一种钢渣再利用生态护坡结构及其施工方法与流程

本发明涉及环境保护领域，特别涉及一种钢渣再利用生态护坡结构及其施工方法。

背景技术：

我国是一个多山国家，边坡防护问题一直是关注的热点。普通的边坡护坡结构一般使用石料以及混凝土等将整个坡面完全封闭，该方法能在一定程度上防止边坡滑坡及水土流失，但其破坏了边坡的生态环境，又由于使用的石料重量大导致施工强度大，工人劳动强度高。还有的边坡斜坡采用客土喷播技术喷涂，其是以团粒剂使客土形成团粒化结构，并使用加筋纤维使其产生加筋固定作用，从而形成有一定厚度的与自然表土相类似的防护机构，客土喷播技术容易受重力和雨水影响，喷上去的基材容易被雨水冲掉，若是喷播厚度达不到要求，容易造成基材浪费和水土流失；还有的边坡斜坡防护措施采用植被防护，但其作用有一定局限性，当坡面没有达到自然稳定的坡率时，坡面常常会崩解而不断剥落，植物很难扎下根，防护效果差。

在现有的边坡防护技术中，也有部分防护机构，例如专利号为201510682852.8的中国专利，公开了一种复合多层结构边坡防护网，专利采用两层降解层和柔性钢丝绳编织成的网格结构组成，虽然降解层可以保护土壤，生态环保，但钢丝绳网格结构长时间使用容易锈蚀断裂，表面易受雨水冲刷破坏，结构稳固性较低。

又如，专利号为201410510220.9的中国专利，公开了一种膨胀土边坡施工方法，该专利采用纤维加筋土与草皮结合的方式对膨胀土边坡进行防护，采用的横向生长好而纵向生长发育差的草皮，草皮只能减小坡面冲刷量，而对边坡的锚固作用提供较小，不能防止膨胀土边坡较深层的破坏。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钢渣再利用生态护坡结构，从而克服现有技术中边坡护坡结构稳定性低，防护效果差，不利于生态的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种钢渣再利用生态护坡结构，包括：坡面外包层，其覆盖于边坡的表面；网状砖块层，其设置于所述坡面外包层的表面，该网状砖块层包括若干列砖单元，每列所述砖单元设置有若干个砖块，每个所述砖块呈中空环状；排水系统，其包括排水沟和截水沟，所述排水沟设置于所述网状砖块层内，所述截水沟包括设置于边坡的上端的第一截水沟和设置于边坡的下端的第二截水沟，所述排水沟与所述第一截水沟以及所述第二截水沟相通；以及植物种植层，其填充于所述网状砖块层的空隙内。

优选地，上述技术方案中，相邻的两个所述砖块通过连接机构以能够拆卸的方式连接，所述连接机构包括设置于所述砖块上的第一通孔以及与所述第一通孔对应的第一连接钉，所述第一连接钉的两端能够分别穿入相邻的两个所述砖块中距离最近的两个所述第一通孔内。

优选地，上述技术方案中，所述排水沟设置有预埋件，所述预埋件呈l形，所述预埋件的下端与所述坡面外包层的表面相贴合，所述预埋件的侧壁与所述砖单元相贴合。

优选地，上述技术方案中，所述预埋件设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔对应，所述第一连接钉的两端能够分别穿入相邻的所述第一通孔以及所述第二通孔内。

优选地，上述技术方案中，所述砖块为钢渣砖块，所述钢渣砖块由主料以及辅料组成，其中，主料以重量百分比计包含以下组份：

40～50％的钢渣；

30～35％的煤炭粉；

16～20％的水泥；

2～3％的黏土；

2～3％的胶凝材料；

辅料为植物秸秆碎末，其添加量为主料总重量的0.2～0.5％。

优选地，上述技术方案中，所述的胶凝材料为石灰、石膏或沥青。

优选地，上述技术方案中，所述水泥与水形成的水灰比为0.3～0.4。

根据本发明的另一个方面，提供一种铺设上述钢渣再利用生态护坡结构的施工方法，其包括以下步骤：

步骤一，整理、清扫边坡；

步骤二，选取植物秸秆原料并将植物秸秆进行粉碎，选取黏土并将黏土碾碎，将粉碎的植物秸秆和碾碎的黏土进行混合并制作成所述坡面外包层，并将所述坡面外包层铺设于边坡的表面；

