CN113152189B - 一种停车场联锁块体结构及施工方法 - Google Patents

一种停车场联锁块体结构及施工方法 Download PDF

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CN113152189B CN202110493042.3A CN202110493042A CN113152189B CN 113152189 B CN113152189 B CN 113152189B CN 202110493042 A CN202110493042 A CN 202110493042A CN 113152189 B CN113152189 B CN 113152189B
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Abstract

本发明公开了一种停车场联锁块体结构及施工方法,包括基层、排水管、砂垫层、土工格栅、多个密布成三维网状的土工格室和每个土工格室中均放置预制的联锁块体等,其具有如下优点:一是基层具有较大的柔性和抗裂性,特别适应于通过适量的回弹弯沉传递受力的联锁结构;二是由于土工格室的约束功能和双向钢塑土工格栅的挤压力增强了联锁块体的嵌固作用,形成组合体的松散-整体结构,其抗弯刚度介于水泥混凝土刚性路面和沥青混凝土柔性路面之间,增强了整体性和结构耐压性,减少局部不均匀沉降;三是所提供计算方法原理清晰、实用易行,提高了安全质量性能,故具有构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、经久耐用等优点,经济效益和社会效益显著。

Description

一种停车场联锁块体结构及施工方法
技术领域
本发明涉及一种基础设施建设领域,具体是指一种停车场联锁块体结构及施工方法。
背景技术
联锁块体铺面是由高强度高精度的水泥混凝土预制块按特定方法紧密排列,块体间接缝用砂、水泥砂浆填灌或挤密而成的路面,在外界荷载作用下,块体不是单独受力,而是相互联锁地扩散荷载。联锁块体铺面是工业化大生产与路面工程相结合的产物,广泛应用于堆场、停车场和透水植草路面等工程。联锁块体基础变形适应能力强,适用于车速不高、载重量大、反复持久承载和地基不均匀地区的路面铺设。联锁块体铺面具有经济性好,适应变形能力强和施工速度快、维修方便等优点。但现有的联锁块体铺面各自独立的相邻刚性块体之间依靠摩阻力进行嵌锁传递剪力,无法象水泥路面那样靠板的挠曲效应来传递弯拉应力扩散荷载;同时,刚性块体接缝多,也不能象沥青路面那样靠结构层的连续性扩散荷载。况且,受联锁块体间接缝中砂厚度不均匀性和砂浆厚度较小、强度不一致性,引起联锁块体受力不均匀,导致联锁块体铺面产生局部不均匀沉降,耐久性较差,维修频繁,影响了使用寿命和限制了应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、适应性强的停车场联锁块体结构及施工方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案实现:
一种停车场联锁块体结构,包括基层,所述的基层上依次设置砂垫层、土工格栅和多个密布成三维网状的土工格室,每个土工格室中均放置预制的联锁块体;所述的基层顶部设有多根纵横布置的排水管。
所述的联锁块体在荷载作用下挠曲变形极为微小,对于基层来说,独立的联锁块体视为刚体;所述的土工格室将各个独立联锁块体均匀、柔性地紧密约束在一起共同变形,其下受拉的土工格栅与土工格室、联锁块体组合体之间的摩阻力引起的挤压力进一步加强了土工格室和联锁块体组合体的整体性,该联锁块体组合体的抗弯刚度介于水泥混凝土刚性路面和沥青混凝土柔性路面之间,土工格栅与土工格室、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载/>作用下形成的弯沉盆用著名的逻辑斯谛方程即Logistic曲线模拟,Logistic曲线经坐标变换为数学表达式/>,弯沉盆以/>曲线绕原点旋转一周形成的凹形盆;根据弹性理论,土工格栅与土工格室、联锁块体组合体为弹性地基板,为了简化计算,假设土工格栅与土工格室、联锁块体组合体沿停车位纵向为弹性地基梁,于是得到如下计算公式:
公式一、
公式二、
弹性地基梁计算宽度等于/>轴方向截面弯沉盆面积除以最大弯沉值/>
公式三、
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为:
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所述的基层为乳化沥青碎石稳定土,由乳化沥青、碎石和水泥混合料拌和碾压而成,厚度0.3m~0.5m,压实度不小于95%。
每根所述的排水管均为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP圆管,外包两层土工布,并与外部排水管连接,每根排水管的外直径4cm~6cm,壁厚1mm~2mm,管壁上部梅花形开孔,孔径0.3cm~0.5cm,相邻两根排水管间距100cm~150cm。
