一种高海拔地区复合植生层生态护坡结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及植被工程技术，具体涉及海拔地区生态护坡技术。

背景技术

高海拔地区生态环境极为脆弱，植被以草本植物为主，种类单一、种植土层薄，在基础设施工程建设过程中，在边坡开挖的过程中极易整体剥落，难以自然恢复，进而在降雨、冻融循环等环境作用下使生态破坏创面逐渐扩大，引发进一步的植被退化和水土流失。同时，高海拔地区边坡岩土体在特殊环境条件的长期作用下，呈现风化程度高、破碎程度高、自然滑塌风险高的“三高”特点，实际工程中为保证边坡稳定，常采用喷射混凝土方式进行边坡加固。

然而，喷射混凝土阻断了边坡内外的水分流通和植被生长途径，使边坡生态创面变为永久性创面，丧失生态恢复的可能。随着基础设施工程对环境保护的逐渐重视，喷射混凝土护坡已难以满足环保要求。采用生态护坡技术逐步成为了边坡创面生态恢复的优先原则。

目前，常用的生态护坡技术主要有客土喷播、撒播混植、码砌植生袋、植被纤维毯等，在平原地区取得了良好的边坡生态恢复效果，但在高海拔地区缺氧、大温差、强辐射、降水不均的特殊环境条件下难以适用。

亟需一种适用于高海拔地区特殊条件的生态护坡技术，解决高海拔地区边坡生态创面的生态修复难题。

发明内容

针对现有生态护坡技术难以适应高海拔地区缺氧、大温差、强辐射、降水不均的特殊环境条件，以及坡面植被成活率低，护坡结构强度低、易脱落，耐久性差的问题，本发明的目的在于提供一种高海拔地区复合植生层生态护坡结构，同时针对该生态护坡结构还提供一种相应的施工方法，由此来解决高海拔地区边坡生态创面的生态修复问题。

为了达到上述目的，本发明提供的高海拔地区复合植生层生态护坡结构，包括复合植生层与分布式营养袋；所述复合植生层由种植土、水泥、腐殖质、膨松剂、复合肥、过磷酸钙、边坡保水剂、边坡粘合剂、植物种子组成，并覆盖在原始坡面上，所述分布式营养袋分布在复合植生层中。

在本发明的一些实例中，所述复合植生层与分布式营养袋构成的复合植生层生态护坡结构通过锚固结构与原始坡面连接在一起。

在本发明的一些实例中，所述复合植生层中各组分的配比如下，按重量份计：

在本发明的一些实例中，所述复合植生层中的植物种子由多种适应高海拔环境的植物种子。

在本发明的一些实例中，所述分布式营养袋由袋体和填充材料组成，所述填充材料内含高浓度营养成分。

在本发明的一些实例中，所述分布式营养袋中的袋体为由聚丙烯土工布材料缝制而成的长方形袋，一端开口。

在本发明的一些实例中，所述复合植生层与原坡面组合结构中穿设有若干的排水管。

在本发明的一些实例中，所述分布式营养袋沿原始坡面多排布置。

为了达到上述目的，本发明提供的高海拔地区复合植生层生态护坡结构施工方法，包括：

(1)针对原坡面进行锚钉施工；

(2)沿原始坡面安放分布式营养袋，并铺设铁丝网；

(3)将复合植生层所需各类材料拌合均匀，并喷播至安放分布式营养袋以及铺设铁丝网的原始坡面上，形成复合植生层；

(4)复合植生层喷播完成后，对形成的护坡结构养护。

在本发明的一些实例中，所述施工方法中还包括在铁丝网铺设完成后，安装排水管的步骤。

本发明提供的高海拔地区复合植生层生态护坡结构方案，能够保证高海拔地区破碎岩土体条件下护坡结构的强度和稳定性，避免护坡结构二次滑塌；同时能够在大温差、强辐射条件下确保生态护坡结构的耐久性，保障其长期性能，可有效解决坡面植被长期良好生长所需的营养供给难题。

