CN115288164B - 一种高陡边坡生态修复施工方法及装置 - Google Patents
一种高陡边坡生态修复施工方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高陡边坡生态修复施工方法及装置，包括以下步骤：S1、平整坡面；S2、预留孔道：在坡面上间隔进行锚杆孔道的钻孔操作并清理；S3、铺设轻质塑钢：制作轻质塑钢并固定于坡面；S4、固定海绵橡胶绳：将海绵橡胶绳从轻质塑钢中穿过并固定：S5、填充木屑与蔗渣混合物：制备木屑与蔗渣混合物并填充入轻质塑钢内；S6、制备混合球体及植物种子：将木屑与蔗渣混合物做无菌处理，接种真菌后制备成大小不一的球体，选取自然界中的球状土块与球体混合均匀，选取植物种子进行催芽处理后混合均匀；S7、喷射水泥土防护层：将S6中的混合球体与水泥土混合均匀，再加入植物种子和肥料，将其喷射于轻质塑钢与坡面形成的空隙中；S8、进行养护。
Description
技术领域
本发明属于生态环境修复技术领域，具体涉及一种高陡边坡生态修复施工方法及装置。
背景技术
高陡边坡的坡度一般为45°～90°，多为裸露的岩石，使得植被难以存活，容易造成水土流失、滑坡崩塌、泥石流等地质灾害，对人民的生命财产安全具有重大的威胁。由于高陡边坡特有的地质环境使得植被难以存活并且容易造成水土流失，究其原因主要分为以下三点：一是边坡的坡度较为陡峭，其坡体多为岩质边坡，保水保肥能力差，植被着生困难，仅靠自然恢复效果差；二是土壤干旱缺水，高陡边坡一般处于干旱地区，由于土壤缺水严重，无法形成适宜植被生长的环境条件，由此形成恶性循环，水土流失加剧；三是土壤贫瘠，缺乏植物生长所需营养元素，由于高陡边坡全部都是裸露的土体，土体表面微生物较少，难以对土体进行改善，导致土体养分及其缺乏，因而植被难以存活。
然而现有技术却难以达到高陡边坡生态修复的目的。由于高陡边坡较为陡峭，容易出现基材不稳，易滑落的现象。厚层基材修复边坡仅仅适用于45°以下的边坡，若边坡陡于45°，则会造成基材不稳，不能抵挡暴雨冲刷，甚至对边坡造成二次损害。如若基材滑落，不仅造成资源浪费，且难以达到为高陡边坡返青复绿的目的。高陡边坡地区干旱缺水，一般的生态修复难以达到持水保营养的效果。若不断的浇水施肥，必然对人力、物力、财力形成一定的负担，并且操作较为繁琐。高陡边坡的土壤较为贫乏，难以提供植物生长所需的营养物质，并且缺少植物生长所需空间。如若采取客土喷播技术，则需要远距离运输加大治理成本，不经济，而且仅在前期治理效果显著，后期植被大面积衰败，难以达到修复边坡的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种操作简单，植被存活率高，后期养护成本低，能达到增加土壤肥力、提高边坡承载力的效果，迅速形成高陡边坡特有的生态循环系统，达到修复高陡边坡的目的的高陡边坡生态修复施工方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高陡边坡生态修复施工方法，包括以下步骤：
S1、平整坡面：清除坡面凸出岩石、垃圾等，之后进行平整坡面，使其坡度大致相同；
S2、预留孔道：根据施工图纸位置，在坡面上间隔进行锚杆孔道的钻孔操作，并对锚杆孔道进行清理；
S3、铺设轻质塑钢：制作带有空腔的轻质塑钢，将轻质塑钢按照锚杆孔道位置铺设于坡面，并依托锚杆固定于坡面；
S4、固定海绵橡胶绳：将海绵橡胶绳从轻质塑钢中穿过，并依托锚杆和轻质塑钢进行固定：
S5、填充木屑与蔗渣混合物：制备木屑与蔗渣混合物，并将上述混合物填充入轻质塑钢的空腔内；
S6、制备混合球体及植物种子：将木屑与蔗渣混合物做无菌处理，接种真菌后制备成大小不一的球体，选取自然界中的球状土块与球体混合均匀形成混合球体，选取若干种植物种子并进行催芽处理后混合均匀；
S7、喷射水泥土防护层：将S6中的混合球体与水泥土混合均匀，再加入混合后的植物种子和肥料，将其喷射于轻质塑钢与坡面形成的空隙中；