所述的砂垫层为中细砂层,厚度3cm~5cm,含泥量小于3%。
所述的土工格栅为双向钢塑土工格栅。
所述的土工格室是由片材经超声波焊接而形成的三维网状格室结构,该片材为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP为主要原料添加增韧剂、抗氧剂和炭黑类添加剂组成;所述的三维网状格室结构为长方体或菱形体或异形体,平面尺寸比联锁块体的形体边长大1mm~1.5mm。
所述的联锁块体为水泥混凝土预制块体,厚度8cm~20cm,平面(10cm~20cm)×(10cm~20cm);所述的联锁块体平面中心开孔形成植草预制块。
所述的弯沉盆为土工格栅与土工格室、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载作用下形成的凹形沉陷盆,该弯沉盆沿通过凹形沉陷盆中心的竖向截面截取的曲线为弯沉曲线。
一种停车场联锁块体结构的施工方法,包括如下步骤:
步骤一、调研、试验检测和计算
调研工程所在地的地质、荷载类型和同类工程的使用情况,获得有关数据;
无同类工程时通过试验检测弯沉盆/>、/>、/>、/>、/>的有关数据;
根据采用工程初拟材料参数和其他参数,按公式一模拟推算弯沉盆/>点为原点的弯沉盆竖向变形曲线方程;
按公式二和公式三计算有关参数,设计停车场联锁块体结构,并提出所用材料和施工工艺技术要求;
设计、试验基层、联锁块体的配合比,联锁块体尺寸和强度符合设计要求;
选择合适的土工格栅和土工格室材料,经试验检测合格符合设计要求;
步骤二、基层施工
测量放样确定基层施工平面和每幅边缘设立钢模板;
拌和乳化沥青碎石稳定土,采用自卸汽车运输;
采用摊铺机进行摊铺,松铺厚度通过试验确定;
在基层顶部按排水管的布设位置用小型开槽机纵横开凿宽度和深度各为5cm~7cm的沟槽,埋设纵横排水管,排水管相互之间的接头用超声波焊接密封,排水管顶部沟槽用乳化沥青碎石稳定土填满;
用压路机碾压密实,覆盖土工布养护至规定强度;
养护期内禁止重型车辆通行;
步骤三、铺设砂垫层和土工格栅
清扫基层表面杂物,铲除或填平基层表面凹凸不平和尖锐棱角,修补松散基层表面;
②均匀撒布中细砂1cm~2cm;
在中细砂展开铺平全断面土工格栅,平整无褶皱,每幅边缘用土钉固定;接头搭接长度50cm~100cm;
在土工格栅上再次均匀撒布中细砂2cm~3cm;
步骤四、铺设土工格室
测量放样面土工格室平面位置;
②完全打开土工格室组件,拉紧后在每幅边缘用土钉固定;
步骤五、铺摆联锁块体
用人工和小型机械配合逐排铺摆联锁块体,要求每排线型顺直,缝隙宽度均匀;
在缝隙处用细沙填满;
步骤六、碾压联锁块体铺面
用小型压路机碾压联锁块体铺面2~3次;
用设计要求最大重量的压路机静压1~2次,振动碾压1~2次,最后静压1~2次,要求联锁块体铺面平整、缝隙均匀;
如采用中间开孔的植草预制块,在开孔内填入种植土,顶面低于联锁块体铺面0.5cm~1cm,撒播草籽然后覆土铺平,再撒水覆盖土工布养护。
与现有技术相比,本发明主要提供了一种停车场联锁块体结构,包括基层以及基层上依次设置的砂垫层、土工格栅和多个密布成三维网状的土工格室,每个土工格室中均放置预制的联锁块体,基层顶部设有多根纵横布置的排水管,该停车场联锁块体结构具有如下优点:一是乳化沥青碎石稳定土基层具有较大的柔性和抗裂性,特别适应于通过适量的回弹弯沉传递受力的联锁结构;二是双向钢塑土工格栅、土工格室和联锁块体组合结构,由于土工格室的约束功能和双向钢塑土工格栅的挤压力增强了联锁块体的嵌固作用,形成组合体的松散-整体结构,其抗弯刚度介于水泥混凝土刚性路面和沥青混凝土柔性路面之间,增强了整体性和结构耐压性,减少局部不均匀沉降;三是所提供计算方法原理清晰、实用易行,可作为停车场联锁块体结构的设计和施工指导,提高了安全质量性能。因此,本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、经久耐用的停车场联锁块体结构,其结合相应的施工方法,具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构立面示意图和受力计算图式。
图2为图1的面层俯视图。
具体实施方式
下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
如图1、图2所示,1.基层、11.排水管、2.砂垫层、3.土工格栅、4.土工格室、5.联锁块体、6.弯沉盆、7.弯沉曲线。
一种停车场联锁块体结构及施工方法,其停车场联锁块体结构也包括堆场、停车场和透水植草路面或其他类似用途的地坪,它主要是在基层1上依次设置砂垫层2、土工格栅3和多个密布成三维网状的土工格室4,每个土工格室中均放置预制的联锁块体5,基层1顶部设有多根纵横布置的排水管11。
