一种防止水土流失的生态护坡结构及其施工方法与流程

本发明属于生态护坡技术领域，尤其涉及一种防止水土流失的生态护坡结构及其施工方法。

背景技术：

护坡指的是为防止边坡受冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植的统称。目前公路、水利领域所常见的护坡结构有两种：一种是采用护坡构件护坡(如六棱块、铰接式护坡砖、混凝土框格等)，这种护坡形式有效护坡时间太短，使用一段时间后，不但造成水土流失还会因为坡体松动留下安全隐患；另外一种护坡结构——采用混凝土全护坡或者浆砌石护坡，这种护坡结构比较耐冲刷，有效护坡时间长，但是热岛效应非常明显，无法实现植物种植，生态效果很差。

技术实现要素：

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种防止水土流失的生态护坡结构及其施工方法，护坡结构结构稳定性高，抗剪强度高，抗冲刷能力强，透气透水，生态效益高，景观性好，保持水土效果好，施工方法快速便捷，施工简单，施工工期短，合理有序，施工质量易于控制，涉及的设备少，施工成本低，维护简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种防止水土流失的生态护坡结构，其特征在于：包括沿坡面从下往上依次设置的固滨笼护脚墙、抗冲刷挡墙和护坡层，护坡层上均匀分布有种植管，种植管穿透护坡层，护坡层包括从下往上依次设置的反滤层、培土层、卵石层和护砌层，护砌层由孔洞型砌块铺成，种植管的侧壁上纵向分布有通水孔，种植管的下端外壁上设有锚固板，锚固板上环绕分布有锚固钉，抗冲刷挡墙由种植箱上下交错堆叠而成，种植箱为顶部开口状，种植箱内设有隔板，隔板将种植箱内部分隔成种植区和块石填充区，隔板上均匀分布有流通孔，种植箱的底部设有透水孔，种植箱的底面前侧对称分布有定位柱，种植箱的顶部设有限位板，限位板上对称分布有限位槽，限位槽与定位柱相对应，种植箱的一侧均匀分布有凸条，种植箱的另一侧均匀分布有凹槽，凹槽与凸条相匹配。

进一步，种植管包括外露端、波纹管和插土端，外露端与插土端分别设于波纹管的两端，通水孔均匀分布在波纹管上，锚固板设于插土端的外壁上，插土端插入坡面地基内，外露端露出护坡层表面，波纹管提高了种植管的力学性能，加强了种植管对周围环境的负荷抵抗力，又不增加种植管的曲挠性，使用寿命长，将植物栽种在种植管内，巩固了植物的根系基，引导植物的根系扎入坡面地基内，且起到良好的保护作用，不会出现东倒西歪的现象，通水孔分布在波纹管上，使得通水孔倾斜设置，更加适应于复杂的层间构造，护坡层内流动的水分顺着波纹管表面的通水孔进入种植管内，利于植物吸收生长。

进一步，隔板上等距分布有加筋条，种植区内的土壤和块石填充区内的块石均会对隔板产生挤压作用，加筋条的设置提高了隔板的结构强度和抗压强度，避免隔板受压过大导致变形或结构破坏，延长了使用寿命。

进一步，种植箱的前侧设有反弯弧挡浪板，反弯弧挡浪板增大了种植箱的结构强度和抗冲击强度，前侧为迎浪面，反弯弧挡浪板不仅弱化河浪对种植箱的直接冲击力，提高整体的稳定性和使用寿命，而且减少了越浪量，减小对种植区内的植物生长的影响，反弯弧挡浪板还起到装饰美观作用，美化了种植箱的迎浪面。

进一步，种植箱的背侧设有三角挡土板，三角挡土板提高了种植箱的结构强度和抗压强度，背侧紧靠护坡层，施工完毕后会持续受到护坡层材质的压力，避免种植箱背侧被压坏而导致结构破坏。

一种防止水土流失的生态护坡结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)清理坡面：清理坡面、岸边的石块、垃圾及废弃物，整平坡面、并夯实，控制坡面的平整度偏差为1～3cm；

