一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置及方法与流程

本发明涉及边坡绿化技术领域，尤其是一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置及方法。

背景技术：

由于公路修建、水库开挖等经常形成不稳定的工程边坡，此类边坡通常为软岩与硬岩互层岩体边坡（软硬岩石呈分层相间分布），目前此类软岩与硬岩互层岩体边坡采用的护坡方式通常为钢筋混凝土面、浆砌片石面的坡面防护或在软弱岩层上种植植物，前者过分追求强度功效，破坏了生态自然，景观效果差，而且随着时间的推移，钢筋混凝土面、浆砌片石面会风化、甚至造成破坏，后期整治费用高。后者采用植物群落固坡、保持土壤的作用有一定限度，无法涉及到深层土壤，且无法预防深层土壤坍塌或极其厚重土层的滑动，且无法实现给绿化植物持续供水。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置及方法，可以解决软岩遇水后软化脱空，上部岩层发生渐进式垮塌或因风化、雨水冲刷等造成表层岩体流失，绿化带脱落，频繁补水、补肥的问题，同时起到支撑边坡、储藏水分、抗旱的作用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置，

包括安装于软岩与硬岩互层岩体边坡的多个软弱岩层开挖槽内的多个预制绿化结构，每两个预制绿化结构之间通过连接件连接形成一个整体受力骨架；

预制绿化结构中，钢筋混凝土浇筑制成的容器体内部被种植槽隔板和储水区隔板分隔成种植区、储水区及储肥区，储水区及储肥区的容器体顶部设置有盖体，储水区的盖体上开设有进水口，储水区的两侧壁上布设有多个储水区渗水孔，储肥区靠近深部软岩一侧的内壁上设有多个储肥区渗水孔，且所述内壁上安装有储肥区单向导液膜；

储水区隔板上设有多个隔板渗水孔，且所述储水区隔板上安装有储水区单向导液膜。

连接件包括设置于预制绿化结构两侧的钢筋混凝土垫板，每两个预制绿化结构的钢筋混凝土垫板通过连接块连接形成一个整体受力骨架。

连接块为拱形钢筋混凝土预制块或钢筋混凝土垫块。

预制绿化结构的截面形状为矩形或圆形。

储水区的进水口处安装有滤网以及与水平面呈一定倾斜角度的防蒸发盖。

滤网上方设置有植草板。

软岩与硬岩互层岩体边坡的硬质岩层表面铺设有多个硬岩层植草板。

一种上述装置用于软岩与硬岩互层岩体边坡表层绿化的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将软岩与硬岩互层岩体边坡按照工程地质条件削剪成一定的角度；

步骤2：预制预制绿化结构：采用钢筋混凝土制得容器体，容器体内部浇筑制得种植槽隔板和储水区隔板，在储水区进水口处安装滤网及防蒸发盖，在预制绿化结构两侧设置钢筋混凝土垫板，在储肥区内填充缓释肥；

步骤3：在软岩与硬岩互层岩体边坡的软弱岩层上开挖软弱岩层开挖槽，将预制绿化结构安装至软弱岩层开挖槽内，在预制绿化结构两侧回填所开挖的岩体，其上侧用砂浆铺满固定；

步骤4：再依次开挖下一个软弱岩层开挖槽并重复步骤3将预制绿化结构安装至软弱岩层开挖槽内，直至软弱岩层上均布设有预制绿化结构；

步骤5：将同一层软弱岩层上的每两个预制绿化结构通过拱形钢筋混凝土预制块或钢筋混凝土垫块连接形成一个整体受力骨架；

步骤6：在软岩与硬岩互层岩体边坡的硬质岩层表面铺设硬岩层植草板；

步骤7：取下储水区的进水口处的滤网，向储水区内注水至注满，将滤网重新安装至进水口处，在滤网上铺设植草板；

步骤8：在各预制绿化结构的种植区内回填种植土或开挖出的泥岩；

步骤9：在包括植草板、硬岩层植草板及种植区的软岩与硬岩互层岩体边坡表层种植植物，即完成软岩与硬岩互层岩体边坡表层绿化。

步骤1中，将软岩与硬岩互层岩体边坡按照工程地质条件削剪成的角度为30~60度。

本发明提供的一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置，有益效果如下：

1、首次提出用预制绿化结构置换软弱岩层的方法，选择在易开挖的软弱岩层开挖，可直接使用风镐人工开挖，预制绿化结构和钢筋混凝土垫块足以支撑硬质岩层传来的荷载，避免开挖硬岩，相比在硬质岩层爆破开挖，节省近1/2的施工费，工程造价极低。