其中,基层1为乳化沥青碎石稳定土,由乳化沥青、碎石和水泥混合料拌和碾压而成,具有较高的致密性、耐水性、抗裂性和较高的强度,厚度0.3m~0.5m,压实度不小于95%。
所述的排水管11为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP圆管,每根排水管均外包两层土工布,并与外部排水管连接,每根排水管11的外直径4cm~6cm,壁厚1mm~2mm,管壁上部梅花形开孔,孔径0.3cm~0.5cm,相邻两根排水管11间距100cm~150cm。
所述的砂垫层2为中细砂层,厚度3cm~5cm,含泥量小于3%。
所述的土工格栅3为双向钢塑土工格栅。
所述的土工格室4片材为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP为主要原料添加增韧剂、抗氧剂和炭黑等添加剂组成,经超声波焊接而形成的一种三维网状格室结构,具有耐环境应力开裂、耐高低温性、抑制光老化、耐老化性能。所述的三维网状格室结构为长方体或菱形体或异形体,平面尺寸比联锁块体5的形体边长大1mm~1.5mm。
所述的联锁块体5为水泥混凝土预制块体,具有高强度和尺寸高精度,厚度8cm~20cm,平面(10cm~20cm)×(10cm~20cm);所述的联锁块体5也可制作成平面中心开孔的植草预制块。
所述的联锁块体5平面尺寸小、刚度大,在荷载作用下挠曲变形极为微小,对于基层地基来说,独立的联锁块体可视为刚体;所述的土工格室4将各个独立联锁块体均匀、柔性地紧密约束在一起共同变形,其下受拉的土工格栅与土工格室、联锁块体组合体之间的摩阻力引起的挤压力进一步加强了土工格室和联锁块体组合体的整体性,其抗弯刚度介于水泥混凝土刚性路面和沥青混凝土柔性路面之间。
土工格栅3与土工格室4、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载作用下形成的弯沉盆用著名的逻辑斯谛方程即Logistic曲线模拟,Logistic曲线经坐标变换为数学表达式/>,弯沉盆6以/>曲线绕原点旋转一周形成的凹形盆;根据弹性理论,土工格栅3与土工格室4、联锁块体组合体为弹性地基板,为了简化计算,假设土工格栅3与土工格室4、联锁块体组合体沿停车位纵向为弹性地基梁,于是得到如下计算公式:
公式一、
公式二、
弹性地基梁计算宽度等于/>轴方向截面弯沉盆面积除以最大弯沉值/>
公式三、
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为:
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所述的弯沉盆6为土工格栅3与土工格室4、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载作用下形成的凹形沉陷盆,其沿通过凹形沉陷盆中心的竖向截面截取的曲线为弯沉曲线7,所述的弯沉盆为回弹弯沉值形成的凹形沉陷盆,通过场地试验或类比法取得。
另外,停车场联锁块体结构的施工方法,主要包括如下步骤:
步骤一、调研、试验检测和计算
调研工程所在地的地质、荷载类型和同类工程的使用情况,获得有关数据;
无同类工程时通过试验检测弯沉盆/>、/>、/>、/>、/>的有关数据;
根据采用工程初拟材料参数和其他参数,按公式一模拟推算弯沉盆/>点为原点的弯沉盆6竖向变形曲线方程;
按公式二和公式三计算有关参数,设计停车场联锁块体结构,并提出所用材料和施工工艺技术要求;
设计、试验基层1、联锁块体5的配合比,联锁块体尺寸和强度符合设计要求;
选择合适的土工格栅3和土工格室4材料,经试验检测合格符合设计要求;
步骤二、基层施工
测量放样确定基层施工平面和每幅边缘设立钢模板;
拌和乳化沥青碎石稳定土,采用自卸汽车运输;
采用摊铺机进行摊铺,松铺厚度通过试验确定;
在基层1顶部按排水管11的布设位置用小型开槽机纵横开凿宽度和深度各为5cm~7cm的沟槽,埋设纵横排水管,排水管相互之间的接头用超声波焊接密封,排水管顶部沟槽用乳化沥青碎石稳定土填满;
用压路机碾压密实,覆盖土工布养护至规定强度;
养护期内禁止重型车辆通行;
步骤三、铺设砂垫层和土工格栅
清扫基层表面杂物,铲除或填平基层表面凹凸不平和尖锐棱角,修补松散基层表面;
②均匀撒布中细砂1cm~2cm;
在中细砂展开铺平全断面土工格栅,平整无褶皱,每幅边缘用土钉固定;接头搭接长度50cm~100cm;
在土工格栅3上再次均匀撒布中细砂2cm~3cm;
步骤四、铺设土工格室
测量放样面土工格室4平面位置;
②完全打开土工格室组件,拉紧后在每幅边缘用土钉固定;
步骤五、铺摆联锁块体
用人工和小型机械配合逐排铺摆联锁块体,要求每排线型顺直,缝隙宽度均匀;
在缝隙处用细沙填满;
步骤六、碾压联锁块体铺面
用小型压路机碾压联锁块体铺面2~3次;
用设计要求最大重量的压路机静压1~2次,振动碾压1~2次,最后静压1~2次,要求联锁块体5铺面平整、缝隙均匀;