(b)埋设基础：根据实际施工图将组装好的固滨笼护脚墙埋置设计深度，固滨笼护脚墙顶面高出坡脚40～50cm；

(c)搭设挡墙：在固滨笼护脚墙的背水侧铺填级配碎石，压实整平，其铺填后的顶面高度低于固滨笼护脚墙顶面高度25～30cm，横向布置底层种植箱，使其迎水侧贴住固滨笼护脚墙背水侧，将左侧种植箱一侧的凸条对准右侧种植箱一侧的凹槽卡入，控制左右相邻种植箱的顶面高差小于5mm，然后向种植区内栽种植物，向块石填充区装填块石，块石填充区内四周的块石粒径大于中间部分的块石粒径，空隙处用碎石填塞，然后平整密实，完成底层种植箱铺设后，进行第二层种植箱的铺设，将第二层种植箱底面上的定位柱同时嵌入到底层相邻两个种植箱顶部的限位板的限位槽内，形成上下交错堆叠，接着进行同层种植箱的布置，再铺设第三层种植箱，直至达到抗冲刷挡墙的设计高度；

(d)布置种植管：沿着坡面先满铺一层透水土工布作为反滤层，从坡脚处开始铺设，采用先拉平压齐后固定的方式进行，再根据设计施工图点位，沿着坡面纵向每隔30～50cm插设一根种植管，横向相邻的种植管之间的间距为20～30cm，种植管底端插入坡面土体内3～5cm，再将锚固钉打入坡面土体内，控制种植管的垂直度偏差小于1％，然后向种植管内埋入腐殖土和植物种子；

(e)铺设其余护坡层：在反滤层上铺设培土层，采用分层摊铺、压实的方式进行，然后在培土层上铺设卵石层，并平整密实，然后在培土层上铺设孔洞型砌块，形成护砌层，在种植管穿过砌块的孔洞内回填砂石，并压实，护砌层的顶面高度距离抗冲刷挡墙的顶面高度3～5cm；

(f)顶面施工：将粘土、河沙、有机质、植被混凝土绿化添加剂和植物种子用搅拌机拌合均匀，采用干式喷播方式喷于护砌层上。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、固滨笼护脚墙作为护坡结构的承载基础，用于水下压脚，同时支撑抗冲刷挡墙，抗冲刷能力强，稳定性高，同时适应地基变形的能力强，不会因为地基沉降而产生整体破坏。

2、抗冲刷挡墙具有结构稳定性高，抗剪强度高，抗冲刷能力强，透气透水，生态效益高，施工便捷，维护方便的优点，抗冲刷挡墙由种植箱上下交错堆叠而成，将上方一个种植箱底面上的定位柱同时嵌入到下方相邻种植箱的限位板的限位槽内，形成上下交错堆叠，上方一个种植箱同时牵制下方两个种植箱，相互之间不容易发生位移，形成一个柔性的整体，稳定性高，不容易分离，施工便捷、效率高，维护也方便，省时省力；左右相邻的种植箱相互卡紧，连成一体，受到正面或背面冲击，不容易发生前后相对位移，无法轻易脱开，稳定性高；隔板将种植箱内部分隔成种植区和块石填充区，向种植区内栽种植物，不仅具有生态性，可形成美丽的河岸景观，还可通过植物的阻挡作用，分散迎面冲击的水浪，并减缓坡面径流的流速，降低水流冲刷作用，向种植区内填埋块石，提高种植箱的容重，从而整体种植箱的抗压强度和抗冲击强度，不容易破坏或被水浪冲垮，稳定性高；隔板上均匀分布有流通孔，提高了种植区和块石填充区之间的流通面积，空气及水分能够经流通孔进入种植区内，透气透水，种植区内植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充，生态效益高；种植箱的底部设有透水孔，种植箱上下交错堆叠后，上下相邻的种植箱之间相互连通，利于空气及水分的流通，为各层种植箱内的植物创造良好的生长条件。

