CN113356237A - 一种土质边坡生态护坡结构及构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土质边坡生态护坡结构及构建方法，它包括由横向导水管和纵向导水管所构成的导水管网，导水管网铺设在边坡上的横向挖槽和纵向挖槽内部；横向导水管和纵向导水管之间通过第一管接头垂直交叉相连；第一管接头通过锚钉固定在边坡上；导水管网的上部铺设有铁丝网，铁丝网上部架设有导水支管；边坡的顶部设置有坡顶蓄水池，坡顶蓄水池通过泵水装置与导水管网和导水支管相连通；导水管网和导水支管上都设置有用于灌溉的渗水孔。增强了土质边坡的抗冲刷能力，对土质边坡的土壤起到一定加筋作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种土质边坡生态护坡结构及构建方法，属于边坡生态修复研究领域。
背景技术
在公路、铁路、水利、采矿等工程实施过程中，经常伴随着大量的开挖，从而破坏了原有的植被覆盖层，导致大量土地裸露，造成一系列生态环境问题，如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候恶化、光声污染及生物链丧失等，生态护坡技术在这些裸露边坡的防护中具有广阔的应用空间。因此，针对因工程建设而造成生态环境极度脆弱的现实，岩土体开挖产生的裸露边坡进行人工绿化与生态修复十分必要，因此亟需发明一种对适用于土质边坡的生态护坡结构及构建方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种土质边坡生态护坡结构及构建方法，此护坡结构采取在土质边坡上开挖挖槽、埋入导水管网、铺设铁丝网、架设导水支管的方式，使导水管网、铁丝网和导水支管三者联合起到加筋固土的作用，对边坡土壤起到一定的固持作用。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种土质边坡生态护坡结构，它包括由横向导水管和纵向导水管所构成的导水管网，导水管网铺设在边坡上的横向挖槽和纵向挖槽内部；横向导水管和纵向导水管之间通过第一管接头垂直交叉相连；第一管接头通过锚钉固定在边坡上；导水管网的上部铺设有铁丝网，铁丝网上部架设有导水支管；边坡的顶部设置有坡顶蓄水池，坡顶蓄水池通过泵水装置与导水管网和导水支管相连通；导水管网和导水支管上都设置有用于灌溉的渗水孔。
所述泵水装置的进水端连接有进水管，进水管伸入到坡顶蓄水池的内部，泵水装置的出水端连接导水管网；进水管靠近坡顶蓄水池的一端设置有过滤装置。
所述导水支管通过连接管铺设于导水管网上；
位于导水支管上渗水孔的数量要多于导水管网上渗水孔的数量，并且导水管网和导水支管外部均包裹有无纺布，横向导水管和纵向导水管间网格的边长根据锚钉的位置而确定。
所述进水管、横向导水管、纵向导水管的管材均为PVC软管或UPVC软管，横向导水管的管径为8~10mm，进水管和纵向导水管的管径为4~6mm。
所述第一管接头底部设置有与承载台相连的连接件，第一管接头顶部与连接管相连，连接管的另一端连接第二管接头，连接管的侧壁上安装有多个铁丝网锚固件。
所述连接管和导水支管的管材均为PVC硬管，管径均为4~6mm，导水支管连接在第二管接头上。
所述过滤装置直径为15~20mm，过滤装置包含两层结构，分别是过滤小颗粒泥沙杂质的小孔径滤网和过微小滤胶体杂质、铁锈杂质的PP棉滤芯。
所述铁丝网采用机编活络铁丝挂网，铁丝网外层进行镀锌防腐处理，直径为2~4mm，网孔边长为60~90mm；
所述锚钉选择热轧带肋钢筋，直径不小于18mm，表面进行防腐处理，锚钉顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，与垂直于坡面方向夹角为8~15°，锚钉出露坡面一端设置有倒锥形的承载台，承载台上焊接有与第一管接头相连的连接件。
所述横向挖槽的深度要大于纵向挖槽；
还设置有土壤垫层，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5。生境基材改良剂为《水电工程陡边坡植被混凝土生态修复技术规范》（NB/T35082-2016）所述的用于改善植被混凝土微生物环境和pH值、肥力、保水性、结构等理化性状的细粒状物质。
