一种用于边坡绿化的植生系统及施工方法与流程

1.本发明涉及边坡或斜坡的稳定的技术领域，特别涉及一种用于边坡绿化的植生系统及施工方法。


背景技术：

2.边坡泛指倾斜的地面，按成因可分为天然边坡和工程边坡。工程边坡形成过程中，由于山体开挖或弃土堆填，自然景观和生态环境遭到破坏，若不及时防护，裸露的坡面将有可能产生滑坡、崩塌、水土流失等灾害隐患，对边坡及通过道路的车辆和行人的安全造成威胁。
3.针对山体开挖的裸露面，边坡绿化是一种常用的生态防护和治理措施，能够在保持水土的同时修复环境。
4.针对不同的坡度、坡向、气候条件和水文条件，适用的边坡绿化技术也不同，特别是山区特殊区位的陡立边坡难度更大，具有高、陡、小的特点：第一，位于山体高位，交通不便，大型机械设备往往难以到达，实现小型化、模块化、装配式边坡绿化技术的需求很大；第二，所处区位的坡度较陡、海拔较高，植被生长的立地条件困难，不具备后期人工精细化养护条件，如何确保绿化植被成活并融入周边环境成为关键；第三，部分工程单个边坡的面积较小，如何实现经济、有效、快速的生态防护面临挑战。
5.喷播技术是现阶段应用较广的一类边坡绿化技术，包括液压喷播护坡技术、客土喷播技术、厚层基材喷播技术、植被混凝土生态防护技术等，如公开号为cn105178337a的中国专利就公开了一种植生槽与挂网喷播组合的边坡生态防护方法，以植生槽与挂网喷播相结合实现边坡生态防护，提高网片与坡面的贴合度，且增加边坡的稳定性、减少工程投资。然而，一般情况下，喷播作业的进行通常需要利用到大型机械设备(如喷播机等)，故需要预留足够的场地进行施工，因此，对于位于交通不便的某些山区边坡工程点位，例如山地输电铁塔基础开挖和堆填边坡、油气管道埋设后的山区段边坡等，喷播技术往往受限于机械进场、喷播高度等困难，难以获得应用。
6.因此，需要开发一种适用于山区高位、陡立、小型边坡的绿化技术和施工方法。


