CN112854261A - 一种适用于喷砼边坡生态修复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，施工结构包括喷砼层、隔离层、镀锌金属网、营养基质层、生态水土保护毯、喷播种质层，其中隔离层为具有中和喷砼层释放的碱性及隔离其碱性扩散的物料层，紧贴喷砼层，在隔离层表面铺挂镀锌金属网并用锚杆固定，在镀锌金属网上面设营养基质层，在营养基质层上面铺设生态水土保护毯并用U型锚钉固定，在生态水土保护毯上面设喷播种质层并栽植苗木。本发明解决了现有客土喷播技术在喷砼边坡植被建植及生态恢复遇到的施工难题，可有效抑制喷砼层碱性释放对植物生长的影响。

Description

一种适用于喷砼边坡生态修复的方法
技术领域
本发明涉及边坡生态修复技术领域，具体地讲，涉及一种适用于喷砼边坡生态修复的方法。
背景技术
水利水电等建设工程因安全防护需要，多采用混凝土锚喷的方式对受损边坡进行工程防护，形成喷砼坡面。这种物理防护方式虽可防止坡体失稳、垮塌、碎石滑落、泥石流等次生灾害，但也使工程受损坡面恢复植被变得更加困难，是典型的困难立地类型。在这种立地条件下，植物生长受限，生态修复困难，带来了一系列的生态环境问题。具体表现在：(1)生物链被截断，隔离了原边坡的地气和水肥微循环系统；(2)混凝土所用水泥遇水释放碱性，使坡面在生态修复时还需要考虑隔离或阻断这种碱性对植物生长的影响；(3)喷砼坡面光滑，不利于生态修复作业时的植生基材固定及附着，特别容易出现基材滑落；(4)长期裸露的灰色坡面，给人带来视觉污染。因此，在原混凝土锚喷防护的基础上，开发一种可在喷砼坡面进行植被恢复与生态景观重建的方法是非常必要的，以此强化生态防护效果。
客土喷播技术是目前生态植被恢复工程中最常用的施工技术之一，该技术在岩面破碎化严重、裂隙发育的受损裸露坡面上的应用效果较好。但难以直接用于喷砼边坡的植被建植及生态恢复，一方面喷砼边坡坡面光滑，喷播基材难以稳定地附着在坡面上，抗冲刷能力弱，在强降雨条件下，坡面水土流失严重；另一方面喷砼边坡坡面成碱性，不利于植物生长，导致苗木成活率低，植被易退化，后期养护成本高。
针对上述问题，本发明提供一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，解决现有客土喷播技术在喷砼边坡植被建植及生态恢复遇到的施工难题，可有效抑制喷砼层碱性释放对植物生长的影响，具有施工工序简单，植被恢复效果显著，后期养护方便等优势，推广应用前景看好。
发明内容
本发明提供一种适用于喷砼边坡生态修复的施工结构及方法，以解决现有客土喷播技术在喷砼边坡植被建植及生态恢复遇到的施工难题。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种适用于喷砼边坡生态修复的施工结构及方法，包括喷砼层(1)、隔离层(2)、镀锌金属网(3)、营养基质层(6)、生态水土保护毯(7)、喷播种质层(8)，其中喷砼层(1)为喷锚工程防护留下的裸露坡面，隔离层(2)为具有中和喷砼层释放的碱性及隔离其碱性扩散的物料层，紧贴喷砼层(1)，在隔离层(2)表面铺挂镀锌金属网(3)并用锚杆(4)固定，在镀锌金属网(3)上面设营养基质层(6)，在营养基质层(6)上面铺设生态水土保护毯(7)并用U型锚钉(5)固定，在生态水土保护毯(7)上面设喷播种质层(8)并栽植苗木(9)。
进一步地，所述隔离层(2)分底层和表层，底层由废弃磷石膏粉末加水搅拌成浆后喷涂2～5mm而成，表层由废弃磷石膏粉末、糠醛渣粉末按质量比(5～8)：(2～5)拌混，加水搅拌成浆后喷涂5～10mm而成。
进一步地，所述营养基质层(6)由客土、有机物料、氮磷钾含量均15％的复合肥、低碱水泥按质量比(80～90)：(6～18)：(1～2)：(1～2)拌混，加水搅拌成泥浆后喷射60～80mm而成。