S8、进行养护：待S7完成后，每天定时定量喷水，覆盖椰丝纤维毯进行养护。
进一步地，所述S4中的海绵橡胶绳内添加有吸水性树脂和添加剂。
进一步地，所述海绵橡胶绳内的添加剂包括乙烯基醚和烯烃不饱和羧酸或其衍生物为主要成分的共聚物的皂化物、防腐剂、防霉剂、抗金属腐蚀剂。
进一步地，所述S5中，制备好的木屑与蔗渣混合物具有一定密实度，且提前浸泡0.1％～0.3％的营养液后再填充入轻质塑钢的空腔内。
进一步地，所述S6中，接种真菌为纤维素分解真菌。
进一步地，所述真菌为噬纤维菌和担子菌。
进一步地，所述S7中的水泥土中水泥含量为5％-8％，所述水泥土中的土体为粉质粘土，水泥为粉煤灰硅酸盐水泥。
进一步地，所述S6中，所选的植物种子为草本和灌木混合种子。
进一步地，所述S7中，每立方米喷射的水泥土中含有肥料1％-3％。
本发明还设计了一种用于高陡边坡生态修复施工方法的装置，所述轻质塑钢为三个横排轻质塑钢和两个三角板型轻质塑钢围成的三棱柱，且其中位于顶部的横排轻质塑钢包括一锯齿形边，所述锯齿形边与相邻横排轻质塑钢之间形成集水口，位于底部的横排轻质塑钢与坡面贴合且包括预留锚杆孔道，其余两个所述横排轻质塑钢包括容纳海绵橡胶绳穿过的第一孔道和用于水分穿过的若干第二孔道。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明操作简单，植被存活率高，后期养护成本低，能达到增加土壤肥力、提高边坡承载力的效果，迅速形成高陡边坡特有的生态循环系统，达到修复高陡边坡的目的。本发明选用轻质塑钢，其气密性好、耐腐蚀性强、并且能适应较大的温差变化，适应性强；在轻质塑钢表面留有第二孔道，由于其气密性较好，水分仅能从第二孔道中流向水泥土防护层中，从而使轻质塑钢中填充的木屑与蔗渣混合物里的营养液、水分自上而下渗入水泥土防护层中，使得整个水泥土坡面保持湿润状态，形成适宜植物生长的环境条件。选用海绵橡胶绳，其具有疏松多孔的结构，密度小及良好的隔热性能，并且加入特定的催化剂能使其吸水后强度提升，还能增加海绵橡胶绳的刚性；在生态修复前期海绵橡胶绳在水泥土防护层中起到加筋的作用，将整个高陡边坡形成统一的整体，增强了高陡边坡的承载能力，在生态修复后期，海绵橡胶绳又能充当水分、营养物质的交换通道，养护成本低；将海绵橡胶绳自上而下穿过轻质塑钢预留的第一孔道中，当坡底水分过多时，由于海绵橡胶绳具有疏松多孔的结构，使得水分在其内部形成毛细现象，导致水分通过海绵橡胶绳不断向周围渗透，促进边坡水分内部流通。利用轻质塑钢、海绵橡胶绳及农业废弃物木屑与蔗渣共同形成一种集水、保水、保营养、防蒸发的组合装置，坡面水分进入集水口中，随后流向轻质塑钢空腔内，由其内填充的木屑与蔗渣混合物所吸收，并且由于集水口的宽度较小，水分难以流失，从而形成防蒸发的效果；随后水分和营养液将会沿着轻质塑钢的第二孔道不断下渗，使坡内形成适宜植物生长的环境。此时海绵橡胶绳此时能够充当水分、营养物质上下交换的通道。由轻质塑钢、海绵橡胶绳及木屑与蔗渣混合物共同组成的装置能够实现边坡内部水分、营养液等物质的上下循环交替，营造适宜植物生长的环境空间，迅速形成高陡边坡特有的生态循环系统。选用农业废弃物木屑与蔗渣和自然界大小不一的球状土块混合，将其应用于高陡边坡内部，不仅实现了废物利用，缓解了废弃物堆积占地问题，而且减少了水泥用量，降低治理成本，同时还将减轻高陡边坡和轻质塑钢的承载压力，且木屑与蔗渣制成的球体接种真菌，在其腐烂后为植物提供营养物质的同时还能提供生长空间，能够增加土壤肥力，提高植被存活率，达到修复高陡边坡的目的。
附图说明
图1为本发明高陡边坡正视图；
图2为本发明高陡边坡布置轻质塑钢图；
图3为本发明高陡边坡A-A剖面图；
图4为本发明高陡边坡剖面详图；
图5为本发明轻质塑钢正视图；
图6为本发明轻质塑钢剖面图；
图7为本发明高陡边坡内部水、营养物质循环示意图。
