一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法.pdf

本发明提供了一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：平整坡面；取粘土及筛分；取稻秸秆及加工；加水拌合粘土与稻秸秆形成流塑状粘土混合料；坡面施工；压入树枝；喷播草种；施工泄水孔；覆盖土工养护膜。该生态护坡方法施工要求低、简单易行，用于处治浅层边坡病害，既能有效减少边坡坡面降雨冲刷的破坏、保护坡面促进植被绿化，其施工材料稻秸秆与细树枝分解供植物吸收实现资源循环利用，又不污染环境，对边坡防护施工、生态文明建设和可持续发展意义重大。

1.   一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，该方法是处治浅层边坡病害的生态护坡方法，包括以下步骤：
步骤一，确定边坡类型及边坡坡率：
对风化程度为强风化以上的岩质边坡或者土质边坡进行修整，使边坡的坡面平整，并且边坡坡率不陡于1:0.75；然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，在施工现场附近寻找含砾量小、粘性大的粘土，并对粘土进行简单筛分，剔除粒径大于5mm粗颗粒；
步骤三，就近寻找稻秸秆，或者在农民收割季节大量收集，并将稻秸秆加工裁剪成一定长度；
步骤四，往步骤二、三中最后获得的粘土和稻秸秆加入水和其他辅料，搅拌，直至粘土混合料呈流塑状；
步骤五，将步骤四中获得的流塑状粘土混合料均匀摊铺在平整好的边坡坡面上；
步骤六，在经步骤五摊铺好的流塑状粘土混合料的边坡坡面上压入细树枝，并且将细树枝全部压埋入流塑状粘土混合料中，然后抹平边坡坡面；
步骤七，在抹平的边坡坡面上均匀喷施草种；
步骤八，在边坡的坡脚处进行钻孔并安装泄水管；
步骤九，最后在喷施了草种的边坡坡面覆盖土工养护膜，进行日常养护管理。

2.   根据权利要求1所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤四中，所述的其他辅料包括边坡坡面绿化所需要的营养肥料。

3.   根据权利要求1所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤三中，所述的一定长度为2～10cm长，根据施工采用方法调整，机械喷施为2～5cm，人工摊铺长度取5～10cm。

4.   根据权利要求1所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤五中，摊铺流塑状粘土混合料的厚度为10～15cm。

5.   根据权利要求3所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤六中，所述的细树枝的直径规格小于或等于在边坡坡面上摊铺的流塑状粘土混合料的厚度的三分之一。

6.   根据权利要求1或4所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤六中，所述的压入细树枝的压入方向为沿边坡坡面的横向压入且压入细树枝的间隔为10～20cm。

7.   根据权利要求1所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤八中，所述的泄水管为φ100PVC管；在泄水管的上侧和左右两侧开孔，并且在开孔处用土工布包裹反滤，同时管内填充碎石；所述的泄水管深入边坡土体50cm以上。