一种土质边坡生态护坡结构的构建方法，包括以下步骤：
步骤一：清除边坡上的碎石、浮土、浮根松散物，如存在反坡或较大的凹陷坡面，采取削坡或浆砌块料填筑处理；
步骤二：在边坡坡顶设置坡顶蓄水池，根据图纸测量放线布置锚钉数量与孔位，自上而下钻凿锚钉孔，锚钉孔内注浆后再插入锚钉，锚钉顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，在锚钉顶端安装承载台，并且在承载台上焊接与第一管接头相连的连接件；
步骤三：沿着锚钉位置开挖横向挖槽，使横向挖槽宽度为12~15mm，深度为20~25mm，与承载台高度齐平，在承载台的连接件上安装第一管接头，沿着横向挖槽铺设横向导水管，将横向导水管与第一管接头对接；
步骤四：在横向挖槽中喷播土壤垫层，使垫层高度与第一管接头的纵向导水管接口齐平，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤五：沿着锚钉位置开挖纵向挖槽，使纵向挖槽宽度为8~10mm，深度为15~20mm，沿着纵向挖槽铺设纵向导水管，将纵向导水管与第一管接头对接，在导水管网的外壁上包裹无纺布并与进水管相连；
步骤六：利用喷播机在横向挖槽和纵向挖槽中喷播土壤垫层，直至土壤垫层高度与导水管网顶部齐平；
步骤七：将第一管接头与连接管连接，并将铁丝网安装在连接管侧壁的铁丝网锚固件上；利用喷播机将底层土壤基层喷播于铁丝网之上，直至底层土壤基质高度与连接管齐平，底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤八：在连接管的另一端安装第二管接头，并将导水支管通过第二管接头相连，利用喷播机将带有植物种子的土壤面层喷播于导水支管之上，厚度为8~10mm，喷播完成后在土壤表面覆盖无纺布，施工完成。
本发明有如下有益效果：
1、该护坡结构采取在土质边坡上开挖挖槽、埋入导水管网、铺设铁丝网、架设导水支管的方式，使导水管网、铁丝网和导水支管三者联合起到加筋固土的作用， 对边坡土壤起到一定的固持作用。
2、通过横向导水管的埋深大于纵向导水管、横向导水管的管径略大于纵向导水管的设计，以及先喷播垫层后喷播土壤基质的方式，使得各层土壤基质与导水管网结合地更加紧密，横向导水管在该护坡结构中起到灌溉作用的同时具有一定的抗滑作用，进而增坡面土壤基质层稳定性。在土壤垫层和底层土壤基质中加入磷石膏不仅可以改善土壤的物理结构，而且对土壤中的养分也有一定程度的提高；秸秆纤维作为一种天然植物纤维，在生态防护工程完建初期可替代植物根系形成纤维加筋效应，随着植被根系尤其是须根快速发育，活的植物根系将逐渐取代不具生命体征的植物纤维，从而可实现较长久的加筋效应，且植物纤维的逐渐分解还可为植物生长提供部分养分来源。
3、通过架设导水支管的方式，使灌溉系统更接近于土壤面层，其所输送的水分更容易被植物所吸收利用；通过将设置有渗水孔的导水管网埋入边坡土壤内部的方式，可大幅减少土壤中水分的蒸发，从而保证边坡植物的生长需求。
4、导水管网采用PVC软管或者UPVC软管，使其能够在边坡不平整或者存在反坡的情况下依然能够铺设于边坡之上，适用范围广，施工简单；通过采取铁丝网与导水管网连接在一起并安装在锚钉承载台上的方式，能够保证导水管网、铁丝网与坡面之间的距离为施工方案中的设计值并保持整个坡面均等，提高了导水管网和铁丝网对坡面土壤基质的加筋效果。
5、通过将第一管接头和锚钉连接在一起的方式，使锚钉可以提供给导水管网一定的承载力，提高了该护坡结构的耐久性；
6、通过在坡顶开挖蓄水池并利用蓄水池中的水资源补给边坡坡面植物的方式，可以充分利用降雨等水资源；并且进水管设置有过滤装置，通过采用层层过滤的方式，可过滤掉蓄水池中的泥沙等杂质，防止杂质进入导水管网中导致渗水孔堵塞；通过过滤装置的管径略大于进水管的设计，提高了过滤效率；通过在导水管网外侧包裹无纺布的方式，防止土壤颗粒进入到导水管网中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的施工中第一步中挖横向挖槽的状态图。
图2为本发明的施工中第二步安装横向导水管的状态图。
图3为本发明的施工中第三步安装纵向导水管的状态图。
图4为本发明的施工中第四步安装导水支管的状态图。
