CN114991180B - 边坡覆绿装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡覆绿装置及其施工方法，边坡覆绿装置包括与边坡岩壁固定的多个竖直设置且相互平行的框架柱，所述框架柱外侧表面上设有多条牛腿，所述牛腿上架设有植生槽，所述植生槽包括倾斜设置的上部段和下部段，所述上部段和所述下部段之间通过竖直设置的跌水段固定连接。本发明形成一种施工便捷迅速、作业安全、基质材料消耗少、植物生产条件好、工程稳定可靠的高陡岩质边坡覆绿方法。从而实现高陡岩质边坡覆绿的技术可行、经济高效、安全稳定、效果显著。

Description

边坡覆绿装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩质边坡生态修复领域，特别是一种边坡覆绿装置及其施工方法。

背景技术

一直以来，高陡岩质边坡覆绿都是很困难的，是生态修复领域的难点。高陡岩质边坡覆绿时，边坡或陡崖上由于是硬岩层，风化作用不显著无风化物质，植物难以生长。采用现有的栽植修复技术进行覆绿时，且高陡边坡由于坡度较大，无法采用植生毯、植生袋，采用植生槽时，高陡边坡施工难度大，工作效率低，施工作业不安全。比如公开号为CN211849496U的专利中，锚杆锚固在边坡上，各锚杆之间形成植生袋空间，加固绳与锚杆连接并围绕植生袋空间。公开号为CN104452781A的专利中，包括多级缓坡带；每一级缓坡带包括岩质坡体和缓坡平台，缓坡平台上设有排水沟，岩质坡体的两侧开设有截水沟，岩质坡体上还安装有若干植生条。

一般的植生槽或者保水性差，边坡上的雨水流得急，带走植生槽中的植物生长基质；或者雨水长期滞留在植生槽中，导致植物根部缺氧而死。采用现有的喷薄修复技术进行覆绿时，因坡度较陡无法采用客土喷播与液力喷播，而采用团粒喷播与植被混凝土喷播进行覆绿时，首先机械喷播团粒及混凝土浆液的高度决定了边坡覆绿的上限高度，对于特别高的边坡无覆绿能力；其次因边坡较陡，喷播覆盖时需要浪费大量的材料，且在雨水较多时，也会对边坡覆盖的团粒和植生混凝土形成冲刷，洗刷带走大量的植物生长基质及植物种子，从而影响边坡覆绿效果。

公开号为CN112267477A的专利中，公开了绿色矿山建设用高陡岩石边坡生态覆绿的方法，包括以下步骤，步骤一，搭设脚手架，整修边坡，并设置排水孔，步骤二，在边坡上喷射混凝土，待混凝土固化后，在混凝土上面锚杆钻孔，并在混凝土表面铺设钢筋网，步骤三，安装覆绿装置，步骤四，第二次喷射混凝土。通过将种植盒固定在锚杆上，种植盒上的种植土用来栽培覆绿植物，使覆绿植物与浇筑层隔断，且种植土内的含水量传感器对其内部水分含量进行检测，当水含量过低时，控制柜控制水泵启动，水泵将蓄水池内的水流排入到喷淋头端对其进行喷洒，且种植盒的设计减少了水流的流水，使其贮存到种植盒内，具有较好的覆绿效果。该专利采用传统的分步浇筑建设方案，相对本专利的预制装配式施工方法，施工周期长，操作复杂；人员需要在高空作业，作业危险，且成本较高，且采用普通的种植盒，种植土需要现场栽培植物，进一步增加了复绿生效时间，且需要额外的含水量传感器对其内部水分含量进行检测和管理，无法做到自我调节控制，操作复杂且易产生故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种边坡覆绿装置及其施工方法，减少人员高空作业，边坡覆绿效果好，避免雨水洗刷带走大量的植物生长基质及植物种子。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种边坡覆绿装置，包括与边坡岩壁固定的多个竖直设置且相互平行的框架柱，所述框架柱外侧表面上设有多条牛腿，所述牛腿上架设有植生槽，所述植生槽包括倾斜设置的上部段和下部段，所述上部段和所述下部段之间通过竖直设置的跌水段固定连接。