8.   根据权利要求1所述的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，其特征在于，在步骤九中，所述的土工养护膜为10～15g/m²的无纺土工布。

一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法
技术领域
本发明属于岩土工程边坡防护领域，尤其涉及了一种浅层边坡病害处治的生态护坡方法。
背景技术
边坡是一种常见的地表形态。稳定的边坡将造福于人类，给人们的生产、生活带来安全的环境；但边坡一旦失稳，其祸害将非常严重。目前，大型边坡失稳引起大家足够的重视，然而很多人忽略了浅层小型边坡失稳的影响。浅层小型边坡除了具有突发性、速度快、数量多等特性，给人民的生命、财产、出行便利带来危险外，熟话说“长堤溃于蚁穴”，浅层小型滑坡更是引起大型边坡的失稳的主要源泉。绝大部分大型人工边坡（填方与挖方边坡）在设计中都按照安全标准进行设计，但是却往往还是发生滑塌失稳，终究其原因大部分都由表及里发展。分析其原因，主要分为三个方面，其一，边坡中下部浅层坡体受雨水等外在因素产生浅层滑塌，上部边坡失去支撑而产生整体滑动形成大型深层滑坡；其二坡面受到雨水冲蚀，向坡体内部渗水严重，引起边坡土体或者软弱结构面抗剪强度降低，而产生大型深层滑坡；其三，特殊土体由于气候的强烈变化，由表及里产生干缩或膨胀，引发大型滑坡。因此在设计边坡中，必须严格考虑浅层面的治理。通过治理浅层面，而根除可能由表及里的浅层薄弱点；通过治理浅层面，而达到治理水对深部坡体的入渗；通过治理浅层面，而减缓坡体内部水汽强烈变化，减缓特殊土的形变，保障边坡土体的稳定。
现有的边坡坡面治理方法，种类繁多，如直接植草皮、喷播草种、挂三维网植草、厚层基材植草、植生袋等等。无论是那种方法都有一些不足：如直接植草皮工作繁琐，时间长，并且移植草皮运输量大，移植后抗冲刷性能弱，在很长一段时间内并未能减缓雨水入渗和冲蚀坡体；喷播草种，直接把草种喷播在边坡上，价格便宜，施工方便，但是边坡坡面不具备抗冲刷能力，并且草种受雨水风吹影响，成活率不高，效果不明显；厚层基材植草、挂三维网植草、植生袋都是利用载体将草种等在边坡上绿化，起到较好的稳固坡面作用，但是厚层基材和挂三维网成本较高，并且三维网等塑料制品用料对生态环境会有一定的破坏，植生袋护坡雨水从植生袋间的缝隙渗流冲刷坡面，坡面抗冲刷效果不明显。总之，目前坡面防护绿化方法繁多，各有优缺点，对边坡防护都有运用，并且取得了不错的成效。但是目前尚未有一种具备造价低廉、抗冲刷能力强、施工简单、抗渗能力强、对环境零污染等多种优点的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对目前处治浅层边坡存在的不足，提供了一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法。该生态护坡方法施工要求低、简单易行，既能有效减少边坡坡面降雨冲刷的破坏、保护坡面促进植被绿化，其施工材料之一---细树枝分解供植物吸收实现资源循环利用，又不污染环境，对边坡防护施工、生态文明建设和可持续发展意义重大。
为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种用于处治浅层边坡病害的基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：
步骤一，确定边坡类型及边坡坡率：