3、护坡层将坡面覆盖，对土体起到保护作用，减缓径流的流速，使水下渗，延长了水的停留时间，一方面供植物及微生物生长所需，生态效益高，另一方面减弱了径流对土体的冲刷作用，减少了水土流失。护坡层上均匀分布有种植管，种植管穿透护坡层，在种植管内栽种植物，植物受到种植管的保护，不容易受到外力侵扰，且利于植物的根系扎进坡面地基内，茁壮成长，不容易被冲垮。一方面可有效减缓护坡层表面的径流流速，减弱径流的冲刷侵蚀力，另一方面美化了坡面，更具观赏性，护坡层还对种植管起到支撑、维护作用，使得种植管不容易歪斜，保证植物正常生长。

4、护坡层受到抗冲刷挡墙的支撑，固滨笼护脚墙对抗冲刷挡墙进行支撑，固滨笼护脚墙结构稳定，抗压能力强，承载能力强，不容易发生偏移，其对抗冲刷挡墙的支撑作用稳定，抗冲刷挡墙也不容易发生偏移或是沉降，从而保证护坡层不容易发生塌陷的现象。

5、本发明中施工方法快速便捷，施工简单，施工工期短，合理有序，施工质量易于控制，涉及的设备少，施工成本低，维护简单，实现稳固坡面土体，减少水土流失，以解决现有工程措施为主的治理技术工程造价相对较高，对土壤生态功能具有较强影响与破坏，无法满足环境可持续发展要求的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中一种防止水土流失的生态护坡结构的结构示意图；

图2为本发明中种植箱的结构示意图；

图3为图2中A向的结构示意图；

图4为本发明中种植箱堆叠后的结构示意图；

图5为本发明中种植管的结构示意图。

图中：1-固滨笼护脚墙；2-种植管；3-反滤层；4-培土层；5-卵石层；6-护砌层；7-外露端；8-波纹管；9-插土端；10-通水孔；11-锚固板；12-锚固钉；13-种植箱；14-种植区；15-块石填充区；16-隔板；17-加筋条；18-流通孔；19-透水孔；20-定位柱；21-限位板；22-限位槽；23-凸条；24-凹槽；25-反弯弧挡浪板；26-三角挡土板；27-级配碎石。

具体实施方式

如图1至图5所示，为本发明一种防止水土流失的生态护坡结构，包括沿坡面从下往上依次设置的固滨笼护脚墙1、抗冲刷挡墙和护坡层，固滨笼护脚墙1作为护坡结构的承载基础，用于水下压脚，同时支撑抗冲刷挡墙，抗冲刷能力强，稳定性高，同时适应地基变形的能力强，不会因为地基沉降而产生整体破坏。护坡层上均匀分布有种植管2，种植管2穿透护坡层，在种植管2内栽种植物，植物受到种植管2的保护，不容易受到外力侵扰，且利于植物的根系扎进坡面地基内，茁壮成长，不容易被冲垮。一方面可有效减缓护坡层表面的径流流速，减弱径流的冲刷侵蚀力，另一方面美化了坡面，更具观赏性，护坡层还对种植管2起到支撑、维护作用，使得种植管2不容易歪斜，保证植物正常生长。护坡层包括从下往上依次设置的反滤层3、培土层4、卵石层5和护砌层6，护砌层6由孔洞型砌块铺成，护砌层6起到顶部保护作用，不会导致护坡层其余各层结构受到流水冲刷作用而破坏，且透水性强，流水在护坡层内横向迁移、纵向渗透，流速慢，冲刷能力弱，水土保持效果好。卵石层5孔隙大，加速水下渗，降低护砌层6排水压力。培土层4成为微生物的生活场所，降解渗透进培土层4的水中的有机物及污物，从而降低其对坡面土体质量的影响。反滤层3具有良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地截留土壤颗粒，细沙、小石料等，减少坡面土体的流失。反滤层3将培土层4与坡面土体隔开，相互之间不会混杂，保持各自的结构，承载能力得到加强。反滤层3将坡面覆盖，一方面对坡面土体起到防护作用，水流对土体冲刷时，有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，另一方面增强了土体的抗拉强度和抗变形能力，已改善土体的质量。

