一种用于预防地质灾害的生态护坡及其建造方法

1.本发明属于环保技术领域，涉及环保建筑结构，具体涉及一种用于预防地质灾害的生态护坡及其建造方法。


背景技术：

2.随着汽车产业的迅速发展，大量汽车废弃轮胎急需处理。目前多数废弃轮胎回收利用都对其进行特殊工艺加工，破坏其特有的结构或改变其性能，甚者在回收处理过程中还会给环境带来严重威胁，即耗费财力又没有利用好它的价值。轮胎失效主要源自其胎冠花纹磨损使轮胎摩擦系数降低，然而汽车轮胎由钢丝与橡胶制作，表面花纹磨损并不影响轮胎机械强度，还可以利用它特有的结构与性能将之最大化利用。
3.大坝泄洪通常采用阶梯与消力池相结合的方式来减缓水流冲击降低水流能量。同样在抵抗水土流失、泥石流等地质灾害中，如何使边坡降低水流的冲击也尤为关键。目前有多种地质灾害防护坡建造方式，主要分为三类：第一类利用混凝土建造有效设施，避免崩塌、泥石流等问题；第二类采用锁土坡方式，通过相应措施锁定土坡种植林木，共同防止水土流失；第三类采用阶梯式挡土墙，通过层级阻拦减少泥石流对下游的破坏。这三种方式实施成本都较高，同时第一类最大问题在于对自然生态环境的严重破坏，第二和第三类都未从源头上避免地质灾害问题。