技术实现要素：

7.本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种用于边坡绿化的植生系统及施工方法，以小型化、模块化、装配式的植生模块，获得安装便捷、施工高效、造价经济、生态环保的植生系统。
8.本发明所采用的技术方案是，一种用于边坡绿化的植生系统，所述植生系统包括若干配合设置的植生模块，对应任一植生模块设有若干锚固件；对应任一所述锚固件与边坡配合设有固定件。
9.优选地，所有的所述植生模块呈阵列设于边坡上，相邻的植生模块间对应设有插接件。
10.优选地，任一所述植生模块为长方体，所述植生模块的横截面为正方形或长方形。
11.优选地，所述植生模块包括外壳，任一锚固件竖直与所述外壳配合设置；任一锚固件外侧的外壳内设有基质层，任一锚固件外侧的外壳的顶部分布设有种植孔，配合任一种植孔的基质层的顶部设有种植槽。
12.优选地，所述基质层为多孔复合纤维基材，提供给绿化植物适应山区生长和免养护所需的保水、保肥功能。
13.优选地，所述锚固件包括由顶部至底部贯穿植生模块设置的锚杆孔，所述锚杆孔外配合设置有若干加强翼，任一所述加强翼的底部与植生模块的底部齐平、顶部齐平于或高于植生模块的顶部；所述固定件与锚杆孔配合设置；植生模块内的任一所述加强翼上分布有若干第一通孔。
14.优选地，对应任一锚杆孔的所述加强翼以锚杆孔为圆心并呈十字形分布。
15.优选地，所述固定件包括锚杆，所述锚杆贯穿锚杆孔并锚入边坡，所述锚杆的顶部通过螺杆垫片抵设于植生模块顶部。
16.优选地，对应所述第一通孔的外壳的侧壁上设有第二通孔。
17.一种用于边坡绿化的植生系统的施工方法，包括以下步骤：
18.步骤1：制作植生模块；根据现场条件配置根据现场条件配置基质层及相关植物种子，包括在植生模块内填入水泥、粘合剂、疏水剂、膨润土、有机纤维、腐殖质、缓释肥、保水剂、ph调节剂等材料的均匀混合物及相关植物种子；在工厂内，确保植生系统的萌芽和幼苗成长至预设标准，包括但不限于规定株高、冠幅、胸径，且具有野外免养护和成活率后用于现场施工；
19.步骤2：对于待绿化边坡进行预处理，包括但不限于清除坡面浮石，确保坡面基本平整，使其符合布置植生系统的条件；
20.步骤3：在边坡表面定点放样，计算锚杆杆体直径、锚固段钻孔直径及锚固深度；钻凿锚固孔，锚杆就位，注浆形成强度，锚固深度、锚杆直径满足植生系统的稳定要求；从坡底开始施工，码放并拼接植生模块，以锚杆将每个植生模块锚固于边坡上，对于起伏较大或转角坡面，调节植生模块大小，平缓过渡；
21.步骤4：检查植生模块的拼接情况，直至形成一覆盖于坡面的固坡结构整体，完成施工。
22.特别地，提供一种锚杆杆体直径、锚固段钻孔直径及锚固深度的计算方法，包括以下步骤：
23.s1确定边坡岩层或土层类别；确定每个植生模块的横截面面积a和厚度h，确定每块植生模块上种植的植株幼苗数量n1、每株植株幼苗重量m1，因单个草种的质量很小，故不统计其数量，计算其总重量m2，确定每块植生模块上使用的锚杆数量n2，基质层密度ρ；
24.s2计算每块植生模块的质量，计算公式如下所示：
25.m＝a
×h×
ρ+n1
×
m1+m2
26.s3测量得到边坡的边坡角θ，计算每根锚杆需要承受的力，计算公式如下所示：
[0027][0028]
s4采用hrb400钢筋做锚杆，锚杆采用全长粘结型；计算钢锚杆杆体的截面面积as、
锚杆杆体直径d和锚固段钻孔直径d，计算公式如下所示：
[0029][0030][0031]
d＝1.4d
[0032]
式中：
[0033]kt
为安全系数，取2.0；
[0034]nt
为钢筋的轴向拉力设计值，n
t
＝f；
[0035]fyk
为钢筋的抗拉强度标准值，取为540n/mm2；
[0036]
s5计算锚固深度la，la应能同时满足下式：
[0037][0038][0039]
式中：
[0040]
k为安全系数，取2；
[0041]fmg
为锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值(取值方法见cecs 22-2005,岩土锚杆(索)技术规程[s].p23-p24)；
[0042]
ψ为锚固长度对粘结强度的影响系数，其值与锚固深度有关，应通过反复迭代计算确定(取值见cecs 22-2005,岩土锚杆(索)技术规程[s].p25)；
[0043]
n为每个钻孔内的钢筋数量，本发明中每个钻孔内有一根钢筋，故取值为1；
[0044]
ξ为钢筋之间界面的粘结强度降低系数，本发明中使用一根钢筋即可满足承载力要求，故该值取为1；