种植管2包括外露端7、波纹管8和插土端9，外露端7与插土端9分别设于波纹管8的两端，波纹管8上纵向分布有通水孔10，锚固板设于插土端9的外壁上，插土端9插入坡面地基内，外露端7露出护坡层表面，波纹管8提高了种植管2的力学性能，加强了种植管2对周围环境的负荷抵抗力，又不增加种植管2的曲挠性，使用寿命长，将植物栽种在种植管2内，巩固了植物的根系基，引导植物的根系扎入坡面地基内，且起到良好的保护作用，不会出现东倒西歪的现象，通水孔10分布在波纹管8上，使得通水孔10倾斜设置，更加适应于复杂的层间构造，护坡层内流动的水分顺着波纹管8表面的通水孔10进入种植管2内，利于植物吸收生长。插土端9的下端外壁上设有锚固板11，锚固板11上环绕分布有锚固钉12，通过将锚固钉12打入坡面地基内，可提高种植管2固定后的稳定性，不容易倒塌或歪斜。

抗冲刷挡墙由种植箱13上下交错堆叠而成，种植箱13为顶部开口状，光照面积大，被冲散的水可直接进入种植箱13内，种植箱13内设有隔板16，隔板16将种植箱13内部分隔成种植区14和块石填充区15，向种植区14内栽种植物，不仅具有生态性，可形成美丽的河岸景观，还可通过植物的阻挡作用，分散迎面冲击的水浪，并减缓坡面径流的流速，降低水流冲刷作用。向种植区14内填埋块石，提高种植箱13的容重，从而整体种植箱13的抗压强度和抗冲击强度，不容易破坏或被水浪冲垮，稳定性高。隔板16上等距分布有加筋条17，种植区14内的土壤和块石填充区15内的块石均会对隔板16产生挤压作用，加筋条17的设置提高了隔板16的结构强度和抗压强度，避免隔板16受压过大导致变形或结构破坏，延长了使用寿命。隔板16上均匀分布有流通孔18，提高了种植区14和块石填充区15之间的流通面积，空气及水分能够经流通孔18进入种植区14内，透气透水，种植区14内植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充，生态效益高。种植箱13的底部设有透水孔19，种植箱13上下交错堆叠后，上下相邻的种植箱13之间相互连通，利于空气及水分的流通，为各层种植箱13内的植物创造良好的生长条件。

种植箱13的底面前侧对称分布有定位柱20，种植箱13的顶部设有限位板21，限位板21上对称分布有限位槽22，限位槽22与定位柱20相对应，在上下堆叠种植箱13时，将上方一个种植箱13底面上的定位柱20同时嵌入到下方相邻种植箱13的限位板21的限位槽22内，形成上下交错堆叠，上方一个种植箱13同时牵制下方两个种植箱13，相互之间不容易发生位移，形成一个柔性的整体，稳定性高，不容易分离，施工便捷、效率高，维护也方便，省时省力。限位槽22的长度大于定位柱20的长度，定位柱20可在限位槽22上活动，便于上下堆叠时前后调整，适应范围广。抗冲刷挡墙具有结构稳定性高，抗剪强度高，抗冲刷能力强，透气透水，生态效益高，施工便捷，维护方便的优点。

种植箱13的一侧均匀分布有凸条23，种植箱13的另一侧均匀分布有凹槽24，凹槽24与凸条23相匹配，在左右堆叠种植箱13时，将左侧种植箱13一侧的凸条23卡入到右侧种植箱13一侧的凹槽24内，凸条23对准凹槽24，定位安装、效率高，相互之间卡合紧密，连成一体，受到正面或背面冲击，不容易发生前后相对位移，无法轻易脱开，稳定性高。