进一步地，所述喷播种质层(8)由过筛种植土、纸浆、明胶粉、氮磷钾含量均15％的复合肥、按质量比(94～96)：(2～3)：1：(1～2)拌混，加植物种子、加水搅拌成泥浆后喷射20～30mm而成。
该施工结构形成后，盖无纺布，定期浇水、施肥、观察植物出芽状况及长势，进行必要的补植补种。
这样做的有益效果或作用原理陈述如下：
设置隔离层(2)是为了物理阻断喷砼层(1)中的显碱性的OH-向外释放及扩散的途径，同时通过中和作用降低OH-的含量。为了达到该目的，本发明用废弃磷石膏粉末加水搅拌成浆后喷涂底层，用废弃磷石膏粉末、糠醛渣粉末拌混后，加水搅拌成浆喷涂表层。
磷石膏是湿法磷酸生产时产生的固体废物。湿法磷酸生产工艺主要通过硫酸与磷矿石反应，其化学方程为：
Ca(PO4)3F+5H2SO4+10H2O→5CaSO4·2H2O+3H3PO4+HF
反应产物CaSO4·2H2O即为磷石膏的主要成分。磷石膏还含有少量未分解的磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质，同时含有大量的硫和钙等植物所必需的营养元素及一定量的游离酸，pH值为3～4，其主要成分见表1。
表1磷石膏的主要成分表
组分 CaSO<sub>4</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO SiO<sub>2</sub> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> F<sup>-</sup> 有机物
质量分数(％) 79.30 0.48 0.04 0.12 4.56 3.52 0.57 1.57
本发明利用废弃磷石膏的有益效果是：(1)磷石膏具有极强的亲水性，遇水反应后会增加自身的强度，形成坚固的磷石膏层，从而起到很好的物理阻隔作用，还可以加固坡面。(2)废弃磷石膏游离酸可起到中和从喷砼层(1)中释放的OH-的作用。(3)磷石膏中含有的少量的硫和钙，硫、钙都是植物必需营养元素，本发明利用磷石膏，还可以起到为植物增施硫肥、钙肥的作用。(4)废弃磷石膏来源广，数量大，材料易于获取；统计显示，每生产1t工业磷酸，就会产生4.8～5t磷石膏。(5)我国磷石膏再生资源化利用规模小，大部分废弃，造成了巨大的环境压力，本发明可开辟废弃磷石膏再生利用的新途径。
本发明所用的糠醛渣是工业生产糠醛产生的固废物，是生物质类物质如玉米芯、玉米秆、稻壳、棉籽壳以及农副产品粉碎后加入硫酸或磷酸钙等在一定的温度和压力作用下，发生一系列水解化学反应提取糠醛后剩余的废渣。表2呈现的是以玉米芯为原料生产糠醛所产生糠醛渣的主要成分及理化性质。
表2糠醛渣的主要成分及理化性质
Figure BDA0002926804330000031
糠醛渣富含速效磷、速效钾、速效氮、有机质和少量的硫酸，是优质的有机肥原料。本发明采用糠醛渣是因为：(1)可充分利用糠醛渣残余的游离酸去中和从喷砼层(1)中释放的OH-，与所用的废弃磷石膏一起作用，协同阻隔及消纳OH-。(2)可充分利用糠醛渣富含的有机质和氮、磷、钾及微量元素，为植物生长提供必要营养成分。(3)糠醛渣内含有残留的糠醛，其醛基官能团具有极强的活性，在土壤中可起到脲酶抑制剂的作用，延缓尿素的水解，起到使尿素中酰胺态氮素缓释的作用，从而提高了肥料中N素的利用率。(4)糠醛渣内含有残留的糠醛，在土壤微生物的作用下，发生一系列复杂生化反应，其衍生物具有硝化抑制剂的作用，能够抑制铵态氮转化为硝态氮的生物转化过程，可减少硝态氮在土壤中的生成和累积，从而减少氮肥以硝态氮形式的损失及对生态环境的影响，提高肥料氮素的利用率。(5)糠醛渣在土壤微生物的作用下，最终合成土壤腐殖质，腐殖质具有较强的螯合作用，其酚羟基、羧基、羟基、甲氧基等功能团解离后带负电荷，对种植土中营养离子具有良好的固附和缓释作用，对土壤中的Ca2+是有很好的胶结作用，可促进土壤团粒结构的形成。