对风化程度为强风化以上的岩质边坡或者土质边坡进行修整，使边坡的坡面平整，并且边坡坡率不陡于1:0.75；然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，在施工现场附近寻找含砾量小、粘性大的粘土，并对粘土进行简单筛分，剔除粒径大于5mm粗颗粒；
步骤三，就近寻找稻秸秆，或者在农民收割季节大量收集，并将稻秸秆加工裁剪成一定长度；
步骤四，往步骤二、三中最后获得的粘土和稻秸秆加入水和其他辅料，搅拌，直至粘土混合料呈流塑状；
步骤五，将步骤四中获得的流塑状粘土混合料均匀摊铺在平整好的边坡坡面上；
步骤六，在经步骤五摊铺好的流塑状粘土混合料的边坡坡面上压入细树枝，并且将细树枝全部压埋入流塑状粘土混合料中，然后抹平边坡坡面；
步骤七，在抹平的边坡坡面上均匀喷施草种；
步骤八，在边坡的坡脚处进行钻孔并安装泄水管；
步骤九，最后在喷施了草种的边坡坡面覆盖土工养护膜，进行日常养护管理（浇水等）。
本发明的生态护坡方法有效利用粘土干结强度大，抗渗能力强优点，而混合料中的稻秸秆解决粘土失水干结开裂以及降雨饱和后粘土抗冲刷能力明显降低问题，细树枝的压入解决了粘土混合料在坡面施工后早期蠕动滑移问题，同时起到整体加筋骨架作用能够抵抗暴风雨及降雨后片流对坡面的冲刷，另外考虑稻秸秆、细树枝长期在土体分解后转化为有机肥料，加速边坡植被绿化；其是一种抗降雨冲刷能力强、抗渗能力强、有效减少边坡土体受外部气候的影响、促进植被生长、对环境零污染、施工简单、造价低廉的新型生态护坡方法。
对本发明进一步说明，在步骤三中，所述的一定长度为2～10cm长，根据施工采用方法调整，机械喷施为2～5cm，人工摊铺长度取5～10cm。在实际的试验中，稻秸秆长度长一些对于坡面抗冲刷能力及整体稳定性要好一些，但是太长搅拌过程不容易均匀，并且消耗能量很大，最终人工摊铺长度取5～10cm，机械喷施由于考虑到长度过长会出现卡泵可能，因此稻秸秆取2～5cm。
对本发明进一步说明，在步骤四中，所述的其他辅料包括边坡坡面绿化所需要的营养肥料。所述的营养肥料为常规植被生长所需的肥料，主要是根据后面喷播的植被草种的需要添加不同类型的肥料组分，比如氮磷钾肥、钙肥、镁肥等等。另外，将粘土混合料加水搅拌成流塑状，由于各地的土质不一样，其加入的水量也不同，因此，在进行步骤四之前，需要进行土工试验，测定土体的液限值；然后再往粘土混合料中加水至液限值所需水量搅拌调制，获得流塑状粘土混合料。
对本发明进一步说明，在步骤五中，摊铺流塑状粘土混合料的厚度为10～15cm。摊铺的厚度可以因地而异，如岩质边坡或砂性边坡的摊铺厚度可以取最大值（约15cm），而粘土边坡的摊铺厚度可以取最小值（约10cm）。当然在实际施工过程中，不一定十分精确到这些数值，可以在合理范围内略有偏差。
对本发明进一步说明，在步骤六中，所述的细树枝的直径规格小于或等于在边坡坡面上摊铺的流塑状粘土混合料的厚度的三分之一。所述的压入细树枝的压入方向为沿边坡坡面的横向压入且压入细树枝的间隔为10～20cm。比较细的树枝的压入间隔可以取小值，而比较粗的树枝的压入间隔可以取大值，即可以根据施工情况而定。本发明采用的细树枝可以是各种树木的树枝，主要是可以就地取材，可以选择选自柳条、松树枝、龙眼树枝、荔枝树枝、李树枝、桃树枝、梨树枝等等。同时，细树枝的单根长度越长越好，细树枝的长度越长越利于边坡的稳定及整体性。
另外，在步骤六的抹平工序中，其具体操作为在低矮边坡可直接在边坡坡脚或坡顶用长柄烫斗对边坡进行摊平；若在较高边坡中，每隔10m高度应设置平台，然后施工人员可以在边坡平台上对边坡进行摊平。将边坡坡面摊平可以利于增强雨水面流，从而降低对坡面的冲刷。
对本发明进一步说明，在步骤七的喷播草种工序中，若草种质地坚硬可以将草种轻轻拍入混合料坡面上，若草种较软并且不能受力，则在可以适当将混合料含水量调高，在抹平坡面后立即喷播草种。