图5为本发明的整体布置侧视图；
图6为本发明部件第一管接头的俯视图；
图7为本发明部件第一管接头和部件第二管接头的位置关系详图；
图8为本发明部件锚钉和部件承载平台的位置关系详图；
图9为本发明部件过滤装置的详图。
图中：边坡1、进水管2、横向导水管3、纵向导水管4、导水管网5、锚钉6、铁丝网7、泵水装置8、坡顶蓄水池9、第一管接头10、过滤装置11、连接件12、渗水孔13、承载台14、铁丝网锚固件15、小孔径滤网16、PP棉滤芯17、横向挖槽18、纵向挖槽19、连接管20、导水支管21、第二管接头22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-9，一种土质边坡生态护坡结构，它包括由横向导水管3和纵向导水管4所构成的导水管网5，导水管网5铺设在边坡1上的横向挖槽18和纵向挖槽19内部；横向导水管3和纵向导水管4之间通过第一管接头10垂直交叉相连；第一管接头10通过锚钉6固定在边坡1上；导水管网5的上部铺设有铁丝网7，铁丝网7上部架设有导水支管21；边坡1的顶部设置有坡顶蓄水池9，坡顶蓄水池9通过泵水装置8与导水管网5和导水支管21相连通；导水管网5和导水支管21上都设置有用于灌溉的渗水孔13。通过采用上述结构的护坡结构，通过在土质边坡上开挖挖槽、埋入导水管网、铺设铁丝网、架设导水支管的方式，使导水管网、铁丝网和导水支管三者联合起到加筋固土的作用， 对边坡土壤起到一定的固持作用。
进一步的，所述泵水装置8的进水端连接有进水管2，进水管2伸入到坡顶蓄水池9的内部，泵水装置8的出水端连接导水管网5；进水管2靠近坡顶蓄水池9的一端设置有过滤装置11。通过上述的泵水装置8能够用于将坡顶蓄水池9内部的水输送到导水管网5，进而实现边坡的灌溉。
进一步的，所述导水支管21通过连接管20铺设于导水管网5上；通过上述的导水支管21能够用于边坡中间部位的灌溉，同时增强了整个导水管网5的结构强度和稳定性。
进一步的，位于导水支管21上渗水孔13的数量要多于导水管网5上渗水孔13的数量，并且导水管网5和导水支管21外部均包裹有无纺布，横向导水管3和纵向导水管4间网格的边长根据锚钉6的位置而确定。通过上述的无纺布有效的防止了管道的堵塞。
进一步的，所述进水管2、横向导水管3、纵向导水管4的管材均为PVC软管或UPVC软管，横向导水管3的管径为8~10mm，进水管2和纵向导水管4的管径为4~6mm。通过上述材质的管道方便了其铺设。
进一步的，所述第一管接头10底部设置有与承载台14相连的连接件12，第一管接头10顶部与连接管20相连，连接管20的另一端连接第二管接头22，连接管20的侧壁上安装有多个铁丝网锚固件15。通过上述的结构能够实现对导水管网5的可靠固定。
进一步的，所述连接管20和导水支管21的管材均为PVC硬管，管径均为4~6mm，导水支管21连接在第二管接头22上。通过上述的硬管制成，在一定程度上增强了整个导水管网5的结构强度。
进一步的，所述过滤装置11直径为15~20mm，过滤装置11包含两层结构，分别是过滤小颗粒泥沙杂质的小孔径滤网16和过微小滤胶体杂质、铁锈杂质的PP棉滤芯17。通过上述的过滤装置11能够对供水进行有效的过滤，防止管道的堵塞，延长了其使用寿命。
进一步的，所述铁丝网7采用机编活络铁丝挂网，铁丝网7外层进行镀锌防腐处理，直径为2~4mm，网孔边长为60~90mm；通过上述的铁丝网7在一定程度上增强了边坡上土壤垫层的稳定性，增强了导水管网5的连接强度。
进一步的，所述锚钉6选择热轧带肋钢筋，直径不小于18mm，表面进行防腐处理，锚钉6顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，与垂直于坡面方向夹角为8~15°，锚钉6出露坡面一端设置有倒锥形的承载台14，承载台14上焊接有与第一管接头10相连的连接件12。通过上述的锚钉6保证了对整个导水管网5进行可靠的固定连接，进而保证了其稳定性。
进一步的，所述横向挖槽18的深度要大于纵向挖槽19；还设置有土壤垫层，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5。
实施例2：
一种土质边坡生态护坡结构的构建方法，包括以下步骤：