本发明较好的方案可以是，营养基质层(6)所用有机物料由生物堆肥、蘑菇肥、泥炭、作物秸秆粉碎物中的一种或多种混合而成。这样做的好处是，材料易于就近获取，并可保持较高含量的有机质。
本发明较好的方案也可以是，生态水土保护毯(7)由椰纤维线绳将粉碎成小段的作物秸秆、园林枯落物、废弃草本植物中的一种或几种织成的毯状物。这样做的好处是，材料易于获取，在土壤中可被微生物降解成为有机质及矿质养分，并起到良好的保水、保肥、保墒的作用，在雨季施工时还可有效防止雨水冲刷及基材滑落。
本发明较好的方案还可以是，苗木(9)采用抗逆性强的乡土植物袋苗，并进行多样性植物配置。这样做的理由是：(1)抗逆性强的植物对酸碱环境不敏感，能更好地适应喷砼边坡的立地条件。(2)乡土植物是边坡周边已存在的植物，能较好地适应当地的气候环境。(3)采用多样性植物配置，可以保证修复坡面的植物多样性及景观层次性，使植物群落良性演替，避免建植植被退化。
本发明提供了一种喷砼边坡生态修复的施工结构及方法，解决了现有客土喷播技术在喷砼边坡植被建植及生态恢复遇到的施工难题，可有效抑制喷砼层碱性释放对植物生长的影响。
附图说明
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。
图1是本发明的结构示意图，其中：1是喷砼层，2是隔离层，3是镀锌金属网，4是锚杆，5是U型锚钉，6是营养基质层，7是生态水土保护毯，8是喷播种质层，9是苗木。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。
实施例1
本发明首次在四川某地大型水电工程喷砼边坡进行试验，供试施工面积为600m2，实施地为干热河谷小气候。
构建一种适用于喷砼边坡生态修复的施工结构，包括喷砼层(1)、隔离层(2)、镀锌金属网(3)、营养基质层(6)、生态水土保护毯(7)、喷播种质层(8)，其中喷砼层(1)为喷锚工程防护留下的裸露坡面，隔离层(2)为具有中和喷砼层释放的碱性及隔离其碱性扩散的物料层，紧贴喷砼层(1)，在隔离层(2)表面铺挂镀锌金属网(3)并用锚杆(4)固定，在镀锌金属网(3)上面设营养基质层(6)，在营养基质层(6)上面铺设生态水土保护毯(7)并用U型锚钉(5)固定，在生态水土保护毯(7)上面设喷播种质层(8)并栽植苗木(9)。
所述隔离层(2)分底层和表层，底层由废弃磷石膏粉末加水搅拌成浆后喷涂3mm而成，表层由废弃磷石膏粉末、糠醛渣粉末按质量比6：4拌混，加水搅拌成浆后喷涂8mm而成。
所述营养基质层(6)由客土、有机物料、氮磷钾含量均15％的复合肥、低碱水泥按质量比85：12：1：2拌混，加水搅拌成泥浆后喷射60mm而成。所用有机物料由生物堆肥、泥炭混合而成。
生态水土保护毯(7)由椰纤维线绳将粉碎成小段的作物秸秆织成的毯状物。
所述喷播种质层(8)由过筛种植土、纸浆、明胶粉、氮磷钾含量均15％的复合肥、按质量比95：3：1：1拌混，加植物种子、加水搅拌成泥浆后喷射30mm而成。
苗木(9)采用抗逆性强的乡土植物袋苗，包括刺槐、五叶地锦、五色梅、车桑子、油麻藤等多样性植物配置。
该施工结构形成后，盖无纺布，定期浇水、施肥、观察植物出芽状况及长势，并进行了必要的补植补种。
该喷砼边坡生态修复试验达到30天见绿，90天植被覆盖率60％，半年内覆盖率90％以上，一年内全覆盖，生态修复、水土保持及景观重建效果良好。
实施例2
本发明首次在深圳某园区喷砼边坡进行试验，供试施工面积为500m2，实施地为亚热带向热带过渡型海洋性气候。