技术实现要素：

4.为克服现有技术存在缺陷，本发明公开了一种用于预防地质灾害的生态护坡及其建造方法。
5.本发明所述用于预防地质灾害的生态护坡，包括设有多层台阶的坡体，所述坡体的台阶上设置有防护结构，所述防护结构为固定在台阶上的多个连续水平排列的废弃轮胎，相邻层台阶之间的废弃轮胎错位紧贴排列，废弃轮胎前端伸出所处台阶，所述废弃轮胎内从下至上设置有营养土层、鹅卵石层，所述营养土层内种植有深根系植物，所述营养土层下方设有包围营养土层底部的环状吸水层，所述环状吸水层设置在所述废弃轮胎的下缘胎侧。
6.优选的，所述营养土层包括土壤，还包括酒糟、秸秆、醋糟、茶叶渣、香灰、豆渣、牡蛎壳粉中任意两种以上的混合物，其中土壤体积比50
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70%；秸秆、醋糟、茶叶渣、香灰、豆渣、牡蛎壳粉混合物30
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50%。
7.优选的，所述相邻层之间的废弃轮胎之间由扒钉穿过相邻胎侧固定连接。
8.优选的，所述深根系植物包括深根系乔灌木和深根系树木，二者交错分布。
9.优选的，所述吸水层为酒糟、秸秆、醋糟、茶叶渣、豆渣、类陶粒的一种或多种混合物。
10.优选的，所述台阶宽度为轮胎半径。
11.本发明还公开了一种生态护坡建造方法，包括以下步骤：
s1.自下而上将坡地修整出多层台阶；s2.在修整出的每层台阶上固定排列一层废弃轮胎；s3.废弃轮胎内进行填充，从下至上填充吸水层、营养土层、鹅卵石层，并种植深根系植物；s4.循环步骤s2和s3自下而上依次完成每一层台阶；s5.步骤s1
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s4完工后，对种植植被进行保养至植物成活。
12.优选的，s2步骤中，采用与轮胎胎冠长度相同的两根固定钉沿胎侧内边缘钉入，废弃轮胎前端使用扒钉将其与下层两相邻废弃轮胎连接。
13.优选的，s3步骤中，排列的废弃轮胎内交错种植深根系树木和深根系乔灌木。
14.优选的，所述营养土层包括土壤，还包括酒糟、秸秆、醋糟、茶叶渣、香灰、豆渣、牡蛎壳粉中任意两种以上的混合物，其中土壤体积比50
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70%；秸秆、醋糟、茶叶渣、香灰、豆渣、牡蛎壳粉混合物30
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50%。
15.与现有技术相比，本发明所述用于预防地质灾害的生态护坡具有如下有益效果：一．本发明将废弃轮胎合理运用到防灾工程中，无需对废弃轮胎进行任何处理即可直接作为施工材料，解决以往废弃轮胎处理带来的环境污染问题，同时该方法安装方便，工作效率高、成本低廉、经济环保。
16.二．本发明将废弃轮胎堆叠交叉连接，呈阶梯状分布，可形成由废弃轮胎相对坡地的内外双向具备弹性缓冲的限制层，避免了坡地向水一侧水土流失，同时阻挡背水一侧由于降水引起土石膨胀造成的泥石流等灾害发生。
17.三．本发明通过废弃轮胎堆叠的多层护坡阶梯连续消耗水流能量，因轮胎胎面宽度限制，避免了因台阶较高引起下跌水流能量较大, 使阶梯式护坡总体消能率降低、冲刷加剧的情况。
18.四．本发明通过利用废弃轮胎结构和对其特殊填充方式，使其形成环形挡土墙并具备消力功效，可以拦截水流中的碎土沙石，起防护作用。单个废弃轮胎在旱季作为一个蓄水装置，雨季则能够有效造成水流紊动，降低水流速度，减轻冲刷程度，增大阶梯式护坡总体消能效率，从源头上避免地质灾害问题。
19.五．本发明通过废弃轮胎设计形成的蓄水装置，在雨天雨水可由鹅卵石层进入轮胎内，通过轮胎侧面不透性和底层吸水物质能将雨水存储在其中，旱时可供植物利用，利于植物生长。交错种植的深根植物作为生态锚钉形成复合保护层对坡面形成固定，坡面更为稳定；后期无需人工养护，且增加了生态效益和景观美感。
附图说明
20.图1为本发明所述生态护坡的一个具体实施结构示意图；图2为本发明所述生态护坡中废弃轮胎排布的一个具体实施方式示意图；图3为本发明所述生态护坡中废弃轮胎的一个固定方式示意图；图4为本发明所述生态护坡中废弃轮胎内部填充物的一个具体实施方式示意图;图中附图标记名称为：1
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坡体、2
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废弃轮胎、3
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深根系植物、4
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扒钉、5
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固定钉、6
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鹅卵石层、7
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营养土层、8
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吸水层。
具体实施方式
21.下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
