CN111395369A - 用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件。包括沿坡面由下向上设置的灌溉系统、固土砖和盖板,相邻两块固土砖的第一凹槽和第二凹槽互相对应形成第一空腔和第二空腔,通过锚固组件固定于坡面上。灌溉系统中集水槽设置于坡顶平底或坡底平地,水管设置于第一空腔中,由水泵提供动力为坡面植被进行地下渗灌。盖板的板面上分布有种植孔,插脚垂直板面设置,对应插入第二通孔内,使盖板固定于坡面上方。本发明通过固土砖在岩坡表面封存一定量的土壤。固土砖上的第一空腔与灌溉系统相结合,第二空腔与盖板相结合,实现岩坡表面土壤空间的拓展,可容置更多种类的植物生长。本发明具有结构灵活,适应性强的优点。

Description

用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域,具体涉及用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件。
背景技术
边坡是工程建设中最常见的工程形式,边坡失稳是工程施过程中一项富有挑战性的任务之一,随着近些年我国基础性建设的大力发展,在采矿、水利、交通等工程方面都涉及到大量的边坡问题,因而,确保边坡的稳定性,深入研究其处治对策具有重要的意义。此类边坡陡峭、无植生条件,具有汇水面积大、存水量低、冲刷力强的特点,失稳与滑落是妨碍工程正常运行的主要问题,仅靠自然力量很难恢复原有生态平衡。裸露的岩石边坡若不及时治理,不仅影响自然景观,还会造成水土流失、山体滑坡等地质灾害。同时公路沿线的岩石边坡还会因其表面颜色灰暗、单调而造成视觉污染。
土壤是边坡生态恢复的关键点所在。在陡峭岩质边坡中,针对凹凸不平的陡峭岩质边坡,现有技术中常用的方法为植被混凝土防护法,客土掺入水泥和固网技术,使客土物料紧贴岩石坡面,水泥的固化作用比较强,足以控制松散、偏重的土壤颗粒物不滑坠,能够在铁丝网骨架基础上稳固客土层,也有助于基础坡面稳定性的提高,同时创造草类与灌木生存的基本环境。上述混凝土拌合物具有与土壤相似的多孔结构并且具有一定的强度和抗侵蚀能力,且施工机械化程度高。但是植被混凝土仅能容置施工前混入的植物生长,施工后仍然需要大力的人工维护,自我生态修复能力较弱。国内对于边坡绿化行业还不规范,暂时没有颁布相关规定。
在大量的实践应用过程中,植被混凝土生态护坡也表现出了一些缺点。例如,保水剂的加入使得植被混凝土也具有较强的锁水性,加上水泥固化产生疏松多孔的结构,雨水或者上溢的地下水被积存在植被混凝土内,加重植被混凝土的整体重量,从而使得植被混凝土容易发生坍塌现象。其次,现有技术中植被混凝土的厚度大多数在8-10cm,通过锚固于坡面的挂网与坡面粘接,挂网同上为铁丝结构,与锚杆之间受力点集中,长期使用容易变形,植被所占土壤层厚度较薄,根系发展收到限制,并且其底部直接接触岩石,没有较好的长久发展基础。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷,提供一种施工方便,维护效果稳定持久的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,包括沿坡面由下向上依次设置的灌溉系统、固土砖和盖板,所述固土砖为倒扣的无盖桶状结构,表面带有渗透孔,底面设有通孔,固土砖的外侧壁上设有环向设置的第一凹槽和轴线垂直于底面的第二凹槽,固土砖的底面为平行四边形,当若干个固土砖呈矩形阵列相邻排布时,相邻两块固土砖的第一凹槽和第二凹槽互相对应,形成第一空腔和第二空腔;所述固土砖通过锚固组件固定于坡面上,锚固组件是将金属杆两端折弯成U型所得,两端折弯角均为90°,所述固定锚杆一端插入坡面,另一端从固土砖底面穿过所述通孔,坡面对应固定锚杆的位置设有锚孔,锚孔内设有膨胀水泥,固定锚杆插入坡面的一端设有凸起;所述灌溉系统包括水管、水泵、集水槽,集水槽设置于坡顶平底或坡底平地,水管设置于第一空腔中,水管一端伸入集水槽中,由水泵提供动力为坡面植被进行地下渗灌,所述水管为透水管或侧壁带有滤孔的普通水管;所述盖板包括板面、种植孔和插脚,种植孔是分布在板面上的通孔,插脚垂直板面设置于盖板的一侧,插脚对应插入第二通孔内,使盖板固定于坡面上方,所述盖板与固土砖之间的距离大于15cm。