本发明将框架柱固定于边坡岩壁上，将植生槽架设于框架柱上的牛腿上，施工便捷迅速、作业安全。植生槽的设计可避免雨水洗刷带走大量的植物生长基质及植物种子，基质材料消耗少、植物生产条件好、工程稳定可靠，从而实现高陡岩质边坡覆绿的技术可行、经济高效、安全稳定、效果显著。

根据《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》(AQ/T 2063-2018)定义，高陡边坡为边坡角大于42°，边坡高度200m以上的岩石边坡为高陡岩质边坡。本发明特别适用于边坡角大于60°，边坡高度200m以上的岩石边坡。

所述框架柱包括竖直设置的导轨槽，多根所述框架柱竖直上下相接，导绳卡设于所述导轨槽中，所述导绳的两端分别固定于边坡岩壁的顶部和底部，使多根所述框架柱紧贴边坡岩壁，且可沿着所述导绳不断被顶升。

将框架柱顶升一顶高度后，固定住，在其下部空间接力固定并顶升框架柱，使得框架柱在顶升过程和顶升后，能够有效固定，不至摆动，使得框架柱不断被顶升安装。

所述导轨槽外侧固定有固定件，使所述导绳卡设于所述导轨槽中；优选地，所述框架柱中并列设置有两条所述导轨槽。

设置两条导轨槽，利用两条导绳卡进导轨槽使框架柱在平面上固定，但在垂直方向上可以灵活移动。

所述上部段和所述下部段的坡度为3％～5％。

坡度过高，水流冲刷带走生长基质，坡度太小，水流不畅，不仅造成植物根部缺氧，且成为死水，影响植物生长。

所述跌水段的上端与所述上部段的低端固定连接，所述跌水段的下端低于所述下部段高端的底部0.3～0.4m。

跌水段底部低于下部段底部约0.3～0.4m，可以接纳部分上部段泄水，上部后续泄水滴落在跌水段储水中，可以消能，避免溅散冲刷基质。

所述上部段和所述下部段设置多段，所述上部段和所述下部段的长度分别为3-6m。适宜的坡度和长度，可以避免水流冲刷带走生长基质。

所述上部段和所述下部段底部设置有泄水槽，所述泄水槽之间的间隔为0.8～1.5m。

为保证植生槽中的植物生产必须的水分，但又不至于水分太多导致根部缺乏而死亡，在植生槽的上部段、下部段背离边坡临空的一面长边混凝土墙壁上每隔0.8～1.5m设置2～3cm宽、顶部开口、底部与生长基质土壤层底部持平的泄水槽。同时在上部段、下部段的两侧短边混凝土墙壁上也设置2-3个尺寸相似的的泄水槽。

本发明还公开了所述的边坡覆绿装置的施工方法，包括以下步骤：

S1、清理岩质边坡，清除高陡边坡上的浮石、细小颗粒及松动体；

S2、按照预先设计的框架柱的导轨槽位置，竖直平行安装多个框架柱；

S3、将一段植生槽吊装至预定位置，并使植生槽两端放置于相邻两列框架柱牛腿之上，如此重复，最后完成整个边坡坡面的植生槽的安装。

S2中，从边坡顶到边坡脚安设导绳并固定；将一段框架柱竖立，框架柱的导轨槽紧贴边坡岩壁，将导绳卡进导轨槽后，并在导绳外侧的导轨槽上安装固定件；采用顶升机具将框架柱沿着导绳顶升至一定高度后，在顶升机具下部接另一段框架柱，将另一段框架柱固定在导绳上后，移开顶升机具，由下部框架柱顶住上部框架柱；如此重复，最后完成整个边坡坡面的框架柱的安装。

本发明的关键技术参数在于单个框架柱多组牛腿的设计、框架柱采用导轨槽和导绳实现框架柱平面上固定和垂直上灵活接力顶升的设计、以及异型植生槽上部段、跌水段以及下部段及植生槽多面壁墙布设泄水孔实现生长基质中植物生长用水自我调节的设计。

所述顶升机包括承台，所述承台的底部分别与两根可伸缩移动支腿的上端活动连接，两根所述可伸缩移动支腿的下端安装有滚轮，所述顶升机中部还包括支架，所述支架上安装有收线装置，所述收线装置上的缆线两端分别与两根所述可伸缩移动支腿的下端固定连接。

