60mm，过渡结合层为透水混凝土，是水分兼根系养分供应层，该层表面喷播成乳突状，砂浆pH值控制在6.8—7.5之间，喷播完成后，喷水常规养护7天，即可进行后续的人工土壤层喷播；

步骤四：构建人工土壤层喷播：向腐熟的人造土壤加入P·S·A 42.5矿渣水泥、木质素磺酸钙、磨砂陶粒、过磷酸钙粉、硫酸亚铁、生根剂、钙基膨润土、水混合强制式搅拌均匀；本层喷播厚度为120-150mm，需分三次喷播完成，每次喷播厚度40—55mm。该层表面喷播成乳突状；

步骤五：构建植物种子层：人工土壤层的喷播材料另加入10％的3—15mm连续级配磨砂陶粒、0.15％的木质素磺酸钙以及15—25g/m²的植物种子强制式搅拌均匀，喷播厚度20—30mm；

步骤六：构建保护层：喷播厚度2—5mm，材料混合前需对SAP保水剂预喷水搅均，边搅拌边喷水，喷水量约为SAP吸水能力的85％。然后用金矿尾矿、P·S·A 42.5矿渣水泥、磨砂陶粒、0.5—3mm粒径的SAP保水剂、秸秆颗粒混合强制式搅拌成为透水混凝土；水灰比0.36，且不含SAP的吸水，喷播厚度2—5mm。

7.根据权利要求6所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，其特征在于：陶粒的处理包括如下步骤：

步骤一：陶粒磨砂：在球磨机或滚桶中加入陶粒和石英粗砂进行磨砂，磨蚀厚度0.5—1mm，以磨蚀掉陶粒硬壳为达标；陶粒磨砂的目的是除掉釉质硬壳，增加陶粒的通透性，使水泥粘结剂与陶粒结合更牢固；

步骤二：陶砂浸肥：在适当容器或池内，配制氮磷钾科学配比的饱和溶液，将磨砂陶粒投入到带双层盖的黑色大塑料桶内，外盖起密封作用。内盖为筛状盖，起到防止陶粒浮出液面和补充肥液的作用，将陶砂浸肥桶放置在阳光下曝晒，通过冷热交替使肥料液充分浸入陶粒内部空腔内，使陶粒浸没15天以上，每天补充肥液以确保陶粒完全浸入，浸肥陶砂滤干后，兼作保水“剂”和缓释肥。氮、磷、钾肥的比例根据欲种植的植物种类确定，25℃条件下试验，浸肥陶砂30天累积释放率为78％。

步骤三：陶粒破碎：靠近裸岩面的透水混凝土，使用破碎的磨砂陶粒作为粗骨料。陶粒的破碎使用颚式破碎机；用颚式破碎机将磨砂的陶粒破碎为10—50mm。

8.根据权利要求6所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，其特征在于：秸秆的处理包括如下步骤：

步骤一：秸秆纤维化：购买农民当年的农作物秸秆，将秸秆用普通农用铡刀铡为长度60—90mm的秸秆段，农作物秸秆表面含有丰富的蜡质层，表面光滑，与水泥、黏土等粘结剂的界面结合较弱，因此需对秸秆进行表面处理，实现增强秸秆纤维与基体相容性结合。用旋槽对辊秸秆揉丝机碾压成纤维状，选用羊角筛进行除杂处理，秸秆纤维堆积密度约为40—46kg/cm³，筛出小于2mm的秸秆粉末及颗粒单独存放、腐熟，用于保护层的有机质供给，≤2mm秸秆颗粒堆积密度约80kg/m³左右；

步骤二：秸秆预发酵：秸秆纤维及秸秆颗粒均需加入纤维素酶及水进行30日的发酵，由于秸秆表面有一层二氧化硅和蜡质层以及内部的大量灰分和生物质复杂成分，会阻碍胶黏剂与秸秆纤维中的径向纤维素的胶黏效果，秸秆的纤维素含量高，内部含有大量的纤维素、半纤维素和木质素的缠结分子链径向排列，有一定的结晶度，还有许多灰分以及生物质细胞等，成分非常复杂，秸秆纤维是多成分的生物质材料，生物酶发酵处理后，能够增加秸秆纤维表面的自由基，与胶黏剂的胶结效果会更好。

9.根据权利要求6所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，其特征在于：人造土壤的处理包括如下步骤：

步骤一：人造土壤腐熟：按照比例将63.000％的金矿尾矿砂、34.150％壤土、0.850％秸秆段、0.500％的鸡粪、0.300％尿素、0.680％的褐煤粉、0.010％的菌肥、0.010％纤维素酶、0.500％的钙基膨润土混合成为人造土壤，喷水后强制式搅拌均匀，人造土壤相对湿度60—64％，或手抓能成松散球状，但无水流出，确保22℃—49℃堆存腐熟5—6个月。

步骤二：人造土壤检验：人造土壤腐熟是否完全，应进行检验，埋放蚯蚓作为指示物，腐熟好的人工土壤放入蚯蚓不逃逸、能繁殖，说明人工土壤已经腐熟完全。

10.根据权利要求9所述的一种高陡裸岩坡面植绿系统的构建方法，其特征在于：人造土壤腐熟过程中每天定时测定1次堆体温度，测定部位分别为堆体中部距地面20、50和80cm处，将温度平均值作为堆体温度，同时测定堆体附近的环境温度；秸秆纤维堆体的平均温度不高于49℃，正交试验设计表明温度过高会降低土壤腐殖酸含量，水稳性团聚体含量也随之降低；将混合均匀的物料堆制在户外呈圆锥状，用塑料薄膜覆盖，定期翻堆、喷水，以保证在合适的温度范围内有氧发酵。