如采用中间开孔的植草预制块,在开孔内填入种植土,顶面低于联锁块体铺面0.5cm~1cm,撒播草籽然后覆土铺平,再撒水覆盖土工布养护。
本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠的停车场联锁块体结构,其结合相应的施工方法,具有较高的经济效益和社会效益。
以上所述仅是本发明的具体实施例,本领域技术人员应该理解,任何与该实施例类似的结构设计,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种停车场联锁块体结构,包括基层(1),其特征在于所述的基层上依次设置砂垫层(2)、土工格栅(3)和多个密布成三维网状的土工格室(4),每个土工格室中均放置预制的联锁块体(5);所述的基层(1)顶部设有多根纵横布置的排水管(11);所述的联锁块体(5)在荷载作用下挠曲变形极为微小,对于基层(1)来说,独立的联锁块体(5)视为刚体;所述的土工格室(4)将各个独立联锁块体(5)均匀、柔性地紧密约束在一起共同变形,其下受拉的土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体之间的摩阻力引起的挤压力T进一步加强了土工格室(4)和联锁块体组合体的整体性,该联锁块体组合体的抗弯刚度介于水泥混凝土刚性路面和沥青混凝土柔性路面之间,土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载q作用下形成的弯沉盆用著名的逻辑斯谛方程即Logistic曲线模拟,Logistic曲线经坐标变换为数学表达式弯沉盆(6)以z(x)曲线绕原点旋转一周形成的凹形盆;根据弹性理论,土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体为弹性地基板,为了简化计算,假设土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体沿停车位纵向为弹性地基梁,于是得到如下计算公式:
公式一、
(y≥0或y≤0)
进行分析,得
由上述方程组求出a、b、c,
公式二、
弹性地基梁计算宽度b1等于y轴方向截面弯沉盆面积除以最大弯沉值w0
公式三、
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为:
x、y——分别为以停车位纵向弯沉盆O点即原点的水平x轴、停车位横向y轴的坐标值,单位m;
z(x)——弯沉盆O点为原点的弯沉盆竖向变形曲线方程,单位m;
a、b、c——模拟Logistic曲线参数,单位m、无量纲、m-1
b1——弹性地基梁计算宽度,单位m;
h——联锁块体(5)的厚度,单位m;
l——停车位纵向弯沉检测点A至弯沉盆中心O点的距离,单位m;
l/2——停车位纵向弯沉检测点B至弯沉盆中心O点的距离,单位m;
S——宽度b1的土工格栅(3)截面积,单位m2
R——车辆轮胎单圆均布荷载直径,单位m;
q——车辆轮胎单圆均布荷载强度,单位kN/m2
w0——弯沉盆(6)中心O点的回弹弯沉值,单位m;
wl——离停车位纵向距弯沉盆中心O点l距离的回弹弯沉值,单位m;
wl/2——离停车位纵向距弯沉盆中心O点l/2距离的回弹弯沉值,单位m;
ΔL——长度l的土工格栅(3)受拉伸长量,单位m;
k——土工格栅(3)受拉的弹性系数,单位kN/m2
T——受拉土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体之间摩阻力引起的对土工格室和联锁块体组合体的挤压力,单位kN;
E——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体的弹性模量,由场地试验或类比法取得,单位kN/m2
I——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体的惯性矩,由场地试验或类比法取得,单位m4
M(x)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x处的弯矩,单位kN·m;
Q(x)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x处的剪力,单位kN;
M(R)——土工格栅与土工格室、联锁块体组合体x=R处的弯矩,单位kN·m;
M(0)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x=0处的弯矩,单位kN·m;
Q(0)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x=0处的剪力,单位kN;
M(l/2)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x=l/2处的弯矩,单位kN·m;
Q(l/2)——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体x=l/2处的剪力,单位kN;