种植箱13的前侧设有反弯弧挡浪板25，反弯弧挡浪板25增大了种植箱13的结构强度和抗冲击强度，前侧为迎浪面，反弯弧挡浪板25不仅弱化河浪对种植箱13的直接冲击力，提高整体的稳定性和使用寿命，而且减少了越浪量，减小对种植区14内的植物生长的影响，反弯弧挡浪板25还起到装饰美观作用，美化了种植箱13的迎浪面。种植箱13的背侧设有三角挡土板26，三角挡土板26提高了种植箱13的结构强度和抗压强度，背侧紧靠护坡层，施工完毕后会持续受到护坡层材质的压力，避免种植箱13背侧被压坏而导致结构破坏。

一种防止水土流失的生态护坡结构的施工方法，包括如下步骤：

(a)清理坡面：清理坡面、岸边的石块、垃圾及废弃物，整平坡面、并夯实，控制坡面的平整度偏差为1～3cm，为后续铺设的护坡层提高良好的地基环境，不会造成局部耸起、塌陷的状况，提高结构的稳定性。

(b)埋设基础：根据实际施工图将组装好的固滨笼护脚墙1埋置设计深度，以保证固滨笼护脚墙1作为护坡结构的承载基础，不致因水流冲刷而淘空。固滨笼护脚墙1顶面高出坡脚40～50cm，高出部分以作为抗冲刷挡墙的依靠基础。

(c)搭设挡墙：在固滨笼护脚墙1的背水侧铺填级配碎石27，压实整平，其铺填后的顶面高度低于固滨笼护脚墙1顶面高度25～30cm，级配碎石27具有良好的透水与扩散应力、承载过渡作用，且料源广泛，成本低，一方面为抗冲刷挡墙创造了底部支撑基础，防止抗冲刷挡墙歪斜或倒塌，另一方面过渡了抗冲刷挡墙对坡脚的压力，避免坡脚出现塌陷现象，还利于排水，避免底层种植箱13内的植物因为长期水淹出现烂根现象。横向布置底层种植箱13，使其迎水侧贴住固滨笼护脚墙1背水侧，将左侧种植箱13一侧的凸条23对准右侧种植箱13一侧的凹槽24卡入，控制左右相邻种植箱13的顶面高差小于5mm，然后向种植区14内栽种植物，向块石填充区15装填块石，块石填充区15内四周的块石粒径大于中间部分的块石粒径，空隙处用碎石填塞，然后平整密实，一方面增加了种植箱13的容重，另一方面防止块石在每个种植箱13之间相互窜动而影响到抗冲刷挡墙的稳定性。完成底层种植箱13铺设后，进行第二层种植箱13的铺设，将第二层种植箱13底面上的定位柱20同时嵌入到底层相邻两个种植箱13顶部的限位板21的限位槽22内，形成上下交错堆叠，接着进行同层种植箱13的布置，再铺设第三层种植箱13，直至达到抗冲刷挡墙的设计高度。

(d)布置种植管2：沿着坡面先满铺一层透水土工布作为反滤层3，从坡脚处开始铺设，采用先拉平压齐后固定的方式进行，避免局部鼓起而影响透水性。再根据设计施工图点位，沿着坡面纵向每隔30～50cm插设一根种植管2，横向相邻的种植管2之间的间距为20～30cm，种植管2底端插入坡面土体内3～5cm，起到临时固定，再将锚固钉12打入坡面土体内，控制种植管2的垂直度偏差小于1％，既能保证植物的长势，又不影响整体的景观性。然后向种植管2内埋入腐殖土和植物种子，为植物生长提供必要的养分，便于植物的根系扎稳。位于坡面上不同高度范围内的种植管2内栽种不同类型的植物，不仅具有生态性，而且大大提升了河流岸坡的景观性，具有很强的观赏性。

(e)铺设其余护坡层：在反滤层3上铺设培土层4，采用分层摊铺、压实的方式进行，然后在培土层4上铺设卵石层5，并平整密实，然后在培土层4上铺设孔洞型砌块，形成护砌层6，在种植管2穿过砌块的孔洞内回填砂石，并压实，砂石将种植管2周身包围起来，起到支撑作用，可防止种植管2受压弯折或歪斜，护砌层6的顶面高度距离抗冲刷挡墙的顶面高度3～5cm。