其中，1-锚杆，2-轻质塑钢，21-第二孔道，22-第一孔道，23-木屑与蔗渣混合物，24-锯齿形边，25-集水口，26-锚杆孔道，3-海绵橡胶绳，31-疏松多孔结构，4-水泥土防护层，41-混合球体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图中所示的高陡边坡生态修复施工方法，包括以下步骤：
S1、平整坡面：将坡面中凸出岩石、垃圾等清除，之后进行平整坡面，使其坡度大致相同；
S2、预留孔道：根据施工图纸位置，在坡面上间隔进行锚杆孔道的钻孔操作，并对锚杆孔道进行清理，锚杆孔道间隔为2～6m，优选为4m；
S3、铺设轻质塑钢：制作带有空腔的轻质塑钢2，在每隔4m距离将横排轻质塑钢和三角板型轻质塑钢用螺栓和螺母连接，亦可选择焊接的方式连接，将轻质塑钢2按照锚杆孔道位置自上而下铺设于坡面，并依托锚杆1固定于坡面，优选铺设好的轻质塑钢2错位排列，且此时锯齿形边24未连接至相邻横排轻质塑钢，以便填充木屑与蔗渣混合物23；
S4、固定海绵橡胶绳3：将海绵橡胶绳3从轻质塑钢2中的第一孔道穿过，并依托锚杆1和轻质塑钢2进行固定：
S5、填充木屑与蔗渣混合物23：将木屑与蔗渣混合均匀，浸泡0.1％～0.3％的营养液，制备成具有一定密实度的木屑与蔗渣混合物23，并将上述混合物自锯齿形边24处填充入轻质塑钢2的空腔内，填充后将锯齿形边24与相邻的横排轻质塑钢通过螺栓连接形成若干间隔分布的集水口25，优选集水口25场50cm，宽4cm；
S6、制备混合球体41及植物种子：将木屑与蔗渣混合物做无菌处理，接种真菌后制备成大小不一的球体，选取自然界中的球状土块与球体混合均匀形成混合球体41，选取若干种颗粒饱满、无蛀虫的植物种子，并分别在适宜环境下进行催芽处理后混合均匀，提高种子的出芽率；
S7、喷射水泥土防护层4：将S6中的混合球体41与水泥土混合均匀，再加入混合后的植物种子和肥料，将其喷射于轻质塑钢2与坡面形成的空隙中，优选喷射厚度为12cm，并且防止堵塞集水口25；
S8、进行养护：待S7完成后，每天定时定量喷水，覆盖椰丝纤维毯进行养护。
作为优选，S4中的海绵橡胶绳3内添加有吸水性树脂和添加剂。优选海绵橡胶绳为4cm的实心绳。
作为优选，海绵橡胶绳3内的添加剂包括乙烯基醚和烯烃不饱和羧酸或其衍生物为主要成分的共聚物的皂化物、防腐剂、防霉剂、抗金属腐蚀剂。
作为优选，S5中，制备好的木屑与蔗渣混合物23具有一定密实度，且提前浸泡0.1％～0.3％的营养液后再填充入轻质塑钢2的空腔内。可防止喷射水泥土从轻质塑钢的第一孔道和第二孔道中滑落。
作为优选，S6中，接种真菌为纤维素分解真菌。
作为优选，真菌为噬纤维菌和担子菌。
作为优选，S7中的水泥土中水泥含量为5％～8％，水泥土中的土体为粉质粘土，水泥为粉煤灰硅酸盐水泥。优选水泥土中的水泥含量为6％。
作为优选，S6中，所选的植物种子为草本和灌木混合种子。优选所选的植物种子为白三叶、狗牙根和胡枝子种子，选用白三叶每平方米20～30g、狗牙根每平方米15～25g、胡枝子每平方米5～10g。选用草本和灌木混合播种，冷季型和暖季型草种混播，不但使其在高陡边坡能更好的形成生态植物群落，增加土壤肥力，也具有防风固沙，减少水土流失，环境美化的成效，且植物的生长不受限制，更有利于深深扎根于高陡边坡，形成特有的植物生态群落，在植物生长发育之后，将靠着适宜的生存环境，不断循环往复生长，不会出现一年青两年黄三年枯的现象。选用狗牙根种子，多年生草本植物，属于暖季型草种，高可达30cm，其根茎蔓延性强，抗逆性强，易于存活；选用白三叶种子，多年生草本植物，属于冷季型草种，高10～30cm，侧根和须根发达，具有良好的固氮作用，能为其他植物提供营养，并且具有一定的观赏价值；选用胡枝子种子，属于直立落叶灌木，高1～3m，耐旱、耐寒、耐盐碱等，对土壤适应力强，生长力强，再生性强，而且适宜生长在坡地，其根瘤菌也具有固氮作用，大大改善了土壤的理化性质，且胡枝子可以用作固氮树种，其枝条树叶根皮可以制成工业原料、饲料、药用等具有多种价值。治理前期草本植物形成固氮、改善坡内土壤理化性质、美化景观的效果，后期则根据草本植物形成的土壤环境、坡内的营养物质、水分以及木屑与蔗渣分解后的空间，更加适宜胡枝子生长，最终形成生态植物群落，达到修复治理高陡边坡的目的。
