CN110644508A - 植被联合微生物的边坡加固施工方法及施工用薄壁钢管 - Google Patents

植被联合微生物的边坡加固施工方法及施工用薄壁钢管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了植被联合微生物的边坡加固施工方法及施工用薄壁钢管，施工方法为采用草木犀和狗牙草共同护坡，同时向土壤中注射巴氏芽孢杆菌和粘结液，每6‑8天重复注射一次，直至30‑40天为止。本发明选择草木犀和普通狗牙草共同护坡，同时利用微生物固土的产物是碳酸钙，与土体基质融合性好，形成的胶结物强度高，能显著地提高边坡土体抗剪强度，在普通狗牙草未生根的时期，加固了边坡，同时粘结液中含有大量尿素，可以为普通狗牙草提供大量的化肥元素，能将普通狗牙草生长周期缩短至35天，进而缩短边坡裸露时间，降低边坡发生垮塌的风险。本发明同时提出施工所用薄壁钢管，具有成本低廉，易于制作，方便施工的特点，为快速固化边坡内部土体提供了便利。

Description

植被联合微生物的边坡加固施工方法及施工用薄壁钢管
技术领域
本发明涉及边坡加固领域，具体的，涉及植被联合微生物的边坡加固施工方法及施工用薄壁钢管。
背景技术
植被护坡是利用植物来进行的生态防护的一种技术，其主要的工作原理之一是通过植物的浅根的加筋作用，将草根视为一种加筋材料，同时在于土颗粒结合时形成胶结效果；另一种是利用深根的锚固作用，将深根视为预应力锚杆，起预应力锚固作用。植被护坡技术使边坡工程与自然环境和谐共生，具有环境友好、防止水土流失和工程造价低等特点，在现代边坡工程支护中大量应用。一般情况下，修建边坡时在边坡表面喷播草种，使植被在边坡表面生根发芽，一段时间后待植被生长旺盛，其发达的根系深入土体内部以到达加固边坡的作用。
但在实际工程中，植被护坡技术存在一定的局限性，主要表现在以下方面：
1、在植被发芽生长阶段，该阶段植物生长发育缓慢，如普通狗牙草的生长周期大约要70天，此时植物根系不够发达，植被护坡加固边坡的效果非常有限，此时边坡的稳定性极差，容易发生大规模的滑塌和失稳破坏。
2、大量的喷播草种也未能保证所有的地方都能生根发芽，这就势必会导致存在某些区域植被稀疏，土体抗剪强度达不到设计要求，从而发生边坡失稳破坏。
3、即使边坡表面上植被全面积覆盖、植物根系加固土内的有效深度在0m-0.5m之间，根系难以深入土体深处。在面对强降雨的水流冲刷，大量的土体将被冲走，致使植被根系裸露，边坡发生破坏，因此，植被护坡技术的护坡能力有限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供植被联合微生物的边坡加固施工方法，提高土体自身抗剪强度，达到联合植被护坡加固边坡的目的，目的之二是提出了施工所使用的薄壁钢管。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
植被联合微生物的边坡加固施工方法，所述施工方法具体为：
S1：在待加固边坡上钻孔，形成种植穴；
S2：将种植穴内土体平整，同时要保证种植穴内有至少10cm的余土，然后将草木犀幼苗植入种植穴中，种植完成后将土体塞满种植穴，平整压实；
S3：选择狗牙草草种进行喷播；
S4：将薄壁钢管竖直并完全插入待加固边坡的土体内；
S5：打开薄壁钢管管口的螺纹开关，将巴氏芽孢杆菌及粘结液注入薄壁钢管中，使巴氏芽孢杆菌和粘结液通过薄壁钢管的注入孔进入不同深度的土体内，所述粘结液为氯化钙和尿素的混合溶液；
S6：从S5结束时开始计算，每隔6-8天重复S5，直至第30-40天停止S5；
S7：拔出薄壁钢管。
进一步，所述S1中种植穴的半径为5-7cm，深度为10-20cm，种植穴距为30cm×30cm。
进一步，所述粘结液配制方法是：将浓度为0.5mol/L的氯化钙溶液和0.6mol/L的尿素溶液1:1等体积混合。
进一步，所述薄壁钢管的布置方式为：横向和纵向每隔3m设置一个，正方形布置满边坡表面。
进一步，所述S3中喷播的厚度为5-8cm。
一种薄壁钢管，所述薄壁钢管包括管体，所述管体的一端设置插入端，另一端设置连接端，所述管体的外壁均匀设置多个与所述管体内部连通的排液孔。