具体的,在所述盖板与固土砖之间设置种植盘,所述种植盘包含面层和承载盒,面层上设置有数个孔洞,孔洞的底部固定设置承载盒与面层结合为一体,承载盒的底部开设有生根孔,载盒内盛放客土团,种植盘上的孔洞与种植孔互相对应。
具体的,所述种植盘的材料为可降解塑料。
具体的,盖板与固土砖之间铺设植土层,固土砖与坡面之间、固土砖之间的缝隙填充固土层。
具体的,所述盖板表面铺设一层地衣薄膜或无纺布。
具体的,所述锚固组件两端所固定的固土砖不在同一行且不在同一列上。
本发明相比现有技术包括以下优点及有益效果:本发明对陡峭岩质边坡表面的固土结构进行了分层与结构整改,通过空心的固土砖在岩坡表面封存一定量的土壤,固土砖的结构简单,可通过浇注的方法批量获得。固土砖上的第一空腔与灌溉系统相结合,第二空腔与盖板相结合,实现岩坡表面土壤空间的拓展,同时能够整合浇灌系统和用于覆盖表土的盖板,容置植物生长也能提高结构稳定性。本发明具有结构灵活,适应性强的优点。
附图说明
图1为本发明的结构分布示意图。
图2为固土砖的结构示意图。
图3为盖板的结构示意图。
图4为坡面俯视图的局部结构放大图。
图中:10-固土砖,11-第一凹槽,12-第二凹槽,13-通孔,14-第一空腔,15-第二空腔,20-锚固组件,21-锚孔,30-盖板,31-板面,32-种植孔,33-插脚,40-集水池,41-水管,42-水泵。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设有”、“连接”等,应做广义理解,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
导致岩质边坡效率的原因主要体现在以下几个方面:
(1)缺少植物生长所必需的土壤环境和养分条件,无法直接进行种子撒播或苗木绿化。目前国内广泛应用的客土喷播技术,其防护效果也很不理想,其原因是喷浆与岩体坡面的黏结力很小。另外,岩体保水功能差,含有的活化养分少,植被根系很难从边坡岩层中吸收足够的水分及养分供其生长发育。
(2)公路、铁路工程及矿山的岩质边坡一般设计坡度较大,导致坡面雨水径流速度大,在高降雨地区极易形成冲刷侵蚀;坡面自然风化的土壤颗粒及风运带来的土壤颗粒在坡面很难留存并受水力和重力作用堆积于坡脚,加之降雨又不能滞留在坡面上,致使植被难以生存。
(3)岩质边坡表面无土壤层覆盖导致水分匮乏,在阳光的照射下裸露岩石表面温度过高,导致植物难以发芽和生存。
如图1至图4所示,本发明的具体实施过程如下:
用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,包括沿坡面由下向上依次设置的固土砖10和盖板30。
固土砖10为倒扣的无盖桶状结构,底面设有通孔13。固土砖10的外侧壁上设有环向设置的第一凹槽11和轴线垂直于底面的第二凹槽12,固土砖10的底面为平行四边形,当若干个固土砖10呈矩形阵列相邻排布时,相邻两块固土砖10的第一凹槽11和第二凹槽12互相对应,形成第一空腔14和第二空腔15,其中第一空腔14的轴线走向平行于坡面,第二空腔15的轴线走向垂直于坡面。
固土砖10的开口端朝向坡面,底面向上设置于坡面上,固土砖10通过锚固组件20固定于坡面上。锚固组件20是将金属杆两端折弯成U型所得,两端折弯角均为90°,固定锚杆一端插入坡面,另一端从固土砖10底面穿过通孔13。坡面对应固定锚杆的位置设有锚孔21,锚孔21内设有膨胀水泥。固定锚杆插入坡面的一端设有凸起,增加锚固组件20的稳定性。
本发明中固土砖10的结构简单,排布方式多变,使用、运输灵活,并且可以由浇注等现有技术手段大量获得。
优选的,锚固组件20两端所固定的固土砖10不在同一行且不在同一列上,见附图4。交替锚固的结构有提高固土砖10的空间稳定性。
实际修复过程中坡面大多不平整,固土砖10的设置将坡面平面分割为点阵,以单个固土砖10为单元使坡面土壤固定,使本结构能更好的适应多变的坡面地形。
对应的,本发明中还设有灌溉系统,包括水管41、水泵42、集水池40,集水池40设置于坡顶平底或坡底平地,水管41平行于坡面设置于第一空腔14中。水管41伸入集水池40中,由水泵42提供动力为坡面植被进行地下渗灌。所述水管41为透水管或侧壁带有滤孔的普通水管。灌溉系统能大幅提升地表径流的水分利用率,能够及时为土壤补充水分,在雨季等土壤容易积水的时节也能及时将多余的水分经过渗透作用汇集并集中排出。