步骤三，在所述坡面外包层的表面铺设所述钢渣砖块，并设置若干个所述排水沟；

步骤四，在边坡的上端设置所述第一截水沟并在边坡的下端设置所述第二截水沟，将所述排水沟与所述第一截水沟以及所述第二截水沟连通；

步骤五，将所述植物种植层填充至所述网状砖块层的空隙内，并在所述植物种植层播撒植物种子或者种植植物。

优选地，上述施工方法的步骤二中，粉碎的植物秸秆的长度不大于2cm。

优选地，上述施工方法的步骤三中，每个所述钢渣砖块的下端嵌入所述坡面外包层内，嵌入的距离不大于7cm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的钢渣再利用生态护坡结构，通过设置坡面外包层以及网状砖块层，以形成工程防护结构对边坡的土壤进行固定，再通过设置植物种植层播撒植物种子或者种植植物幼苗，以形成植被防护结构对边坡进行防水保土，结合了植被防护与工程防护的特点，从而既能够预防边坡泥土流失达到长期护坡的作用，又能够生态环保。

2、本发明通过将植物种植层填充至网状砖块层的空隙内，以使植物种植层的连续体积减小，从而能够减少植物种植层的干缩拉裂现象。

3、本发明通过使用第一连接钉连接砖块，第一连接钉的长度大于砖块的厚度，以使第一连接钉能够穿过坡面外包层并打入边坡内，从而本结构在横向和纵向形成了一个有机的整体，同时第一连接钉还可以起到固定砖块的作用，提高结构的稳定性。

4、本发明的网状砖块层采用若干个钢渣砖块组合而成，钢渣砖块的主要原料是工业废料钢渣和煤炭粉，并添加少量的水泥、黏土、植物纤维以及胶凝材料，能够废物利用从而减少了成本与资源，减轻环境压力。

附图说明

图1是本发明的一种钢渣再利用生态护坡结构的示意图。

图2是本发明的网状砖块层的结构示意图。

图3是图2中a的放大图。

图4是图2中b的放大图。

主要附图标记说明：

1-坡面外包层，2-网状砖块层，21-钢渣砖块，22-第一通孔，23-第一连接钉，3-植物种植层，4-第二截水沟，5-第一截水沟，6-排水沟，61-预埋件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

参考图1，一种钢渣再利用生态护坡结构，包括坡面外包层1、网状砖块层2、排水系统以及植物种植层3。坡面外包层1覆盖于边坡的表面。

参考图2，网状砖块层2设置于坡面外包层1的表面，网状砖块层2包括若干列砖单元，每列砖单元设置有若干个砖块，每个砖块呈中空环状，砖块可以为中空的六边形砖块，每一个六边形砖块的排列方式相同，优选地，每个六边形砖块以其中一个侧壁与水平方向平行的方式排列。相邻的两个砖块通过连接机构以能够拆卸的方式连接，参考图3，连接机构包括设置于砖块上的第一通孔22以及与第一通孔22对应的第一连接钉23，第一通孔22不少于四个，优选地，第一通孔22数量为四个，所有的第一通孔22以砖块的中心为基点对称分布于砖块的侧壁上，进一步优选地，其中两个第一通孔22设置于六边形砖块的上下对称的两个平行的侧壁的中心，另外两个第一通孔22分别设置于六边形砖块的左右两端的侧壁上，从而当相邻的两个六边形砖块连接时，各有一对第一通孔22在连接处以横向或者纵向对称，其利于将两个砖块连接成一体。第一连接钉23呈u形或者门形，优选地，选择门形，当两个砖块以第一通孔22的位置相互贴合后，第一连接钉23的两端能够分别穿入相邻的两个砖块中距离最近的两个第一通孔22内，以使砖块相互连接形成一体，从而提高整体结构的稳定性；第一连接钉23的长度大于砖块的厚度，优选地，第一连接钉23能够穿过坡面外包层1并延伸至边坡的土层内，从而进一步提高网状砖块层2的稳定性。