进一步，所述插入端的直径沿着竖直方向向下的方向逐渐减小。
进一步，所述连接端设置螺纹开关。
进一步，所有所述排液孔与所述管体的轴线方向的夹角均为60°。
进一步，相邻所述排液孔的间距为8-12cm，所述排液孔的直径为3-6mm。
本发明的有益效果是：
本发明结合了草木犀适应能力环境强和狗牙草后期根系发达的优点，选择草木犀和普通狗牙草共同护坡，同时利用微生物固土的产物是碳酸钙，与土体基质融合性好，形成的胶结物强度高，能显著地提高土体抗剪强度的优点，在植物未生根的时期，加固了边坡，同时粘结液中含有大量尿素，可以为普通狗牙草提供大量的化肥元素，能将普通狗牙草生长周期缩短至35天，进而缩短边坡裸露的时间，降低边坡发生垮塌的风险。本发明同时提出的薄壁钢管，成本低廉，易于制作，且为施工提供了便利。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
附图1为植物布置方式示意图；
附图2为附图1的A-A剖面图；
附图3为薄壁钢管布置方式示意图；
附图4为附图3的A-A剖面示意图；
附图5为薄壁钢管结构示意图；
附图6为巴氏芽孢杆菌和粘结液的注入方式示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
微生物固土技术在近十年里有着飞速的发展，有着广阔的发展前景。其原理是微生物生产的脲酶水解尿素成为碳酸氢根离子和铵根离子，当加入一定量的钙离子溶液后便会生成碳酸钙沉淀。由于微生物存在于岩土的孔隙中，生成的碳酸钙沉淀就会布满土体的孔隙，并包裹土体颗粒形成胶结物，从而提高土体自身的抗剪强度。
根据申请人实验研究发现，经过微生物固土技术加固后的土体，剪切波速法测定其剪切模量，结果发现土体的剪切波速能达到500～1200m/s(初始剪切波速为80m/s)，其剪切刚度提高6～15倍。这表明微生物固土技术能够显著地提高土体的抗剪强度，具备加固边坡工程的能力。
因此，基于申请人对于微生物固土技术的研究，本实施例提出了植被联合微生物的边坡加固施工方法，该方法将植物固土和微生物固土结合起来，填补了植物生根的过程中的空白期，同时，微生物的配方可以促进植物的生根，即缩短了植物的生根周期。
如图1-4所示，施工方法具体为：
S1：在待加固边坡上钻孔，形成种植穴，种植穴的半径为6cm，深度为10-20cm，种植穴距为30cm×30cm；
S2：将种植穴内土体平整，同时要保证种植穴内有至少10cm的余土，然后将草木犀幼苗植入种植穴中，种植完成后将土体塞满种植穴，平整压实；
S3：选择狗牙草草种进行喷播，喷播的厚度为5-8cm；
S1-S3选择草木犀和普通狗牙草共同护坡。原因是草木犀种植以后适应环境的能力强，在前期边坡绿化过程中能够增强边坡稳定性，普通狗牙草前期生长缓慢(70天)，前期护坡效果差，但成材以后根系发达，后期护坡效果较好。
S4：将薄壁钢管竖直并完全插入待加固边坡的土体内，薄壁钢管的布置方式为：横向和纵向每隔3m设置一个，正方形布置满边坡表面，将薄壁钢管深深的插入土体内部，让微生物固化作用在土体不同深度都参与发生，能够均匀地加固边坡表面，降低孔隙率，从而降低边坡表面雨水的渗入量，显著提高边坡稳定性。
S5：打开薄壁钢管管口的螺纹开关，将巴氏芽孢杆菌及粘结液注入薄壁钢管中，使巴氏芽孢杆菌和粘结液通过薄壁钢管的注入孔进入不同深度的土体内，粘结液为氯化钙和尿素的等体积混合溶液，其中氯化钙溶液和尿素的浓度分别为0.5mol/L和0.6mol/L，两者采用1:1等比例混合；巴氏芽孢杆菌固土的产物是碳酸钙，与土体基质融合性好，形成的胶结物强度高，能显著地提高土体抗剪强度，而粘结液中含有大量的尿素，可以为普通狗牙草提供大量的化肥元素，能将普通狗牙草生长周期缩短至35天，缩短边坡裸露的时间，降低边坡发生垮塌的风险。
S6：从S5结束时开始计算，每隔7天重复S5，重复3次即可使表层松散的土体变得较为密实，并显著促进植被生长，直至第30-40天停止S5；
S7：拔出薄壁钢管。根据加固效果，后期可以采用表面喷射的方法来进行微生物固化联合植被护坡进行边坡加固。