将支架固定至地表，摇动收线装置滚动卷起缆线以收拢可移动支腿，实现顶升机具的缓慢上升，将顶升机具承台上的框架柱顶至预定位置。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：(1)本发明主要构件采用预制件与装配式方式制作及施工，构件批量生产，模式标准统一，质量可靠；装配式施工较之于现场现浇，其施工速度快，作业流程明确，作业效率有提高。

(2)本发明的施工方式，框架柱采用顶升机械逐个接替顶上，植生槽采用吊装的方式安设，基本无需人员高工作业，相对于传统的覆绿工程施工方式高空作业少，人员作业更加安全。

(3)采用特制的异型植生槽，在植生槽铺设基质供植物生长，利用爬藤植物与草本植物结合，覆盖全坡面，既保证了绿化效果，又避免了传统基质喷薄时雨水大量冲刷而浪费基质材料；植生槽中还带有泄水槽和一定的导流坡度，既保证了植物生长所需的一定基质与水分，又透水透气保证植物根部呼吸顺畅，同时将水流进行引导，避免了水流对植物生长基质的冲刷带走。

综上所述，相对于常见的岩质边坡覆绿方法，本发明的高陡岩质边坡装配式快速少土覆绿技术，施工便捷迅速、作业安全、基质材料消耗少、植物生产条件好，是一种技术先进、经济高效、安全可靠、预期效果良好的边坡覆绿的技术。

附图说明

图1(a)为本发明一实施例中边坡覆绿装置的结构示意图；

图1(b)为图1(a)中B-B剖面示意图；

图1(c)为图1(a)中A-A剖面示意图；

图2为本发明一实施例中框架柱顶升的示意图；

图3为本发明一实施例中植生槽吊装的示意图；

图4为图1中的K处的局部放大示意图；

图5为图1中的M处的局部放大示意图；

图6(a)为本发明一实施例中框架柱的主视图；

图6(b)为图6(a)的俯视图；

图7(a)为本发明一实施例中植生槽的主视图；

图7(b)为图7(a)的俯视图；

图8(a)为本发明一实施例中顶升机具工作时的主视图；

图8(b)为图8(a)的左视图；

图8(c)为图8(a)的俯视图；

图8(d)为本发明一实施例中顶升机具收缩后的示意图；

图8(e)为本发明一实施例中顶升机具伸展后的示意图。

图中：1-锚固件；2-导绳；3-框架柱；4-植生槽；5-顶升机具。

31-导轨槽；32-牛腿；33-螺栓孔；34-橡胶垫片；41-上部段；42-下部段；43-跌水段；44-壁墙；45-泄水槽；46-土壤层；47-砂石淋滤层；48-碎石反滤层；51.承台；52.可伸缩支腿；53.滚轮；54.手动卷扬；55.缆线；521.拧扣；541.滚筒；542.三角架。

具体实施方式

一种高陡岩质边坡覆绿的装置，参见图1、图2、图3、图4、图5。主要由锚固件1、导绳2、框架柱3、植生槽4、导轨槽31、牛腿32、螺栓孔33、橡胶垫片34、上部段41、下部段42、跌水段43、壁墙44、泄水槽45、土壤层46、砂石淋滤层47、碎石反滤层48。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

首先在预制场采用预制件制作框架柱3及植生槽4等主要构件。在预制成型的植生槽4中铺设碎石、细沙和土壤等材料构成植物生长基质。并在植生槽4的植物生长基质中埋入爬藤类及草本类植物种子。覆绿工程采用预制构件及预制装配式施工方法以保证施工速度快，工程质量可靠。

参照图1、图2、图3、图4和图5，高陡岩质边坡覆绿的具体实施步骤如下：

(1)清理岩质边坡，清除高陡边坡上的浮石、细小颗粒及松动体；

(2)按照预先设计的框架柱3的导轨槽31位置，从边坡顶到边坡脚安设导绳2并由边坡顶及边坡脚的锚固件1固定；

(3)将一段框架柱3竖立，框架柱3的导轨槽31紧贴边坡岩壁，将导绳2卡进导轨槽31后，用螺栓将导绳2卡塞进导轨槽31后拧紧螺母将导绳2与框架柱3联结。采用顶升机具将框架柱3沿着导绳2顶升至一定高度后，在顶升机具下部接另一段框架柱3，固定在导绳上后，移开顶升机具，由下部框架柱3顶住上部框架柱3，顶升机具5下移至下部框架柱3底部顶升。如此重复，最后完成整个边坡坡面的框架柱3的安装。