2、预制绿化结构、连接块与硬质岩层形成整体受力骨架起到了共同支撑边坡的作用，解决了软岩层遇水后软化失去强度进而塌陷脱空，上部岩层因下部脱空而发生渐进式垮塌的问题。

3、连接块采用拱形钢筋混凝土预制块或钢筋混凝土垫块两种设计，可通过调节预制绿化结构之间的距离合理的选择连接块形式，可根据实际情况采用“短跨度+钢筋混凝土垫块”或者“大跨度+拱形钢筋混凝土预制块”的形式，发挥成拱效应，合理利用结构，在保证支撑系统承载力的前提下节省大量人工。

4、将植物措施与工程防护相结合，发挥二者各自的优势，有效地解决边坡工程防护与生态环境破坏的矛盾，既保证了边坡的稳定，又可实现坡面植被的快速恢复，达到人类活动与自然环境的和谐共处。

5、预制绿化结构截面形式多样（矩形、圆形、三角形等），制作简单，可根据实际情况，选择不同的截面形式，合理利用结构，达到不同的强度要求；种植区可设置成不同的形状，满足不同的美观要求，其可控性强，适用于多种工况。

6、预制绿化结构的储水区可收集坡面径流，储水区中可储存大量水分，通过储水区的两侧壁上的多个储水区渗水孔对边坡植物供给养料，在储水区注满水的情况下可维持2-3个月不断水，在雨水充沛时几乎不需要人工养护，干旱季节也可人工给水，且操作简单。在长期干旱地区可增长储水区的长度，增加其储水量，解决了传统植物防护需要长期供水等维护问题。

7、储水区上的防蒸发盖，在不阻碍给水的情况下可最大限度地使蒸发的水分液化回流，起到防止水分蒸发的作用，节约了水资源。

8、储肥区内填充缓释肥，在植物生长约3-5年过程中缓慢释放植物所需养料，保证植物成活率，待养料释放完后，植物与外部环境形成自我更替的生态系统，达到自给自足生长。

9、储肥区单向导液膜和储水区单向导液膜的设计，储肥区单向导液膜吸收深部岩层中的水分保证软弱岩层不软化，水分通过储水区单向导液膜进入储水区，而保证储水区中的水只能通过储水区渗水孔释放给边坡植被。

10、可以节省大量施工费用，操作简单，灵活性强，适应多种地形，施工周期短，使用时间长，后期人工够维护费用低，只需在极其干旱情况下补少量的水，并可循环利用，节能环保，具有良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明装置的结构示意图，此种结构种植区扩展至边坡最外沿；

图3为本发明装置的预制绿化结构的示意图，此时预制绿化结构的截面形状为矩形；

图4为本发明装置的预制绿化结构的俯视图，此时预制绿化结构的截面形状为矩形；

图5为本发明多个预制绿化结构与拱形钢筋混凝土预制块形成的整体受力骨架的示意图，此时预制绿化结构的截面形状为矩形；

图6为本发明多个预制绿化结构与拱形钢筋混凝土预制块形成的整体受力骨架的示意图，此时预制绿化结构的截面形状为圆形；

图7为本发明“短跨度+钢筋混凝土垫块”或者“大跨度+拱形钢筋混凝土预制块”两种受力骨架设置于同一边坡的示意图，此时预制绿化结构的截面形状为矩形；

图8为本发明装置的种植区采用半圆形的示意图；

图9为本发明装置的种植区采用槽型的示意图；

图10为本发明装置应用于软质岩层向上倾斜的软岩与硬岩互层岩体边坡的示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1-图6所示，一种用于支撑软岩与硬岩互层岩体边坡并实现表层绿化的装置，

包括安装于软岩与硬岩互层岩体边坡的多个软弱岩层开挖槽内的多个预制绿化结构11，每两个预制绿化结构11之间通过连接件连接形成一个整体受力骨架；

预制绿化结构11中，钢筋混凝土浇筑制成的容器体内部被种植槽隔板20和储水区隔板21分隔成种植区3、储水区6及储肥区8，储水区6及储肥区8的容器体顶部设置有盖体，储水区6的盖体上开设有进水口19，储水区6的两侧壁（距离底部1/3高度往上部分）上布设有多个储水区渗水孔7（直径10毫米），储肥区8靠近深部软岩一侧的内壁9上设有多个储肥区渗水孔，且所述内壁9上安装有储肥区单向导液膜；