构建一种适用于喷砼边坡生态修复的施工结构，包括喷砼层(1)、隔离层(2)、镀锌金属网(3)、营养基质层(6)、生态水土保护毯(7)、喷播种质层(8)，其中喷砼层(1)为喷锚工程防护留下的裸露坡面，隔离层(2)为具有中和喷砼层释放的碱性及隔离其碱性扩散的物料层，紧贴喷砼层(1)，在隔离层(2)表面铺挂镀锌金属网(3)并用锚杆(4)固定，在镀锌金属网(3)上面设营养基质层(6)，在营养基质层(6)上面铺设生态水土保护毯(7)并用U型锚钉(5)固定，在生态水土保护毯(7)上面设喷播种质层(8)并栽植苗木(9)。
所述隔离层(2)分底层和表层，底层由废弃磷石膏粉末加水搅拌成浆后喷涂5mm而成，表层由废弃磷石膏粉末、糠醛渣粉末按质量比7：3拌混，加水搅拌成浆后喷涂8mm而成。
所述营养基质层(6)由客土、有机物料、氮磷钾含量均15％的复合肥、低碱水泥按质量比90：8：1：1拌混，加水搅拌成泥浆后喷射80mm而成。所用有机物料由生物堆肥、泥炭混合而成。
生态水土保护毯(7)由椰纤维线绳将粉碎成小段的园林枯落物、废弃草本植物织成的毯状物。
所述喷播种质层(8)由过筛种植土、纸浆、明胶粉、氮磷钾含量均15％的复合肥、按质量比96：2：1：1拌混，加植物种子、加水搅拌成泥浆后喷射30mm而成。
苗木(9)采用抗逆性强的乡土植物袋苗，包括三角梅、马缨丹、常春藤、五爪金龙、毛杜鹃、大红花等多样性植物配置。
该施工结构形成后，盖无纺布，定期浇水、施肥、观察植物出芽状况及长势，并进行了必要的补植补种。
该喷砼边坡生态修复试验达到30天见绿，60天植被覆盖率60％，半年内覆盖率95％以上，一年内全覆盖，三年内与周边自然生态环境趋于一致，生态修复、水土保持及景观重建效果良好。

Claims (4)

1.一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，施工结构包括喷砼层(1)、隔离层(2)、镀锌金属网(3)、营养基质层(6)、生态水土保护毯(7)、喷播种质层(8)，其特征在于，喷砼层(1)为喷锚工程防护留下的裸露坡面，隔离层(2)为具有中和喷砼层释放的碱性及隔离其碱性扩散的物料层，紧贴喷砼层(1)，在隔离层(2)表面铺挂镀锌金属网(3)并用锚杆(4)固定，在镀锌金属网(3)上面设营养基质层(6)，在营养基质层(6)上面铺设生态水土保护毯(7)并用U型锚钉(5)固定，在生态水土保护毯(7)上面设喷播种质层(8)并栽植苗木(9)；
进一步地，所述隔离层(2)是分底层和表层，底层由废弃磷石膏粉末加水搅拌成浆后喷涂2～5mm而成，表层由废弃磷石膏粉末、糠醛渣粉末按质量比(5～8)：(2～5)拌混，加水搅拌成浆后喷涂5～10mm而成；
进一步地，所述营养基质层(6)由客土、有机物料、氮磷钾含量均15％的复合肥、低碱水泥按质量比(80～90)：(6～18)：(1～2)：(1～2)拌混，加水搅拌成泥浆后喷射60～80mm而成；
进一步地，所述喷播种质层(8)由过筛种植土、纸浆、明胶粉、氮磷钾含量均15％的复合肥、按质量比(94～96)：(2～3)：1：(1～2)拌混，加植物种子、加水搅拌成泥浆后喷射20～30mm而成；
该施工结构形成后，盖无纺布，定期浇水、施肥、观察植物出芽状况及长势，进行必要的补植补种。
2.根据权利要求1所述的一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，其特征在于，营养基质层(6)所用有机物料由生物堆肥、蘑菇肥、泥炭、作物秸秆粉碎物中的一种或多种混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，其特征在于，生态水土保护毯(7)由椰纤维线绳将粉碎成小段的作物秸秆、园林枯落物、废弃草本植物中的一种或几种织成的毯状物。
4.根据权利要求1所述的一种适用于喷砼边坡生态修复的方法，其特征在于，苗木(9)采用抗逆性强的乡土植物袋苗，并进行多样性植物配置。
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