对本发明进一步说明，在步骤八中，所述的泄水管为φ100PVC管；在泄水管的上侧和左右两侧开孔，并且在开孔处用土工布包裹反滤，同时管内填充碎石；所述的泄水管深入边坡土体50cm以上。
对本发明进一步说明，在步骤九中，所述的土工养护膜为10～15g/m²的无纺土工布。该无纺土工布具有薄、透水特性功能；在小型降雨时，可以让雨水入渗，补给草种水分；大降雨来临可以防止雨水对坡面的强烈溅蚀，同时不影响坡面草种植被的生长。
本发明的优点：
本发明提供的上述坡面生态防护方法，在现场即可完成施工，大面积施工亦可以利用拌合场地进行先期拌合，再利用泥浆泵喷施于边坡坡面，压入树枝，安装泄水管，在抹平坡面后喷播草种，最后覆盖防护膜。本方法相互效果主要体现在以下几个方面：
（1）充分利用流塑状粘土在失水干硬后形成的强大干强度作用保护坡面，避免受雨水的冲刷，抗冲刷能力强；
（2)利用粘土干结后，土体密实度高，渗透系数小，有效保护坡体岩土受雨水及强烈日照作用，尤其软弱结构面及特殊性土，对边坡的防护效果更加明显；
（3）利用稻秸秆的纤维性，在粘土中加入稻秸秆形成粘土混合料，避免粘土干结缩水开裂，同时在冲刷时与粘土的相互粘结，解决了降雨饱和后粘土抗冲刷能力明显降低问题；
（4）利用流塑状粘土的粘性将新近喷播的草种吸附在粘土上，避免了风吹或者雨水对草种的干扰，有效提高坡面的绿化率；
（5）利用流塑状粘土混合料的含水量以及保水性，小型降雨或人工养护浇水的混合料吸收水分，供草种吸收，满足了草种发芽生长的水分需求，有效提高植被存活率；
（6）利用树枝的与粘土的摩擦性质，压入流塑状粘土可以实现无缝包裹，形成一个强有力的坡面防护罩，加强了抵抗南方暴风强降雨能力；
（7）同时利用树枝骨架加筋性能弥补土体的失水干裂缺点，同时增大坡面层的抗剪强度，有效减少小型边坡滑塌可能性；
（8）利用稻秸秆、树枝有机肥料特性转化为植被成长所需的养分，生态环保，树枝基本分解后植被亦生长完成，植被草根与坡面土体混为一体，具备永久性的抗冲刷作用；
（9）利用树枝抗冲刷性，当雨水冲刷坡面裸露部分树枝时，树枝可以有效挡住雨水对边坡粘土混合料的进一步冲蚀；
（10）对拌合物抹平，利于排水，减小对边坡坡面的冲刷和入渗；
（11）利用土工养护膜有效减小施工完前两三天强降雨对尚未干硬的坡面冲刷，保证边坡由始至终具备高强抗冲刷能力。
附图说明
图1为本发明边坡坡面施工设计图；
图2为边坡坡面施工设计立面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施例作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例在边坡坡率为1:1.0的风化程度为强风化以上的岩质边坡应用的一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：平整坡面；取粘土及筛分；取稻秸秆及加工；拌合粘土；坡面施工；压入树枝；喷播草种；施工泄水孔；覆盖土工养护膜。以下将对各个步骤做一详细介绍：
步骤一，确定边坡类型及边坡坡率：
对边坡坡率为1:1.0的风化程度为强风化以上的岩质边坡进行修整，使边坡的坡面平整；然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，在施工现场附近寻找含砾量小、粘性大的粘土，并对粘土进行简单筛分，剔除粒径大于5mm粗颗粒；（若呈团粒状粘性土，需预先用水浸泡，直至团里软化。砾石土或者粘土团粒，不具备粘性或者粘性较小，雨水冲刷时容易分离，失去抗冲刷作用）