步骤一：清除边坡1上的碎石、浮土、浮根松散物，如存在反坡或较大的凹陷坡面，采取削坡或浆砌块料填筑处理；
步骤二：在边坡1坡顶设置坡顶蓄水池9，根据图纸测量放线布置锚钉6数量与孔位，自上而下钻凿锚钉孔，锚钉孔内注浆后再插入锚钉6，锚钉6顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，在锚钉6顶端安装承载台14，并且在承载台14上焊接与第一管接头10相连的连接件12；
步骤三：沿着锚钉6位置开挖横向挖槽18，使横向挖槽18宽度为12~15mm，深度为20~25mm，与承载台14高度齐平，在承载台14的连接件12上安装第一管接头10，沿着横向挖槽18铺设横向导水管3，将横向导水管3与第一管接头10对接；
步骤四：在横向挖槽18中喷播土壤垫层，使垫层高度与第一管接头10的纵向导水管4接口齐平，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤五：沿着锚钉6位置开挖纵向挖槽19，使纵向挖槽19宽度为8~10mm，深度为15~20mm，沿着纵向挖槽19铺设纵向导水管4，将纵向导水管4与第一管接头10对接，在导水管网5的外壁上包裹无纺布并与进水管2相连；
步骤六：利用喷播机在横向挖槽18和纵向挖槽19中喷播土壤垫层，直至土壤垫层高度与导水管网5顶部齐平；
步骤七：将第一管接头10与连接管20连接，并将铁丝网7安装在连接管20侧壁的铁丝网锚固件15上；利用喷播机将底层土壤基层喷播于铁丝网7之上，直至底层土壤基质高度与连接管20齐平，底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤八：在连接管20的另一端安装第二管接头22，并将导水支管21通过第二管接头22相连，利用喷播机将带有植物种子的土壤面层喷播于导水支管21之上，厚度为8~10mm，喷播完成后在土壤表面覆盖无纺布，施工完成。
Claims (10)
1.一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于：它包括由横向导水管（3）和纵向导水管（4）所构成的导水管网（5），导水管网（5）铺设在边坡（1）上的横向挖槽（18）和纵向挖槽（19）内部；横向导水管（3）和纵向导水管（4）之间通过第一管接头（10）垂直交叉相连；第一管接头（10）通过锚钉（6）固定在边坡（1）上；导水管网（5）的上部铺设有铁丝网（7），铁丝网（7）上部架设有导水支管（21）；边坡（1）的顶部设置有坡顶蓄水池（9），坡顶蓄水池（9）通过泵水装置（8）与导水管网（5）和导水支管（21）相连通；导水管网（5）和导水支管（21）上都设置有用于灌溉的渗水孔（13）。
2.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述泵水装置（8）的进水端连接有进水管（2），进水管（2）伸入到坡顶蓄水池（9）的内部，泵水装置（8）的出水端连接导水管网（5）；进水管（2）靠近坡顶蓄水池（9）的一端设置有过滤装置（11）。
3.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述导水支管（21）通过连接管（20）铺设于导水管网（5）上；
位于导水支管（21）上渗水孔（13）的数量要多于导水管网（5）上渗水孔（13）的数量，并且导水管网（5）和导水支管（21）外部均包裹有无纺布，横向导水管（3）和纵向导水管（4）间网格的边长根据锚钉（6）的位置而确定。
4.根据权利要求2所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述进水管（2）、横向导水管（3）、纵向导水管（4）的管材均为PVC软管或UPVC软管，横向导水管（3）的管径为8~10mm，进水管（2）和纵向导水管（4）的管径为4~6mm。
5.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述第一管接头（10）底部设置有与承载台（14）相连的连接件（12），第一管接头（10）顶部与连接管（20）相连，连接管（20）的另一端连接第二管接头（22），连接管（20）的侧壁上安装有多个铁丝网锚固件（15）。