作为优选，S7中，每立方米喷射的水泥土中含有肥料1％～3％，肥料中含有氮、钾、磷等植物生长所必需的元素。
作为优选，轻质塑钢2为三个横排轻质塑钢和两个三角板型轻质塑钢围成的三棱柱，且其中位于顶部的横排轻质塑钢包括一锯齿形边24，锯齿形边与相邻横排轻质塑钢之间形成集水口25，位于底部的横排轻质塑钢与坡面贴合且包括预留锚杆孔道26，其余两个横排轻质塑钢包括容纳海绵橡胶绳穿过的第一孔道22和用于水分穿过的若干第二孔道21。相邻集水口之间的间距为30cm，第一孔道的直径为2～6cm，优选为4cm，第二孔道的直径为0.5～1.5cm，优选为1cm，起到形成水分和营养物质流通的通道的作用。
植物生长前期由营养物质提供营养成分，后期通过木屑与蔗渣的球体腐烂提供给植物营养物质，而木屑与蔗渣混合后的球体在腐烂的同时，既能够为植物生长提供所必须的营养物质，又能够在水泥土中形成一定的空间结构，增加坡体透气性，更加适宜植物生长。由于集水口的作用，从坡面收集水分，使水分被木屑与蔗渣混合物所吸收。而本发明所提供的第二孔道，则成为水分以及营养物质在坡体流通的通道，同时由于海绵橡胶绳毛细作用使得水分、营养物质在水泥土周围渗透被植物所吸收。由集水口、木屑与蔗渣、第二孔道、海绵橡胶绳共同作用，形成了水分、营养物质在坡内循环流通的通道，而集水口较为狭窄，使得水分难以蒸发，由此达到将水分锁在高陡边坡内部的同时，营造适宜植物生长的环境条件，从而使植物扎根于高陡边坡内部，达到生态修复的目的，且后期无需养护。雨水经集水口流入轻质塑钢内的木屑与蔗渣混合物中，通过第二孔道将会不断下渗入水泥土中，而海绵橡胶绳由于毛细现象，将会成为水分向周围水泥土、乃至向上运输水分营养物质的通道，使水分在高陡边坡内部循环，不断被植物、水泥土、高陡边坡土体所吸收。由于集水口较为狭窄，可极大减少蒸发量。由此将水分最大限度的保存在坡内，以此，为植物生长发育做出贡献。
本发明操作简单，植被存活率高，后期养护成本低，能达到增加土壤肥力、提高边坡承载力的效果，迅速形成高陡边坡特有的生态循环系统，达到修复高陡边坡的目的。本发明选用轻质塑钢，其气密性好、耐腐蚀性强、并且能适应较大的温差变化，适应性强；在轻质塑钢表面留有第二孔道，由于其气密性较好，水分仅能从第二孔道中流向水泥土防护层中，从而使轻质塑钢中填充的木屑与蔗渣混合物里的营养液、水分自上而下渗入水泥土防护层中，使得整个水泥土坡面保持湿润状态，形成适宜植物生长的环境条件。选用海绵橡胶绳，其具有疏松多孔的结构，密度小及良好的隔热性能，并且加入特定的催化剂能使其吸水后强度提升，还能增加海绵橡胶绳的刚性；在生态修复前期海绵橡胶绳在水泥土防护层中起到加筋的作用，将整个高陡边坡形成统一的整体，增强了高陡边坡的承载能力，在生态修复后期，海绵橡胶绳又能充当水分、营养物质的交换通道，养护成本低；将海绵橡胶绳自上而下穿过轻质塑钢预留的第一孔道中，当坡底水分过多时，由于海绵橡胶绳具有疏松多孔的结构，使得水分在其内部形成毛细现象，导致水分通过海绵橡胶绳不断向周围渗透，促进边坡水分内部流通。利用轻质塑钢、海绵橡胶绳及农业废弃物木屑与蔗渣共同形成一种集水、保水、保营养、防蒸发的组合装置，坡面水分进入集水口中，随后流向轻质塑钢空腔内，由其内填充的木屑与蔗渣混合物所吸收，并且由于集水口的宽度较小，水分难以流失，从而形成防蒸发的效果；随后水分和营养液将会沿着轻质塑钢的第二孔道不断下渗，使坡内形成适宜植物生长的环境。此时海绵橡胶绳此时能够充当水分、营养物质上下交换的通道。由轻质塑钢、海绵橡胶绳及木屑与蔗渣混合物共同组成的装置能够实现边坡内部水分、营养液等物质的上下循环交替，营造适宜植物生长的环境空间，迅速形成高陡边坡特有的生态循环系统。