(4)利用起重机等起吊装置，或由上往下，或由下往上，将一段植生槽4吊装至预定位置，植生槽4两端放置于相邻两列框架柱3牛腿32之上，并在植生槽4两端与框架柱3的牛腿32接触处填塞部分混凝土以硬化固定。安装植生槽4的框架柱3两牛腿32需在垂直高度上有约1m的高差。如此重复，最后完成整个边坡坡面的植生槽4的安装。

参照图6，本发明的高陡岩质边坡装配式快速少土覆绿技术的框架柱3包括导轨槽31、牛腿32、螺栓孔33及橡胶垫片34。框架柱3柱身尺寸约为5×0.5×0.5m，柱身尺寸既可以保证框架柱在顶升过程中重量不大，便于顶升；又能保持一定的刚度，不易断裂，柱身上有纵向贯通整个框架柱的导轨槽31。为避免上下框架柱错位，设置两条导轨槽，利用两条导绳卡进导轨槽使框架纸在平面上固定，但在垂直方向上可以灵活移动。将框架柱顶升一顶高度后，固定住，在其下部空间接力固定并顶升框架柱。在上述参数配合，可以使得框架柱在顶升过程和顶升后，能够有效固定，不至摆动。两条导轨槽31中心距为160～200mm，单条导轨槽31宽约50～60mm，深约150～200mm。在柱身两端，各有1～2道横向贯穿柱身的固定件，固定件采用螺栓孔33，用于固定导绳2。柱身两侧沿柱身纵向设有若干牛腿32，牛腿32之间间距约1m。框架柱柱身底部还有紧密连接上下框架柱3并防止框架柱3碰撞损坏的橡胶垫片34。为保证承受住植生槽的重量，框架柱和植生槽均采用钢筋混凝土制作，混凝土等级在C30以上。

参照图7，本发明的高陡岩质边坡装配式快速少土覆绿技术，其植生槽4为异型植生槽4，植生槽4尺寸约为10×0.5×0.65m(10m为水平长度)，植生槽4包括上部段41、下部段42及跌水段43，上部段41、下部段42由跌水段43隔开。植物槽4由混凝土壁墙44做成底部及四周封闭、上部开口的空间，上部段41、跌水段43及下部段42由混凝土壁墙44隔开。上部段41及下部段42水平长度均约为4.8m，底部坡度5％；跌水段43水平长度约为0.4m，底部不做坡度要求。跌水段43底部低于下部段底部约0.3～0.4m。

参见图4和图7，植生槽4中的上部段41及下部段42由下至上铺设碎石反滤层48、砂石淋滤层47和土壤层46构成植物生长基质，其中碎石反滤层48厚度约0.15m、砂石淋滤层47厚度约0.10m，土壤层46厚度约0.25m。在植生槽4的土壤层46中埋入爬藤类及草本植物种子。为保证植生槽4中的植物生产必须的水分，但又不至于水分太多导致根部缺乏而死亡，在植生槽4的上部段41、下部段42背离边坡临空的一面长边混凝土壁墙44上每隔0.8～1.5m设置2～3cm宽、顶部开口、底部与生长基质土壤层底部持平的泄水槽45。同时在上部段41、下部段42的两侧短边混凝土壁墙44上也设置2-3个尺寸相似的的泄水槽45。

图1、图2、图3、图6和图7中，框架柱3和植生槽4均采用钢筋混凝土制作，混凝土等级在C30以上；顶升机具5主要采用钢制作。框架柱3、植生槽4制作及植生槽4中的植物生长基质铺设均在预制场完成。