本发明提供的高海拔地区复合植生层生态护坡结构方案，在实际应用时，还有如下有益效果：

1.针对高海拔地区植被分布和边坡岩土体特征进行优化设计，技术效果长效可靠。

2.可构建边坡浅层支护和生态恢复一站式解决方案。

3.适用范围广，可广泛用于土质填、挖方边坡和高陡岩质边坡。

4.可直接利用工程所在地生态创面剥离得到的复垦土，生态环保。

5.施工工艺适应性强，可利用现场既有设备完成护坡结构施工，施工效率高。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中复合植生层生态护坡结构剖面示意图；

图2为本发明实例中喷播前生态护坡结构坡面布置示意图；

图3为本发明实例中现场试验得到的植被覆盖率曲线图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明针对高海拔地区缺氧、大温差、强辐射、降水不均的特殊环境，给出一种高海拔地区复合植生层生态护坡结构方案，由此来解决高海拔地区边坡生态创面的生态修复所存在的问题。

具体的，该复合植生层生态护坡结构主要由复合植生层与分布式营养袋组成。其中，复合植生层覆盖在原始坡面上，该复合植生层内含多种适应高海拔环境的植物种子，可实现加固坡体和为植被300提供生长基床的双重作用；与此同时，分布式营养袋则分布在复合植生层中，该分布式营养袋内含高浓度营养成分，在护坡结构竣工后的5-7年内持续释放养分，促进坡面植被生长。

针对本发明给出的方案，以下通过实例来进一步说明。

参见图1与图2，其所示为本发明给出的高海拔地区复合植生层生态护坡结构的一种具体构成示例。

由图可知，本实例给出的高海拔地区复合植生层生态护坡结构100在构成上主要由复合植生层110、分布式营养袋120、以及辅助材料130组成。

本结构中的复合植生层110用于覆盖在原始坡面200上，用于加固坡体，同时为植被300提供生长基床。

本实例中的复合植生层110主要由种植土、水泥、腐殖质、膨松剂、复合肥、过磷酸钙、边坡保水剂、边坡粘合剂、植物种子组成。

其中种植土可采用工程现场剥离下来集中保存的复垦土，水泥可采用PO42.5普通硅酸盐水泥，腐殖质采用腐熟花生壳粉末，膨松剂采用蜂窝煤渣。

该复合植生层110中通过掺加水泥和边坡粘合剂后，可显著提高护坡结构的强度，满足在高海拔地区恶劣环境下的性能要求。同时，掺加复合肥、过磷酸钙后，可中和水泥带来的碱性，使得复合植生层PH值适于植物生长。掺加腐殖质和膨松剂后，使得复合植生层在保有足够强度的同时形成多孔结构，允许植物扎根和正常生长。掺加边坡保水剂后，使得复合植生层在能够在高湿度条件下快速吸水，并缓慢释放水分供植物发芽生长，从而提高复合植生层的保水性能。

如此的构成的复合植生层中各组分的配比如下，按重量份计：

作为优选，本实例中每平方米复合植生层中，各材料的推荐用量为：种植土216kg、水泥5kg、腐殖质6kg、膨松剂4kg、复合肥0.025kg、过磷酸钙0.03kg、边坡保水剂0.02kg、边坡粘合剂0.025kg；如此配比构成的复合植生层在实际应用过程中，能够提供足够的种植土和养分，在高海拔地区脆弱环境下保障坡面植物生长良好。

在此基础上，为适应高海拔地区环境，本实例在复合植生层中选用多种高原型、冷季型植物，组成复合生物群落。

本实例中，复合植生层内含9种适应高海拔环境的植物种子：黑麦、狗芽根、披碱草、高羊茅、苜蓿草、老芒麦、冰草、早熟禾、蒿子。

具体的，本实例中复合植生层中各植物种子的配比为，每平方米表面积复合植生层中所用的植物种子类别和质量如下：黑麦10g、狗芽根2g、披碱草7g、高羊茅5g、苜蓿草7g、老芒麦8g、冰草9g、早熟禾7g、蒿子6。如此配置能够的植物种子，能够提高坡面植被的发芽率，从而提高未来的植被覆盖率