固土砖表面带有渗透孔,渗透孔作为灌溉系统的辅助结构,便于水分的渗透,同时,可以利用植物根系较强的穿透力与固土砖逐渐生长融合为一体,加强稳定性。
盖板30的结构包括板面31、种植孔32和插脚33,种植孔32是分布在板面31上的通孔13,插脚33垂直板面31设置于盖板30的一侧。具体的,插脚33对应插入第二通孔13内,使盖板30固定于坡面上方。同时盖板30与固土砖10之间距离大于15cm。
盖板30的大小、排布方向可根据实际需要进行调整。如需要种植灌木等植株较大的植物,可以对应选择种植孔32较大的盖板30。并且可以通过盖板30的灵活设置实现按照景观设计需要将某植物区域进行划分或调整。
传统的植被混凝土方案中,植被混凝土的厚度多为10cm,直接喷播于岩石表面或多或少会限制植被混凝土的厚度。但是根据实际经验,小灌木根系所需生长深度在30cm以上,10cm的厚度并不利于灌木植物的长期生长。因此本发明中利用固土砖10加厚植物根系生长深度,在施工完毕前期由于盖板30的设置不至于水土快速流失,待植物生长的过程中逐渐将土壤锁住,从而达到岩质边坡修复的目的。与现有的植被混凝土方案不同的是,本发明中在固土砖中穿插设置了灌溉系统,因此在种植后不需要大量的人力成本对坡面进行养护,盖板30能遮挡大部分的风雨侵蚀,此时水管41提供的水源距离表层植物有一定距离,在一定程度上能刺激植物向深处扎根。
优选的,在盖板30与固土砖10之间可以设置种植盘,种植盘上的穴孔与种植孔32互相对应,有利于植物的前期移植和后期稳定生长。种植盘为现在农林育苗中常见的工具,包含面层和承载盒,面层上设置有数个孔洞,孔洞的底部固定设置承载盒与面层结合为一体,承载盒的底部开设有生根孔,能使种子生出来的根穿过承载盒之后扎根在营养土内,载盒内放置客土团作为植物生长基床。种植盘的底部与营养土层紧密接触,经过一段时间后植物根系开始生长,植被的根部通过生根孔扎根在营养土内,由于种植盘采用的是可降解的塑料,故不影响植被生长;植被生长茂盛之后就能有效的起到固土的作用。
盖板30与固土砖10之间铺设植土层,固土砖10与坡面之间、固土砖10之间的缝隙填充固土层。固土层以灌溉系统的水管41为分界线,水管41与坡面之间为第一固土层,水管以上为第二固土层。第一固土层与第二固土层的成分相同,按照铺设工序不同分为第一、第二两层分别铺设。
保水剂无毒安全环保,是一种独具三维网状结构的有机高分子聚合物。最终分解物为二氧化碳、水、氨态氮和钾离子,不污染植物、土壤和地下水,无任何残留。性能稳定,可实现均衡供水,吸水饱和的保水剂高分子膨胀成为水凝胶晶体,即使紧靠植物根系也不会烂根。即使在极端干旱的情况下,也不会倒吸植物水分。
土壤中掺入保水剂后,在很大程度上抑制水分蒸发,提高土壤饱和含水量,降低土壤的饱和导水率,从而减缓土壤释放水的速度,减少土壤水分的流失。保水剂可利用吸收的水分保持部分白天光照产生的热能以调节夜间温度,使得土壤昼夜温差减小;可将溶于水中的化肥、农药等农作物生长所需要的营养物质固定其中,在一定程度上减少可溶性养分的淋溶损失,提高水肥的利用率,从而达到节约肥料的目的。此外,保水剂还能改善土壤结构保水剂能够提高土壤的透气性,防止土壤板结,改善根隙环境,利于根系吸收养分。在岩质坡面建设土壤层并涵养水分,至关重要,除添加保水剂之外,施工的时候可以结合生态毯喷播植草技术,添加草纤维,木纤维,植生棒,纤维喷播等措施。草种的选择与配比遵从草灌结合原则,利用灌木的根系发达的特点,选择适合当地气候或者本地植物,同时可以结合一些藤本植物,藤本植物侵占力强,生命力强。
具体的,坡面种植植物包括但不限于以下品种:灌木:锦鸡儿、柠条、胡枝子、紫穗槐、沙地柏、绣线菊、黄刺玫、胡颓子、丁香、连翘、黄栌、荆条、蒙古莸、枸杞、酸枣、柽柳、杞柳、木槿、杜鹃花、马棘、多花木蓝、四季桂、迎春花、夹竹桃、毛条、花棒、沙冬青、沙棘、沙柳、黄柳、白刺。藤本:野葛、中国地锦、美国地锦、金银花、凌霄、常春藤、山荞麦、杠柳。草本:多年生黑麦草、无芒雀麦、苇状羊茅、碱茅、香根草、紫花苜蓿、白花草木犀、山野豌豆、小冠花、野牛草、结缕草、二月蓝、鸢尾类、常夏石竹、马蔺、萱草、披碱草、冰草、沙打旺。