参考图1，排水系统包括排水沟6和截水沟。参考图4，排水沟6设置于网状砖块层2内，排水沟6为若干个，相邻的两个排水沟6之间设置有至少3列砖单元，排水沟6为等距离分布，即相邻的两个排水沟6之间设置的砖单元的数量相同，以使各部分受力均匀，从而能够提高整体结构的稳定性。每个排水沟6设置有预埋件61，预埋件61呈l形，预埋件61的下端与坡面外包层1的表面相贴合，预埋件61的侧壁与砖块相贴合，将两列预埋件61对称排列并将底壁相贴合以形成凹型状，从而将两列砖单元分隔固定，并能够为排水沟6预留空间，预埋件61设置有第二通孔，第二通孔与相邻的砖块上的第一通孔22对应，第一连接钉23的两端能够分别穿入相邻的第一通孔22以及第二通孔内，以使砖块能够与预埋件61固定，从而提高网状砖块层2的稳定性；第一连接钉23的长度大于砖块的厚度，优选地，第一连接钉23的长度大于砖块与坡面外包层1相叠加的厚度，以使第一连接钉23能够穿过坡面外包层1并打入边坡内，从而进一步提高结构的稳定性。预埋件61设置有第二连接钉，第二连接钉安装于预埋件61的侧壁或者底壁上，优选地，第二连接钉安装于预埋件61的底壁上，第二连接钉的一端穿入预埋件61的底壁的内部，第二连接钉的另一端裸露于预埋件61的底壁外，安装预埋件61时，第二连接钉裸露的一端能够伸入至砖块的下端，从而进一步提高结构的稳定性。

截水沟包括设置于边坡的上端的第一截水沟5和设置于边坡的下端的第二截水沟4，排水沟6与第一截水沟5以及第二截水沟4相通，第一截水沟5的积水能够通过排水沟6流至第二截水沟4，从而减轻边坡上端的水量积压，提高结构的抗水能力。

继续参考图1，植物种植层3填充于网状砖块层2的空隙内，植物种植层3能够种植植物，植物可以为根系发达的草或者灌木，从而能够对边坡的土层起固定作用，防止水土流失，而且还能够起到一定的保水作用，防止泥土干裂。

网状砖块层2中的砖块为钢渣砖块21，钢渣砖块21由主料以及辅料组成，其中，按重量百分比计，其成分组成如下：主料为45％的钢渣、30％的煤炭粉、20％的水泥、3％的黏土以及2％的胶凝材料；辅料为主料总重量的0.2％的植物秸秆碎末。胶凝材料为石灰、石膏或沥青，优选地，选择石膏。水泥用量较高，植物秸秆含量少，从而能够适应雨量大且坡度较陡的边坡。

一种钢渣砖块21的制作方法，包括如下步骤：

(1)挑选主料以及辅料，并对辅料进行防腐处理，将主料以及辅料进行粉碎，以使粉碎的主料以及辅料能够分别通过4目的筛网。

(2)按照配比选取主料以及辅料；

(3)将水与水泥调至形成水灰比为0.3的混合液，再将其余主料以及辅料添加至混合液中进行搅拌以形成物料浆，将物料浆倒入模具浇护成型，并检测模具内物料浆的含水量；

(4)当物料浆的含水量不大于总重量的10％时，将物料浆脱模干燥养护从而形成钢渣砖块21。

根据本发明的另一个方面，提供一种铺设上述钢渣再利用生态护坡结构的施工方法，其包括以下步骤：

步骤一，整理、清扫边坡；

步骤二，选取植物秸秆原料并将植物秸秆进行粉碎，选取黏土并将黏土碾碎，将粉碎的植物秸秆和碾碎的黏土进行混合并制作成坡面外包层1，并将坡面外包层1铺设于边坡的表面；

步骤三，在坡面外包层1的表面铺设钢渣砖块21，并设置若干个排水沟6；

步骤四，在边坡的上端设置第一截水沟5并在边坡的下端设置第二截水沟4，将排水沟6与第一截水沟5以及第二截水沟4连通；

步骤五，将植物种植层3填充至网状砖块层2的空隙内，并在植物种植层3播撒植物种子或者种植植物。

上述施工方法的具体过程为：

步骤一中，适当整平边坡，清理边坡凸起的石块以及杂草，填平边坡面上的凹坑，将边坡的倾斜角度控制在55度以内，并将边坡夯实形成平顺的斜面。

步骤二中，选取植物秸秆原料并将植物秸秆进行粉碎，粉碎后的植物秸秆经过筛网筛选，以使植物秸秆的长度不大于2cm，选取黏土并将黏土碾碎，将粉碎的植物秸秆和碾碎的黏土进行混合，按照每10kg黏土加入0.2ml固化酶的比例将固化酶添加至粉碎的植物秸秆与碾碎的黏土的混合物中，固化酶可以为泰然生物催化酶，并添加水进行搅拌以制作成黏稠状的坡面外包层1，将黏稠状的坡面外包层1铺设于边坡的表面。