(f)顶面施工：将粘土、河沙、有机质、植被混凝土绿化添加剂和植物种子用搅拌机拌合均匀，采用干式喷播方式喷于护砌层6上，进入砌块的孔洞内，一方面与砌块粘结在一起，增加了砌块的结构强度，另一方面增加了植物的覆盖率，减轻水流对护坡层顶面的冲刷作用，还起到美化景观的作用，不会显得护坡层顶面光秃、生硬。

1、固滨笼护脚墙1作为护坡结构的承载基础，用于水下压脚，同时支撑抗冲刷挡墙，抗冲刷能力强，稳定性高，同时适应地基变形的能力强，不会因为地基沉降而产生整体破坏。

2、抗冲刷挡墙具有结构稳定性高，抗剪强度高，抗冲刷能力强，透气透水，生态效益高，施工便捷，维护方便的优点，抗冲刷挡墙由种植箱13上下交错堆叠而成，将上方一个种植箱13底面上的定位柱20同时嵌入到下方相邻种植箱13的限位板21的限位槽22内，形成上下交错堆叠，上方一个种植箱13同时牵制下方两个种植箱13，相互之间不容易发生位移，形成一个柔性的整体，稳定性高，不容易分离，施工便捷、效率高，维护也方便，省时省力；左右相邻的种植箱13相互卡紧，连成一体，受到正面或背面冲击，不容易发生前后相对位移，无法轻易脱开，稳定性高；隔板16将种植箱13内部分隔成种植区14和块石填充区15，向种植区14内栽种植物，不仅具有生态性，可形成美丽的河岸景观，还可通过植物的阻挡作用，分散迎面冲击的水浪，并减缓坡面径流的流速，降低水流冲刷作用，向种植区14内填埋块石，提高种植箱13的容重，从而整体种植箱13的抗压强度和抗冲击强度，不容易破坏或被水浪冲垮，稳定性高；隔板16上均匀分布有流通孔18，提高了种植区14和块石填充区15之间的流通面积，空气及水分能够经流通孔18进入种植区14内，透气透水，种植区14内植物生长所需的水分得到了有效的保持和及时的补充，生态效益高；种植箱13的底部设有透水孔19，种植箱13上下交错堆叠后，上下相邻的种植箱13之间相互连通，利于空气及水分的流通，为各层种植箱13内的植物创造良好的生长条件。

3、护坡层将坡面覆盖，对土体起到保护作用，减缓径流的流速，使水下渗，延长了水的停留时间，一方面供植物及微生物生长所需，生态效益高，另一方面减弱了径流对土体的冲刷作用，减少了水土流失。护坡层上均匀分布有种植管2，种植管2穿透护坡层，在种植管2内栽种植物，植物受到种植管2的保护，不容易受到外力侵扰，且利于植物的根系扎进坡面地基内，茁壮成长，不容易被冲垮。一方面可有效减缓护坡层表面的径流流速，减弱径流的冲刷侵蚀力，另一方面美化了坡面，更具观赏性，护坡层还对种植管2起到支撑、维护作用，使得种植管2不容易歪斜，保证植物正常生长。

4、护坡层受到抗冲刷挡墙的支撑，固滨笼护脚墙1对抗冲刷挡墙进行支撑，固滨笼护脚墙1结构稳定，抗压能力强，承载能力强，不容易发生偏移，其对抗冲刷挡墙的支撑作用稳定，抗冲刷挡墙也不容易发生偏移或是沉降，从而保证护坡层不容易发生塌陷的现象。

5、本发明中施工方法快速便捷，施工简单，施工工期短，合理有序，施工质量易于控制，涉及的设备少，施工成本低，维护简单，实现稳固坡面土体，减少水土流失，以解决现有工程措施为主的治理技术工程造价相对较高，对土壤生态功能具有较强影响与破坏，无法满足环境可持续发展要求的问题。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。