[M]——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体的容许弯矩,单位kN·m;
[Q]——土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体的容许剪力,单位kN;
[T]——土工格栅(3)的容许拉力,单位kN。
2.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的基层(1)为乳化沥青碎石稳定土,由乳化沥青、碎石和水泥混合料拌和碾压而成,厚度0.3m~0.5m,压实度不小于95%。
3.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于每根所述的排水管(11)均为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP圆管,外包两层土工布,并与外部排水管连接,每根排水管(11)的外直径4cm~6cm,壁厚1mm~2mm,管壁上部梅花形开孔,孔径0.3cm~0.5cm,相邻两根排水管(11)间距100cm~150cm。
4.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的砂垫层(2)为中细砂层,厚度3cm~5cm,含泥量小于3%。
5.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的土工格栅(3)为双向钢塑土工格栅。
6.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的土工格室(4)是由片材经超声波焊接而形成的三维网状格室结构,该片材为高密度聚乙烯PE或聚丙烯PP为主要原料添加增韧剂、抗氧剂和炭黑类添加剂组成;所述的三维网状格室结构为长方体或菱形体或异形体,平面尺寸比联锁块体(5)的形体边长大1mm~1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的联锁块体(5)为水泥混凝土预制块体,厚度8cm~20cm,平面(10cm~20cm)×(10cm~20cm);所述的联锁块体平面中心开孔形成植草预制块。
8.根据权利要求1所述的一种停车场联锁块体结构,其特征在于所述的弯沉盆(6)为土工格栅(3)与土工格室(4)、联锁块体组合体在车辆轮胎单圆均布荷载q作用下形成的凹形沉陷盆,该弯沉盆沿通过凹形沉陷盆中心的竖向截面截取的曲线为弯沉曲线(7)。
9.一种根据权利要求1所述的停车场联锁块体结构的施工方法,其特征在于该施工方法包括如下步骤:
步骤一、调研、试验检测和计算
①调研工程所在地的地质、荷载类型和同类工程的使用情况,获得有关数据;
②无同类工程时通过试验检测弯沉盆w0、wl、wl/2、E、I的有关数据;
③根据采用工程初拟材料参数和其他参数,按公式一模拟推算弯沉盆O点为原点的弯沉盆(6)竖向变形曲线方程;
④按公式二和公式三计算有关参数,设计停车场联锁块体结构,并提出所用材料和施工工艺技术要求;
⑤设计、试验基层(1)、联锁块体(5)的配合比,联锁块体尺寸和强度符合设计要求;
⑥选择合适的土工格栅(3)和土工格室(4)材料,经试验检测合格符合设计要求;
步骤二、基层施工
①测量放样确定基层(1)施工平面和每幅边缘设立钢模板;
②拌和乳化沥青碎石稳定土,采用自卸汽车运输;
③采用摊铺机进行摊铺,松铺厚度通过试验确定;
④在基层顶部按排水管(11)的布设位置用小型开槽机纵横开凿宽度和深度各为5cm~7cm的沟槽,埋设纵横排水管,排水管相互之间的接头用超声波焊接密封,排水管(11)顶部沟槽用乳化沥青碎石稳定土填满;
⑤用压路机碾压密实,覆盖土工布养护至规定强度;
⑥养护期内禁止重型车辆通行;
步骤三、铺设砂垫层和土工格栅
①清扫基层表面杂物,铲除或填平基层表面凹凸不平和尖锐棱角,修补松散基层表面;
②均匀撒布中细砂1cm~2cm;
③在中细砂展开铺平全断面土工格栅(3),平整无褶皱,每幅边缘用土钉固定;接头搭接长度50cm~100cm;
④在土工格栅上再次均匀撒布中细砂2cm~3cm;
步骤四、铺设土工格室
①测量放样面土工格室(4)平面位置;
②完全打开土工格室组件,拉紧后在每幅边缘用土钉固定;
步骤五、铺摆联锁块体
①用人工和小型机械配合逐排铺摆联锁块体,要求每排线型顺直,缝隙宽度均匀;
②在缝隙处用细沙填满;
步骤六、碾压联锁块体铺面
①用小型压路机碾压联锁块体(5)铺面2~3次;
②用设计要求最大重量的压路机静压1~2次,振动碾压1~2次,最后静压1~2次,要求联锁块体铺面平整、缝隙均匀;
③如采用中间开孔的植草预制块,在开孔内填入种植土,顶面低于联锁块体铺面0.5cm~1cm,撒播草籽然后覆土铺平,再撒水覆盖土工布养护。
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