步骤三，就近寻找稻秸秆，或者农民收割季节大量收集，并将稻秸秆加工裁剪成10cm长；
步骤四，往步骤二、三中最后获得的粘土和稻秸秆中加入水和边坡坡面绿化所需要的营养肥料，搅拌，直至粘土混合料呈流塑状；
步骤五，将步骤四中获得的流塑状粘土混合料通过人工均匀摊铺在平整好的边坡坡面上；摊铺流塑状粘土混合料的厚度为15cm；
步骤六，在经步骤五摊铺好的流塑状粘土混合料的边坡坡面上压入细树枝，并且将细树枝全部压埋入流塑状粘土混合料中，然后抹平边坡坡面；
步骤七，在抹平的边坡坡面上均匀喷施草种；
步骤八，在边坡的坡脚处进行钻孔并安装泄水管；
步骤九，最后在喷施了草种的边坡坡面覆盖10g/m²的无纺土工布，进行日常养护管理。
在步骤六中，所述的细树枝的直径规格小于或等于在边坡坡面上摊铺的流塑状粘土混合料的厚度的三分之一。所述的压入细树枝的压入方向为沿边坡坡面的横向压入且压入细树枝的间隔为10cm。
在步骤八中，所述的泄水管为φ100PVC管；在泄水管的上侧和左右两侧开孔，并且在开孔处用土工布包裹反滤，同时管内填充碎石；所述的泄水管深入边坡土体50cm以上。
实施例2
本实施例在边坡坡率为1:0.75的土质边坡应用的一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：平整坡面；取粘土及筛分；取稻秸秆及加工；拌合粘土；坡面施工；压入树枝；喷播草种；施工泄水孔；覆盖土工养护膜。以下将对各个步骤做一详细介绍：
步骤一，确定边坡类型及边坡坡率：
对边坡坡率为1:0.75的土质边坡进行修整，使边坡的坡面平整；然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，在施工现场附近寻找含砾量小、粘性大的粘土，并对粘土进行简单筛分，剔除粒径大于5mm粗颗粒；（若呈团粒状粘性土，需预先用水浸泡，直至团里软化。砾石土或者粘土团粒，不具备粘性或者粘性较小，雨水冲刷时容易分离，失去抗冲刷作用）
步骤三，就近寻找稻秸秆，或者农民收割季节大量收集，并将稻秸秆加工裁剪成2cm长；
步骤四，往步骤二、三中最后获得的粘土和稻秸秆中加入水和边坡坡面绿化所需要的营养肥料，搅拌，直至粘土混合料呈流塑状；
步骤五，将步骤四中获得的流塑状粘土混合料通过泥浆泵均匀摊铺在平整好的边坡坡面上；摊铺流塑状粘土混合料的厚度为10cm；
步骤六，在经步骤五摊铺好的流塑状粘土混合料的边坡坡面上压入细树枝，并且将细树枝全部压埋入流塑状粘土混合料中，然后抹平边坡坡面；
步骤七，在抹平的边坡坡面上均匀喷施草种；
步骤八，在边坡的坡脚处进行钻孔并安装泄水管；
步骤九，最后在喷施了草种的边坡坡面覆盖13g/m²的无纺土工布，进行日常养护管理。
在步骤六中，所述的细树枝的直径规格小于或等于在边坡坡面上摊铺的流塑状粘土混合料的厚度的三分之一。所述的压入细树枝的压入方向为沿边坡坡面的横向压入且压入细树枝的间隔为20cm。
在步骤八中，所述的泄水管为φ100PVC管；在泄水管的上侧和左右两侧开孔，并且在开孔处用土工布包裹反滤，同时管内填充碎石；所述的泄水管深入边坡土体50cm以上。
实施例3
本实施例在边坡坡率为1:1.2的风化程度为强风化以上的岩质边坡应用的一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：平整坡面；取粘土及筛分；取稻秸秆及加工；拌合粘土；坡面施工；压入树枝；喷播草种；施工泄水孔；覆盖土工养护膜。以下将对各个步骤做一详细介绍：
步骤一，确定边坡类型及边坡坡率：