本结构中的分布式营养袋120由袋体和填充材料组成，内含高浓度营养成分，分布于复合植生层110中，用于在护坡结构竣工后的5-7年内持续释放养分，促进坡面植被生长。

其中，该分布式营养袋120中袋体为长度为1m、宽度8cm，由聚丙烯土工布材料缝制而成的长方形袋，一端开口，如此的袋体便于安装填充材料，同时能够在复合植生层110中最大面积的释放养分。

该分布式营养袋120中填充材料由种植土、边坡保水剂，复合肥，腐殖质、过磷酸钙组成。

具体的，本实例中填充材料中各组分的配比如下，按重量份计：

作为优选，本实例中填充材料中各组分的优选配比为：

按质量百分比计，比例为：种植土84％，保水剂3％，复合肥7％，腐殖质3％、过磷酸钙3％；如此配置所形成的填充材料中营养成分占比高，可保证缓释过程中营养供应充足。

据此形成的分布式营养袋120在具体设置时，沿原始坡面120多排布置，相邻两条的间距为0.5m，上下排间距为0.5m，同时上下排布置间距相互错开；如此分布设置的营养袋120中每个营养袋120所形成的供给区域能够与其周期相邻营养袋120所形成的供给区域之间形成互补，除了能够覆盖整个复合植生层外，并且使得复合植生层中各个区域的营养供给量均匀，保证坡面各个区域的植物种子都有足够的营养。

本结构中的辅助材料130主要包括锚钉131、铁丝网132和排水管133三部分。

其中，锚钉131用于将复合植生层生态护坡结构100和原坡面200连接在一起，防治护坡结构整体滑移。

作为举例，本实例中的锚钉131主要由Φ16mm螺纹钢筋制作构成，长度60mm，一端带有10cm折弯头用于固定，如此能够达到优异的锚固效果，也便于施工。

这里的铁丝网132与复合植生层110配合，在复合植生层110成型时，整体嵌设在复合植生层110中，用于提高复合植生层110的附着程度和强度，对护坡结构起加筋作用。

作为举例，本实例中的铁丝网132优选网孔边长5cm，铁丝直径2mm的镀锌勾花铁丝网；如此构成的铁丝网132持力能力强，在实际应用时，能够增强复合植生层附着力；同时网孔边长足够，还能够在喷播时避免出现空洞。

本铁丝网132在具体实施布置时，相邻铁丝网之间、铁丝网与锚钉之间用铁丝绑扎固定，进一步提高护坡结构的整体性。

这里的排水管133整体内置在复合植生层110与原坡面200的组合结构中，用于将坡面内部的地下水和渗入的雨水及时排出。

作为举例，本实例中的排水管133采用内径50mm的PVC管裁剪而成，长度30cm。如此构成的排水管133在实施时，使用聚丙烯无纺布套在排水管外，作为反滤层，防治排水管堵塞。

针对本实例给出的复合植生层生态护坡结构方案在具体实施时，可通过如下施工步骤来实现：

边坡修整——锚钉施工——安放分布式营养袋——铺设铁丝网——安装排水管——复合植生层喷播——护坡结构养护。

这里结合图1与图2，具体说明一下本实例中高海拔地区复合植生层生态护坡结构的施工过程。

步骤1：边坡修整

使用挖掘机修整边坡，自上往下清除坡面杂草、杂物，浮土等，重点修整边坡顶部突出部分和坡面雨水冲蚀部分。刷坡时需注意减小坡顶坡度，需注意避免因刷坡导致坡度变陡。

步骤2：锚钉施工

锚钉采用矩形布置，竖向间距为0.5m，水平向间距为1m。沿垂直边坡坡面方向自上而下依次打入，外露长度10cm，打入后锚钉折弯头需竖直向上。对于土质边坡，采用人工锤入方式，对于岩质边坡采用手持式钻孔机打孔方式。如此进行锚钉施工，能够有效加强复合植生层与原边坡的整体性，对边坡起到浅层加固作用。