6.根据权利要求5所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述连接管（20）和导水支管（21）的管材均为PVC硬管，管径均为4~6mm，导水支管（21）连接在第二管接头（22）上。
7.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述过滤装置（11）直径为15~20mm，过滤装置（11）包含两层结构，分别是过滤小颗粒泥沙杂质的小孔径滤网（16）和过微小滤胶体杂质、铁锈杂质的PP棉滤芯（17）。
8.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述铁丝网（7）采用机编活络铁丝挂网，铁丝网（7）外层进行镀锌防腐处理，直径为2~4mm，网孔边长为60~90mm；
所述锚钉（6）选择热轧带肋钢筋，直径不小于18mm，表面进行防腐处理，锚钉（6）顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，与垂直于坡面方向夹角为8~15°，锚钉（6）出露坡面一端设置有倒锥形的承载台（14），承载台（14）上焊接有与第一管接头（10）相连的连接件（12）。
9.根据权利要求1所述一种土质边坡生态护坡结构，其特征在于，所述横向挖槽（18）的深度要大于纵向挖槽（19）；
还设置有土壤垫层，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5。
10.权利要求1-9任意一项所述一种土质边坡生态护坡结构的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：清除边坡（1）上的碎石、浮土、浮根松散物，如存在反坡或较大的凹陷坡面，采取削坡或浆砌块料填筑处理；
步骤二：在边坡（1）坡顶设置坡顶蓄水池（9），根据图纸测量放线布置锚钉（6）数量与孔位，自上而下钻凿锚钉孔，锚钉孔内注浆后再插入锚钉（6），锚钉（6）顶端在土壤内部并且与土壤表面的距离为25~30mm，在锚钉（6）顶端安装承载台（14），并且在承载台（14）上焊接与第一管接头（10）相连的连接件（12）；
步骤三：沿着锚钉（6）位置开挖横向挖槽（18），使横向挖槽（18）宽度为12~15mm，深度为20~25mm，与承载台（14）高度齐平，在承载台（14）的连接件（12）上安装第一管接头（10），沿着横向挖槽（18）铺设横向导水管（3），将横向导水管（3）与第一管接头（10）对接；
步骤四：在横向挖槽（18）中喷播土壤垫层，使垫层高度与第一管接头（10）的纵向导水管（4）接口齐平，土壤垫层包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥7.6~8、有机质5.7~6、生境基材改良剂3.8~4、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤五：沿着锚钉（6）位置开挖纵向挖槽（19），使纵向挖槽（19）宽度为8~10mm，深度为15~20mm，沿着纵向挖槽（19）铺设纵向导水管（4），将纵向导水管（4）与第一管接头（10）对接，在导水管网（5）的外壁上包裹无纺布并与进水管（2）相连；
步骤六：利用喷播机在横向挖槽（18）和纵向挖槽（19）中喷播土壤垫层，直至土壤垫层高度与导水管网（5）顶部齐平；
步骤七：将第一管接头（10）与连接管（20）连接，并将铁丝网（7）安装在连接管（20）侧壁的铁丝网锚固件（15）上；利用喷播机将底层土壤基层喷播于铁丝网（7）之上，直至底层土壤基质高度与连接管（20）齐平，底层土壤基质包括以下重量份配比的组份：种植土95~100、水泥3.8~4、有机质5.7~6、生境基材改良剂1.8~2、磷石膏1.8~2、秸秆纤维0.4~0.5；
步骤八：在连接管（20）的另一端安装第二管接头（22），并将导水支管（21）通过第二管接头（22）相连，利用喷播机将带有植物种子的土壤面层喷播于导水支管（21）之上，厚度为8~10mm，喷播完成后在土壤表面覆盖无纺布，施工完成。
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