该施工方法的作用机理是：植被根系不规则，表面不光滑，因此根系与土体颗粒之间的机械咬合力成为植被护坡的主要作用力，单一作用力是植被护坡能力有限的原因。微生物固土技术的产物是碳酸钙沉淀，将微生物固土技术与植被护坡技术联合后，碳酸钙沉淀填充了土体之间的孔隙，降低了土体的孔隙率，增加与植被根系的接触面积，提高机械咬合力，同时碳酸钙沉淀固化了土体，进一步增加土体的抗剪强度，达到联合加固边坡的作用。
基于上述施工方法，本实施例还提出了一种薄壁钢管，如图5所示，薄壁钢管包括管体1，管体1的一端设置插入端3，另一端设置连接端2，管体1的外壁均匀设置多个与管体1内部连通的排液孔4。插入端3的直径沿着竖直方向向下的方向逐渐减小，这是为了方便薄壁钢管的插入，为上述施工方法的S4步骤提供便利。连接端2设置螺纹开关，当不使用时，使用与螺纹开关相适配的盖体与螺纹开关配合将连接端封闭，当使用时，打开盖体，使用皮软管与连接端连接，螺纹开关的螺纹起到了增大摩擦力的作用，提高了皮软管与薄壁钢管连接的稳定性。
作为进一步改进，所有排液孔4与管体1的轴线方向的夹角均为60°，这是为了巴氏芽孢杆菌和粘结液在中立的作用下更好的进入土壤中，同时，将排液孔的间距为8-12cm，排液孔的直径为3-6mm。
注入巴氏芽孢杆菌和粘结液的方式如图6所示：
打开螺纹开关，将皮软管的一端与连接端2连接，另一端连接泵，将巴氏芽孢杆菌和粘结液放入泵中，打开泵开关，使巴氏芽孢杆菌和粘结液进入薄壁钢管中，进而通过排液孔4进入土壤中。
本发明结合了草木犀适应能力环境强和狗牙草后期根系发达的优点，选择草木犀和普通狗牙草共同护坡，同时利用微生物固土的产物是碳酸钙，与土体基质融合性好，形成的胶结物强度高，能显著地提高土体抗剪强度的优点，在植物未生根的时期，加固了边坡，同时粘结液中含有大量尿素，可以为普通狗牙草提供大量的化肥元素，能将普通狗牙草生长周期缩短至35天，进而缩短边坡裸露的时间，降低边坡发生垮塌的风险。本发明同时提出的薄壁钢管，成本低廉，易于制作，且为施工提供了便利。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.植被联合微生物的边坡加固施工方法，其特征在于：所述施工方法具体为：
S1：在待加固边坡上钻孔，形成种植穴；
S2：将种植穴内土体平整，同时要保证种植穴内有至少10cm的余土，然后将草木犀幼苗植入种植穴中，种植完成后将土体塞满种植穴，平整压实；
S3：选择狗牙草草种进行喷播；
S4：将薄壁钢管竖直并完全插入待加固边坡的土体内；
S5：打开薄壁钢管管口的螺纹开关，将巴氏芽孢杆菌及粘结液注入薄壁钢管中，使巴氏芽孢杆菌和粘结液通过薄壁钢管的注入孔进入不同深度的土体内，所述粘结液为氯化钙和尿素的混合溶液，pH为9；
S6：从S5结束时开始计算，每隔6-8天重复S5，直至第30-40天停止S5；
S7：拔出薄壁钢管。
2.根据权利要求1所述的植被联合微生物的边坡加固施工方法，其特征在于：所述S1中种植穴的半径为5-7cm，深度为10-20cm，种植穴距为30cm×30cm。
3.根据权利要求1所述的植被联合微生物的边坡加固施工方法，其特征在于：所述粘结液配制方法是：将浓度为0.5mol/L的氯化钙溶液和0.6mol/L的尿素溶液1:1等体积混合。
4.根据权利要求1所述的植被联合微生物的边坡加固施工方法，其特征在于：所述薄壁钢管的布置方式为：横向和纵向每隔3m设置一个，正方形布置满边坡表面。
5.根据权利要求1所述的植被联合微生物的边坡加固施工方法，其特征在于：所述S3中喷播的厚度为5-8cm。
6.一种如权利要求1或4所述的薄壁钢管，其特征在于：所述薄壁钢管包括管体，所述管体的一端设置插入端，另一端设置连接端，所述管体的外壁均匀设置多个与所述管体内部连通的排液孔。
7.根据权利要求6所述的一种薄壁钢管，其特征在于：所述插入端的直径沿着竖直方向向下的方向逐渐减小。
8.根据权利要求6所述的一种薄壁钢管，其特征在于：所述连接端设置螺纹开关。
9.根据权利要求6所述的一种薄壁钢管，其特征在于：所有所述排液孔与所述管体的轴线方向的夹角均为60°。
10.根据权利要求6所述的一种薄壁钢管，其特征在于：相邻所述排液孔的间距为8-12cm，所述排液孔的直径为3-6mm。
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