选用农业废弃物木屑与蔗渣和自然界大小不一的球状土块混合，将其应用于高陡边坡内部，不仅实现了废物利用，缓解了废弃物堆积占地问题，而且减少了水泥用量，降低治理成本，同时还将减轻高陡边坡和轻质塑钢的承载压力，且木屑与蔗渣制成的球体接种真菌，在其腐烂后为植物提供营养物质的同时还能提供生长空间，能够增加土壤肥力，提高植被存活率，达到修复高陡边坡的目的。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、平整坡面：清除坡面凸出岩石、垃圾，平整坡面；
S2、预留孔道：根据施工图纸位置，在坡面上间隔进行锚杆孔道的钻孔操作，并对锚杆孔道进行清理；
S3、铺设轻质塑钢：制作带有空腔的轻质塑钢(2)，将轻质塑钢(2)按照锚杆孔道位置铺设于坡面，并依托锚杆(1)固定于坡面；
S4、固定海绵橡胶绳(3)：将海绵橡胶绳(3)从轻质塑钢(2)中穿过，并依托锚杆(1)和轻质塑钢(2)进行固定；
S5、填充木屑与蔗渣混合物(23)：制备木屑与蔗渣混合物(23)，并将上述混合物填充入轻质塑钢(2)的空腔内；
S6、制备混合球体(41)及植物种子：将木屑与蔗渣混合物做无菌处理，接种真菌后制备成大小不一的球体，选取自然界中的球状土块与球体混合均匀形成混合球体(41)，选取若干种植物种子并进行催芽处理后混合均匀；
S7、喷射水泥土防护层(4)：将S6中的混合球体(41)与水泥土混合均匀，再加入混合后的植物种子和肥料，将其喷射于轻质塑钢(2)与坡面形成的空隙中；
S8、进行养护：待S7完成后，每天定时定量喷水，覆盖椰丝纤维毯进行养护；所述S3中，所述轻质塑钢(2)为三个横排轻质塑钢和两个三角板型轻质塑钢围成的三棱柱，且其中位于顶部的横排轻质塑钢包括一锯齿形边(24)，所述锯齿形边与相邻横排轻质塑钢之间形成集水口(25)，位于底部的横排轻质塑钢与坡面贴合且包括预留锚杆孔道(26)，其余两个所述横排轻质塑钢包括容纳海绵橡胶绳穿过的第一孔道(22)和用于水分穿过的若干第二孔道(21)。
2.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S4中的海绵橡胶绳(3)内添加有吸水性树脂和添加剂。
3.根据权利要求2所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述海绵橡胶绳(3)内的添加剂包括乙烯基醚和烯烃不饱和羧酸或其衍生物为主要成分的共聚物的皂化物、防腐剂、防霉剂、抗金属腐蚀剂。
4.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S5中，制备好的木屑与蔗渣混合物(23)具有一定密实度，且提前浸泡0.1％～0.3％的营养液后再填充入轻质塑钢(2)的空腔内。
5.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S6中，接种真菌为纤维素分解真菌。
6.根据权利要求5所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述真菌为噬纤维菌和担子菌。
7.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S7中的水泥土中的水泥含量为5％～8％，所述水泥土中的土体为粉质粘土，水泥为粉煤灰硅酸盐水泥。
8.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S6中，所选的植物种子为草本和灌木混合种子。
9.根据权利要求1所述的高陡边坡生态修复施工方法，其特征在于：所述S7中，每立方米喷射的水泥土中含有肥料1％～3％。
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