步骤3：安放分布式营养袋

将分布式营养袋填充材料人工填充至袋内，用细铁丝扎紧袋口。同时将分布式营养袋紧贴坡面水平铺挂，与相互用铁丝连接，与锚钉固定，以免滑落。

步骤4：铺设铁丝网

分别由坡顶向坡底铺设镀锌铁丝网，相邻两幅搭接宽度为10cm。铁丝网紧贴分布式营养袋外侧，与边坡坡面间距约为5-7cm。相邻两幅网片、网片与锚钉之间均用细铁丝绑扎牢固。如此铺设铁丝网，能够增强相邻两幅铁丝网、铁丝网与锚钉之间的整体性，从而提高护坡结构的强度和抗变形能力。

步骤5：安装排水管

铁丝网施工完成后，安装排水管。排水管按矩形布置，纵横向布设间距均为2m，沿水平向下倾斜5度方向打入原始坡面，打入深度为15cm，外露15cm。在排水管开口处塞入等直径成捆干草，待喷播完成后取出，以防止复合植生层喷播时堵住排水管。如此安装相应的排水管，能够使边坡内部地下水有效通过排水管高效排出，避免由于坡体内积水导致边坡失稳。

步骤6：复合植生层喷播

复合植生层喷播采用干喷机进行，现场需配备小型拌合机、空压机、发电机、混凝土干喷机、水箱、水泵。小型拌合机、空压机、混凝土干喷机、水泵均由发电机驱动。用小型拌合机将复合植生层所需各类材料拌合均匀，人工装入混凝土干喷机，在干喷机喷口处经水泵掺入一定水分，通过空气压力机提供的空气压力将护坡材料喷至坡面。喷播时应尽可能垂直于坡面，且喷播厚度保持均一。再者，喷播过程中通过试喷来确定掺入水量，避免喷播材料过干造成喷播回弹量大，或过湿造成难以附着于坡面。

通过如此方式进行复合植生层喷播，能够确保复合植生层紧密附着于坡面上。

步骤7：护坡结构养护

复合植生层喷播完成后，采用具有保水作用的遮光土工布进行覆盖，通过工地洒水车每日两次对护坡结构浇水养护，单次浇水时间不少于20分钟，每隔3天掀开土工布观察草种状态，大量出芽后可去除遮光土工布。

通过如此方式进行护坡结构养护时，通过遮光土工布实现保水，同时防止强辐射作用对幼苗的不利影响，提高植物出芽率。

由上可知，本实例方案通过在护坡结构中掺加水泥固化剂、粘合剂等成分，可适应高海拔地区特殊岩土体条件和特殊气候环境条件对护坡结构强度和稳定性的高要求，保证护坡结构稳定，同时维持适于植物生长的PH值范围和孔隙率，保障坡面植物生长环境。

与此同时，通过适配于高原环境的植物种组合，保证在高海拔地区的生态恢复效果。

再者，通过分散布置的分布式营养袋，使得营养袋中的营养成分在护坡结构竣工后的5-7年内持续向外释放，保障坡面植物长期良好生长。

参见图3，其所示为本方案在海拔4000m工程边坡开展300平方米现场试验，得到的植被覆盖率曲线图。

据此，本方案在海拔4000m工程边坡进行进行实施时，坡面植物于施工完成后第7天开始发芽，施工完成第93天后植被覆盖率达70％。

可见本高海拔地区复合植生层生态护坡结构方案，适用于高海拔地区缺氧、大温差、强辐射、降水不均的特殊环境条件，可直接利用高海拔工程所在地生态创面剥离得到的复垦土，生态环保，并且坡面植被成活率高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。