步骤三中，在坡面外包层1的表面铺设钢渣砖块21，每个钢渣砖块21以相同的方式排列，每个钢渣砖块21的下端嵌入坡面外包层1内，嵌入的距离不大于7cm，优选地，嵌入的距离为5cm，使用第一连接钉23将钢渣砖块21相互连接形成砖单元，优选地，使用砂浆浇筑钢渣砖块21之间的菱形空隙，以提高钢渣砖块21之间的连接强度，从而提高结构的稳定性；每设置完成若干列砖单元后将预埋件61安装至坡面外包层1上，并使用第一连接钉23将预埋件61与砖单元连接固定，优选地，设置完成3列砖单元后即设置两列平行的预埋件61，每列预埋件61的数量不多于一列砖单元中的钢渣砖块21的数量，两列预埋件61之间的距离不大于30cm，在预埋件61与砖单元的连接处浇筑砂浆以形成排水沟6。

步骤四中，在边坡的上端挖设第一截水沟5并在边坡的下端挖设第二截水沟4，将排水沟6的上端与第一截水沟5相通，将排水沟6的下端与第二截水沟4连通，从而形成排水系统。

步骤五中，选取破碎后的黏土，再添加植物纤维、肥料和水进行搅拌以形成均匀的混合料，将混合料铺满所有的钢渣砖块21的空心以形成植物种植层3，并将植物种植层3整平，往植物种植层3播撒植物种子或者种植植物幼苗，如多年生黑麦草、紫花苜蓿等。

实施例2

一种钢渣再利用生态护坡结构，其结构以及施工方法与实施例1相同。一种生态护坡机构中的钢渣砖块21，由主料以及辅料制作而成，按重量百分比计，其成分组成如下：主料为46％的钢渣、32％的煤炭粉、17％的水泥、2％的黏土以及3％的胶凝材料；辅料为主料总重量的0.3％的植物秸秆碎末。在钢渣砖块21的制作方法中，水泥与水调至形成水灰比为0.35的混合液，其余制作方法步骤与实施例1相同。实施例2采用的水泥用量比实施例1的少，并且秸秆量增大，从而能够适用于雨量较少且坡度较小的边坡，其减少了原料，降低了成本。

实施例3

一种钢渣再利用生态护坡结构，其结构以及施工方法与实施例1相同。一种生态护坡机构中的钢渣砖块21，由主料以及辅料制作而成，按重量百分比计，其成分组成如下：主料为50％的钢渣、30％的煤炭粉、16％的水泥、2％的黏土以及2％的胶凝材料；辅料为主料总重量的0.5％的植物秸秆碎末。在钢渣砖块21的制作方法中，水泥与水调至形成水灰比为0.4的混合液，其余制作方法步骤与实施例1相同。实施例3采用的水泥用量比实施例1以及实施例2的少，能够适用于雨量少且坡度小的边坡，从而进一步减少原料，降低成本。

本发明的钢渣再利用生态护坡结构，将秸秆类植物纤维与泥土混合作为坡面外包层1，能够阻止大气降水直接冲击边坡土体，达到防水的要求；再通过网状砖块层2对坡面外包层1进行压紧防护，提升坡面外包层1的结构的稳定性，网状砖块层2中的钢渣砖块21主要原料是工业废料钢渣和煤炭粉，并加入水泥、黏土、植物秸秆、胶凝材料以及水按比例强制搅拌后入模成型，加入植物纤维能够提高钢渣砖块21的抗压强度和抗变形能力，同时还能够减小钢渣砖块21的重量，添加黏土既能够减少水泥的用量又可以提高钢渣砖块21的胶结性，成本低，其生态环保。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。