储水区隔板21上设有多个隔板渗水孔，且所述储水区隔板21上安装有储水区单向导液膜。

连接件包括设置于预制绿化结构11两侧的钢筋混凝土垫板12，每两个预制绿化结构11的钢筋混凝土垫板12与连接块通过地锚螺栓15连接形成一个整体受力骨架。

连接块为拱形钢筋混凝土预制块13或钢筋混凝土垫块14，可通过调节预制绿化结构之间的距离合理的选择连接块形式，可根据实际情况采用“短跨度（0.5-1米）+钢筋混凝土垫块”或者“大跨度（1-2米）+拱形钢筋混凝土预制块”的形式，发挥成拱效应，合理利用结构，在保证支撑系统承载力的前提下节省大量人工，如图5-图7所示。

预制绿化结构11的截面形状为矩形或圆形。

储水区6的进水口19处安装有滤网4以及与水平面呈一定倾斜角度的防蒸发盖5。

滤网4上方设置有植草板10。

软岩与硬岩互层岩体边坡的硬质岩层1表面铺设有多个硬岩层植草板18。

钢筋混凝土垫板12上开设有安装螺栓孔17。

装置中的水肥流通过程为：

储水区8内的缓释肥通过挥发或水溶后从储肥区8流至储水区6，流至储水区6的混合物，通过储水区6的侧壁的储水区渗水孔7流至边坡，起到给边坡上种植的植物供水供肥的效果。

软弱岩层2内的水分可通过储肥区单向导液膜吸收保证软弱岩层不软化。

实施例二

一种上述装置用于软岩与硬岩互层岩体边坡表层绿化的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：清除边坡表面风化程度高的碎石、杂物等，将软岩与硬岩互层岩体边坡按照工程地质条件削剪成一定的角度；

步骤2：预制预制绿化结构11：采用钢筋混凝土制得容器体，容器体内部浇筑制得种植槽隔板20和储水区隔板21，在储水区6进水口19处安装滤网4及防蒸发盖5，在预制绿化结构11两侧设置钢筋混凝土垫板12，在储肥区8内填充缓释肥；

步骤3：在软岩与硬岩互层岩体边坡的软弱岩层2上开挖软弱岩层开挖槽，并在软弱岩层开挖槽底部砌筑10mm厚的砂浆，截面形式有多样如圆形、三角形等，开挖深度以0.5～4米为宜，将预制绿化结构11安装至软弱岩层开挖槽内，在预制绿化结构11两侧回填所开挖的岩体，其上侧用砂浆铺满固定；

步骤4：再依次开挖下一个软弱岩层开挖槽并重复步骤3将预制绿化结构安装至软弱岩层开挖槽内，直至软弱岩层上均布设有预制绿化结构；

步骤5：将同一层软弱岩层上的每两个预制绿化结构通过拱形钢筋混凝土预制块或钢筋混凝土垫块连接形成一个整体受力骨架；

步骤6：在软岩与硬岩互层岩体边坡的硬质岩层表面铺设硬岩层植草板；

步骤7：取下储水区的进水口处的滤网，向储水区内注水至注满，将滤网重新安装至进水口处，在滤网上铺设植草板；

步骤8：在各预制绿化结构的种植区内回填种植土或开挖出的泥岩；

步骤9：在包括植草板、硬岩层植草板及种植区的软岩与硬岩互层岩体边坡表层种植植物，即完成软岩与硬岩互层岩体边坡表层绿化。

步骤1中，将软岩与硬岩互层岩体边坡按照工程地质条件削剪成的角度为30~60度。

步骤8中，植物16可根据实际情况种植生长能力强的珊瑚厥、光仟草、瑞典常青藤等、也可选择观赏性较高的金叶女贞、紫薇、小乔木等。

种植区3可设置成不同的形状，满足不同的美观要求，其可控性强，适用于多种工况，如图8和图9所示。

实施例三

实施例一的装置做以下改动后可用于软质岩层向上倾斜（逆倾）的软岩与硬岩互层岩体边坡：

1、储水区隔板与种植槽隔板相同，没有开设渗水孔，没有安装单向导液膜；

2、不需设置防蒸发盖；

3、储肥区的两侧壁上开设储肥区渗水孔，通过储肥区渗水孔22和储水区渗水孔7实现给边坡上种植的植物供水供肥的效果，如图10所示。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。