基于上述结构,在种植过程中可以在盖板30表面盖一层地衣薄膜或无纺布,有利于植物前期生长、扎根。
本发明的具体实施过程为:
首先对需所施工坡体进行坡面处理,清除坡面杂草、树木、碎石、浮土,并进行人工整平,形成统一坡度,覆一层改良客土,本发明针对岩质边坡,可酌情考虑在坡面分台阶开平台,平台宽度大于30cm。将斜坡自上而下处理成连接在一起构成的台阶状。必要时可以对边坡进行雨水冲刷试验,同时记录土壤渗透量和入渗速率,进而计算出成本与稳定效果最均衡的台阶高度再进行施工。
坡面经过初步处理后,预先在坡面打出锚孔,锚孔内灌膨胀水泥砂浆,在坡面铺设第一固土层,厚度为固土砖一半,再铺设固土砖,之后用锚杆将固土砖固定于坡面上,在第一空腔内排管,最后在固土砖上再喷播第二固土层,将固土砖与灌溉系统半封闭固定于坡面上。第一固土层和第二固土层成分相同,主要成分包括:水泥、植物纤维,不含保水剂。第二固土层上喷播植土层,植土层主要用于为植物生长提供养分,主要成分包含保水剂、植物纤维和肥料,肥料由园林废弃物经堆制、碳化而得,所述园林废弃物包括腐叶、松叶、木屑、树叶、树皮、泥炭及有机垃圾等。
植土层铺设于盖板与固土砖之间,盖板通过插脚插入第二空腔固定。调节盖板与固土砖之间的距离,以适应不同植物根系对生存条件的需求。盖板上的种植孔为植物提供发芽空间。多雨时节需要在盖板表面覆盖一层地衣薄膜,多风地区可根据需要替换为覆盖无纺布。
铺设完成后1-2个月内植物生长稳定后,根系与植土层充分结合,可以将盖板表面的地衣薄膜或无纺布去除。6-12个月左右灌木生长区域稳定,可酌情将盖板去除,防止限制灌木生长空间。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:包括沿坡面由下向上依次设置的灌溉系统、固土砖和盖板,所述固土砖为倒扣的无盖桶状结构,表面带有渗透孔,底面设有通孔,固土砖的外侧壁上设有环向设置的第一凹槽和轴线垂直于底面的第二凹槽,固土砖的底面为平行四边形,当若干个固土砖呈矩形阵列相邻排布时,相邻两块固土砖的第一凹槽和第二凹槽互相对应,形成第一空腔和第二空腔;所述固土砖通过锚固组件固定于坡面上,锚固组件是将金属杆两端折弯成U型所得,两端折弯角均为90°,所述固定锚杆一端插入坡面,另一端从固土砖底面穿过所述通孔,坡面对应固定锚杆的位置设有锚孔,锚孔内设有膨胀水泥,固定锚杆插入坡面的一端设有凸起;所述灌溉系统包括水管、水泵、集水槽,集水槽设置于坡顶平底或坡底平地,水管设置于第一空腔中,水管一端伸入集水槽中,由水泵提供动力为坡面植被进行地下渗灌,所述水管为透水管或侧壁带有滤孔的普通水管;所述盖板包括板面、种植孔和插脚,种植孔是分布在板面上的通孔,插脚垂直板面设置于盖板的一侧,插脚对应插入第二通孔内,使盖板固定于坡面上方,所述盖板与固土砖之间的距离大于15cm。
2.根据权利要求1所述的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:在所述盖板与固土砖之间设置种植盘,所述种植盘包含面层和承载盒,面层上设置有数个孔洞,孔洞的底部固定设置承载盒与面层结合为一体,承载盒的底部开设有生根孔,载盒内盛放客土团,种植盘上的孔洞与种植孔互相对应。
3.根据权利要求2所述的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:所述种植盘的材料为可降解塑料。
4.根据权利要求1所述的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:所述盖板与固土砖之间铺设植土层,固土砖与坡面之间、固土砖之间的缝隙填充固土层。
5.根据权利要求1所述的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:所述盖板表面铺设一层地衣薄膜或无纺布。
6.根据权利要求1所述的用于陡峭岩质边坡生态修复的固土构件,其特征在于:所述锚固组件两端所固定的固土砖不在同一行且不在同一列上。
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