23.本发明所述用于预防地质灾害的生态护坡，包括设有多层台阶的坡体，所述坡体的台阶上设置有防护结构，所述防护结构为固定在台阶上的多个连续水平排列的废弃轮胎，相邻层台阶之间的废弃轮胎错位排列，废弃轮胎前端伸出所处台阶，所述废弃轮胎内从下至上设置有营养土层、鹅卵石层，所述营养土层内种植有深根系植物，所述营养土层下方设有包围营养土层底部的环状吸水层，所述环状吸水层设置在所述废弃轮胎的下缘胎侧。
24.本发明通常应用于山坡，水岸,堤坝,河道等易于长期受水流冲刷的土质区域。
25.根据坡地高度和倾斜度设置台阶级数，每层台阶的高度与选择的废弃轮胎胎冠尺寸大致相同，台阶宽度大于轮胎半径但小于轮胎直径。
26.将坡地修整出多层台阶，轮胎排列在各层台阶上，相邻层之间的轮胎排列错位，可以将水流更好地分散。如图2和图3所示，单个废弃轮胎的固定可以由设置在轮胎内部的两根或更多固定钉固定，通常固定钉的一半高度外露，一半钉入台阶面。
27.由图1中可见，每层阶梯每个轮胎边缘有呈环形挡土墙，可以拦截水流中的碎土，起防护作用。通过对废弃轮胎2内部物质填充，增加轮胎重量，可以将轮胎更好地固定在台阶上。
28.各个轮胎之间可以通过如图2和图3所示的扒钉连接，扒钉两端各自具有一个直角折边，分别穿过轮胎的橡胶胎侧将相邻轮胎连接。内部物质在填充增加轮胎重量的同时，可以用于作为植物种植盆，利用台阶和轮胎组成的封闭空间，种植深根系植物。
29.图2显示了废弃轮胎2在土坡1上堆叠固定示意图，采用由坡地自下而上的轮胎交错堆叠方式，阶梯上一层废弃轮胎2与下一层两相邻废弃轮胎采用扒钉4固定连接；单个废弃轮胎2通过两根固定钉5沿轮胎胎侧内边缘钉入坡地1固定废弃轮胎。
30.图3显示了单个废弃轮胎2的固定方式，底部扒钉4用于与下层台阶两相邻废弃轮胎2连接，底部胎侧内边缘两固定钉钉入台阶面固定废弃轮胎，上胎侧的两扒钉4用于上层废弃轮胎和同台阶面相邻废弃轮胎连接，增强阶梯式排布的废弃轮胎稳定性。
31.如图4所示，轮胎内的填充物可由下到上分别为吸水层8、营养土层7、鹅卵石层6。固定轮胎的扒钉4以及固定钉5被填充物所掩埋；吸水物质可以在降雨或水流涌来时存储水分供植物使用，所述吸水层为酒糟、秸秆、醋糟、茶叶渣、豆渣、类陶粒的一种或多种混合物，吸水层可填充在轮胎胎侧的环形凹槽内。营养土可以由就近取土得到的土壤和酒糟、秸秆、醋糟、茶叶渣、豆渣、香灰、牡蛎壳粉等混合形成，用于植物生长；鹅卵石覆盖在营养土表面，可以减少土壤从表面被漫过台阶的水流冲刷，被填充后的废弃轮胎自身具备重量和表面弹性，成为一个抵挡水流的微型消力器。图1中可见，利用废弃轮胎设计预防地质灾害阶梯式生态防护坡由多层台阶以及排列式微型消力器组成，可以增大阶梯式护坡总体消能效率，避免坡地水土流失。
32.本发明所述生态护坡的建造方法包括以下步骤：
s1自下而上将坡地修整出多层台阶，除最底层台阶外，其余各层台阶宽度小于轮胎直径例如取宽度为轮胎半径，便于安装扒钉固定连接相邻层之间的轮胎，且由于相邻层之间轮胎交错排列，每个轮胎的径面仍然保持较大面积，利于种植植物。
33.s2在修整出的每层台阶上固定排列一层废弃轮胎2；固定方式可以采用与轮胎胎冠长度相同的两根固定钉5沿胎侧内边缘钉入，顶入深度约为钉长度一半。前端使用扒钉4将废弃轮胎与下层两相邻废弃轮胎连接。
34.s3将修整过程中铲出的土壤或其他地方取土与有机肥料混合制备出营养土；有机肥料可以是酒糟、秸秆、豆渣、香灰、牡蛎壳粉等的混合物；将吸水物质先填入废弃轮胎2底部胎侧，且随胎侧呈环形分布填充，填充高度与轮胎三角胶条同高填平废弃轮胎胎侧的凹陷部分形成吸水层；然后在排列的废弃轮胎内交错种植深根系的根系发达树木如白皮松，油松，枫杨，白榆，榔榆，榉树等和深根系乔灌木如牡丹、山茶花、茶树等，并在废弃轮胎内填入营养土，最后铺上2.0
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3.0cm厚的鹅卵石层，使鹅卵石层低于轮胎高度有效形成环形挡土墙。
35.s4循环步骤s2和s3自下而上依次完成每一层台阶。
36.s5步骤s1
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s4完工后，对种植植被进行保养至植物成活。
具体实施例
37.在坡度大致为25度，宽度和高度分别为5米和2米左右的河岸护坡，整理出10个台阶层，其中底层台阶宽1米，其余各层台阶宽40厘米，高20厘米。
38.将直径约60厘米、高度约20厘米的废弃轮胎排列在各层台阶上，用与轮胎高度近似的两根固定钉5沿胎侧内边缘钉入，钉入深度约为固定钉长度一半。
39.相邻层之间的轮胎交错排列，轮胎前端使用扒钉4将废弃轮胎与下层的两个相邻废弃轮胎连接。
40.将修整过程中铲出的土壤与有机肥料按照1：2的比例混合制备出营养土；有机肥料是酒糟、秸秆、豆渣、香灰、牡蛎壳粉按照1：1：1：1：1体积比混合物；将吸水物质先填入废弃轮胎2底部胎侧，且随胎侧呈环形分布填充，填充高度与轮胎三角胶条同高填平废弃轮胎胎侧的凹陷部分形成吸水层；然后在排列的废弃轮胎内交错种植深根系的根系发达树木如白皮松，油松，枫杨，白榆，榔榆，榉树等和深根系乔灌木如牡丹、山茶花、茶树等，并在废弃轮胎内填入营养土，最后在营养土层上铺上2.0
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3.0cm厚的鹅卵石层，使鹅卵石层低于轮胎高度有效形成环形挡土墙。
41.前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。