对边坡坡率为1:1.2的风化程度为强风化以上的岩质边坡进行修整，使边坡的坡面平整；然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，在施工现场附近寻找含砾量小、粘性大的粘土，并对粘土进行简单筛分，剔除粒径大于5mm粗颗粒；（若呈团粒状粘性土，需预先用水浸泡，直至团里软化。砾石土或者粘土团粒，不具备粘性或者粘性较小，雨水冲刷时容易分离，失去抗冲刷作用）
步骤三，就近寻找稻秸秆，或者农民收割季节大量收集，并将稻秸秆加工裁剪成5cm长；
步骤四，往步骤二、三中最后获得的粘土和稻秸秆中加入水和边坡坡面绿化所需要的营养肥料，搅拌，直至粘土混合料呈流塑状；
步骤五，将步骤四中获得的流塑状粘土混合料通过人工或泥浆泵均匀摊铺在平整好的边坡坡面上；摊铺流塑状粘土混合料的厚度为13cm；
步骤六，在经步骤五摊铺好的流塑状粘土混合料的边坡坡面上压入细树枝，并且将细树枝全部压埋入流塑状粘土混合料中，然后抹平边坡坡面；
步骤七，在抹平的边坡坡面上均匀喷施草种；
步骤八，在边坡的坡脚处进行钻孔并安装泄水管；
步骤九，最后在喷施了草种的边坡坡面覆盖15g/m²的无纺土工布，进行日常养护管理。在步骤六中，所述的细树枝的直径规格小于或等于在边坡坡面上摊铺的流塑状粘土混合料的厚度的三分之一。所述的压入细树枝的压入方向为沿边坡坡面的横向压入且压入细树枝的间隔为15cm。
在步骤八中，所述的泄水管为φ100PVC管；在泄水管的上侧和左右两侧开孔，并且在开孔处用土工布包裹反滤，同时管内填充碎石；所述的泄水管深入边坡土体50cm以上。
实施例4
本实施例在边坡为强风化岩质边坡并且边坡坡率较陡（1:0.75～1:1.0）应用的一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的生态护坡方法，包括以下步骤：平整坡面；取粘土及筛分；取稻秸秆及加工；拌合粘土；固定树枝；坡面施工；喷播草种；施工泄水孔；覆盖土工养护膜。
步骤一，当边坡为强风化岩质边坡并且边坡坡率较陡（1:0.75～1:1.0）时（边坡过陡，强风化岩质边坡岩石刚度大，流塑性粘土很难粘附在坡面上）；平整坡面，然后洒水湿润边坡表层；
步骤二，用钢钉或者锋利竹钉在步骤一的坡面上固定细树枝；
步骤三和步骤四、步骤五分别与实施例1中的“步骤二、步骤三、步骤四”一致；
步骤六，将步骤五中获取的流塑状粘土混合料通过人工或者泥浆泵均匀摊铺于固定好细树枝的边坡坡面，并进行抹平，由于预先固定了树枝，因此粘性土依靠树枝很容易粘附在边坡坡面。
步骤七-步骤九与实施例1中的“步骤七-步骤九”一致。
上述实施例1-4施工完毕后，遇到超过一周连续长时间暴晒天气，需对坡面进行适当的补水，补水呈喷雾状，避免粘土水分过度流失而影响植被的生根发芽。一周后，由于土体干结强度大，抗冲刷能力强，遇雨水天气，小型塌方减少95%以上，水土流失减少90%以上，草种保存在原位置在85%以上。1个月后，植被基本生根发芽，遇雨水天气，水土基本不流失。3个月后坡面植被发展呈一定规模，水土不在流失，坡面冲刷流水清澈度高。6个月后植被茂盛，坡面防护完全形成，植被覆盖率95%以上，效果非常显著。
通过实施例的实践应用，本发明提供的一种基于树枝加筋及粘土干硬原理的新型生态护坡方法，通过上述步骤有效发挥了粘土混合料流塑干结强度大及树枝加筋骨架作用，并将两者结合在一起，避免了粘性土发生干结龟裂，提高土体抗拉、抗剪、抗旱能力，最终提供了一种新型的抗雨水冲刷能力强、有效隔阻大气降雨等对坡体影响、加固坡面、加速植被生长、施工简单、造价低廉边坡坡面防护新方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。