参照图8，为实现本技术之覆绿工程的预制构件的模块式快速施工，配合施工特制了一种顶升机具5专门用来进行框架柱1的快速施工。顶升机具5包括承台51、带滚轮53的可伸缩移动支腿52、手动卷扬54、缆线55等。可伸缩移动支腿52分为多节并可伸缩，支腿末端连接两对连轴双滚轮53以实现在水平地表上的移动，水平将可伸缩移动支腿52伸缩到预定位置后用拧扣521固定。支架采用三角架542，收线装置采用手动卷扬54，手动卷扬54上设置有滚筒541，滚筒541上缠绕有缆线55。将手动卷扬54上的三角架542固定至地表，摇动连接手动卷扬54上的滚筒541上的手柄带动滚筒541滚动卷起缆线55以收拢可伸缩移动支腿52，实现顶升机具5的缓慢上升，将顶升机具5承台51上的框架柱1顶至预定位置。

图1～4中，本发明的高陡岩质边坡装配式快速少土覆绿技术，为实现顶升机具5紧贴边坡岩壁顶升框架柱1，当边坡不垂直时，可在顶升机具5临边坡岩壁一侧的滚轮53下开挖一定深度的凹槽作为单侧滚轮53的轨道，此时滚筒541牵动滚轮53移动以实现顶升机具5的倾斜顶升。

Claims (8)

1.一种边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于：

所述边坡覆绿装置包括与边坡岩壁固定的多个竖直设置且相互平行的框架柱(3)，所述框架柱(3)外侧表面上设有多条牛腿(32)，所述牛腿(32)上架设有植生槽(4)，所述植生槽(4)包括倾斜设置的上部段(41)和下部段(42)，所述上部段(41)和所述下部段(42)之间通过竖直设置的跌水段(43)固定连接；

所述框架柱(3)包括竖直设置的导轨槽(31)；

所述边坡覆绿装置的施工方法包括以下步骤：

S1、清理岩质边坡，清除高陡边坡上的浮石、细小颗粒及松动体；

S2、按照预先设计的框架柱的导轨槽位置，竖直平行安装多个框架柱；

S3、将一段植生槽吊装至预定位置，并使植生槽两端放置于相邻两列框架柱牛腿之上，如此重复，最后完成整个边坡坡面的植生槽的安装；

S2中，从边坡顶到边坡脚安设导绳并固定；将一段框架柱竖立，框架柱的导轨槽紧贴边坡岩壁，将导绳卡进导轨槽后，并在导绳外侧的导轨槽上安装固定件；采用顶升机具将框架柱沿着导绳顶升至一定高度后，在顶升机具下部接另一段框架柱，将另一段框架柱固定在导绳上后，移开顶升机具，由下部框架柱顶住上部框架柱；如此重复，最后完成整个边坡坡面的框架柱的安装；

所述顶升机具包括承台(51)，所述承台(51)的底部分别与两根可伸缩移动支腿(52)的上端活动连接，两根所述可伸缩移动支腿(52)的下端安装有滚轮(53)，所述顶升机具中部还包括支架，所述支架上安装有收线装置，所述收线装置上的缆线两端分别与两根所述可伸缩移动支腿(52)的下端固定连接。

2.根据权利要求1所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，多根所述框架柱(3)竖直上下相接，导绳(2)卡设于所述导轨槽(31)中，所述导绳(2)的两端分别固定于边坡岩壁的顶部和底部，使多根所述框架柱(3)紧贴边坡岩壁，且可沿着所述导绳(2)不断被顶升。

3.根据权利要求2所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述导轨槽(31)外侧固定有固定件，使所述导绳(2)卡设于所述导轨槽(31)中。

4.根据权利要求2所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述框架柱(3)中并列设置有两条所述导轨槽(31)。

5.根据权利要求1-3任一项所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述上部段(41)和所述下部段(42)的坡度为3％～5％。

6.根据权利要求1-3任一项所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述跌水段(43)的上端与所述上部段(41)的低端固定连接，所述跌水段(43)的下端低于所述下部段(42)高端的底部0.3～0.4m。

7.根据权利要求1-3任一项所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述上部段(41)和所述下部段(42)设置多段，所述上部段(41)和所述下部段(42)的长度分别为3-6m。

8.根据权利要求1-3任一项所述的边坡覆绿装置的施工方法，其特征在于，所述上部段(41)和所述下部段(42)底部设置有泄水槽，所述泄水槽之间的间隔为0.8～1.5m。