[0045]fms
为锚固注浆体与筋体间的粘结强度标准值(取值见cecs 22-2005,岩土锚杆(索)技术规程[s].p24)。
[0046]
通过以上计算式，即可得到锚杆杆体直径d、锚固段钻孔直径d及锚固深度la。
[0047]
本发明提供了一种用于边坡绿化的植生系统及施工方法，包括若干配合设置的植生模块，对应任一植生模块设有若干锚固件；对应任一所述锚固件与边坡配合设有固定件；施工时制作植生模块，装配锚固件，配置并在植生模块上填入植物种子或移栽植株幼苗；对于边坡预处理，定点放样，码放并拼接植生模块，以固定件将每个植生模块锚固于边坡上；检查直至形成一覆盖于坡面的固坡结构整体，完成施工。
[0048]
本发明的有益效果在于：
[0049]
(1)植生模块在工厂制作完成后，即可在现场完成拼装和安装，从而形成完整的、具有生态护坡作用的边坡加固结构面层，运输方便，布置灵活，坡面适用性高，施工速度快，施工装备要求低，在岩坡、土坡、锚喷坡、挡墙、路堤边坡、屋顶绿化等场景中均能应用，尤其适用于山区交通不便、大型施工机械难以到达的陡立边坡工程的绿化和生态修复；
[0050]
(2)植生模块在拼装前已穴播植物种子或已完成苗木移栽，无需现场进行播种或栽植等工作，能够确保植物成活、同时现场施工方便、高效，工期短、造价低；
[0051]
(3)本发明采用的复合多孔纤维基材抗冲刷，保水保肥性高；
[0052]
(4)与其他工艺相比，减少了机械设备的使用，从而降低燃油的使用消耗，经济节能，同时能够避免现场机械施工过程中产生污水、垃圾、扬尘等，更加生态环保。
附图说明
[0053]
图1为本发明实施例中植生系统的结构示意图；
[0054]
图2为本发明实施例中植生模块与锚固件配合的俯视图结构示意图；
[0055]
图3为图2中a-a向剖视图结构示意图；
[0056]
图4为图2中b-b向剖视图结构示意图。
具体实施方式
[0057]
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
[0058]
本发明涉及一种用于边坡绿化的植生系统，所述植生系统包括若干配合设置的植生模块1，对应任一植生模块1设有若干锚固件；对应任一所述锚固件与边坡2配合设有固定件3。
[0059]
本发明中，以植生系统与边坡2进行配合，形成在边坡2上的稳定体系，实现边坡绿化的同时融入边坡生态，可以针对或大或小的各种边坡完成有效、快速的生态防护；植生系统中的实现边坡绿化的核心部件为植生模块1，配合植生模块1设置锚固件增加其强度，同时以固定件3与锚固件的匹配实现植生模块1与边坡2的紧固。
[0060]
所有的所述植生模块1呈阵列设于边坡2上，相邻的植生模块1间对应设有插接件。
[0061]
任一所述植生模块1为长方体，所述植生模块1的横截面为正方形或长方形。
[0062]
本发明中，植生模块1为装配式，进而可以将植生模块1设置为标准件，便于运输及调节，同时以阵列形式拼装。
[0063]
本发明中，为了拼接及制备的便利性、标准化的应用，植生模块1设置为长方体，其横截面可以是正方形或长方形，如设置横截面为正方形的植生模块1的尺寸为500*500*120mm，适用于坡面上较平整的区域，设置横截面为长方形的植生模块1的尺寸为150*500*120mm，适用于坡面上凹凸起伏较大的区域。
[0064]
本发明中，在植生模块1间拼接的基础上，相邻的植生模块1间对应设有插接件且一般来说为了制备的便利性，不同的植生模块1的插接件的方向一致，如在植生模块1的相邻2个外缘处设置带有卡口的凸起4，另外2个相邻的外缘设置带有卡口的凹槽5，对应将相邻的植生模块1的凸起4和凹槽5对接接插即可，可根据防护边坡2的面积大小进行自由拼接，形成一个能够贴合边坡坡面凹凸起伏的生态防护体；一般来说，凸起4和凹槽5设置在植生模块1的顶部边缘即可。
[0065]
所述植生模块1包括外壳13，任一锚固件竖直与所述外壳13配合设置；任一锚固件外侧的外壳13内设有基质层7，任一锚固件外侧的外壳13的顶部分布设有种植孔12，配合任一种植孔12的基质层7的顶部设有种植槽6。
[0066]
所述基质层7为多孔复合纤维基材。
[0067]
本发明中，为了保证植生模块1的顺利应用，其在基质层7外显然具有一层外壳13，而为了确保其运输和拼装便利性，外壳13可以选择轻质材料，如塑料件；在此基础上，锚固件，包括锚杆孔10及对应的加强翼11都可以直接与外壳13一体化成型，确保其整体强度及应用的便利性。
[0068]
本发明中，植生模块1中，基质层7的材料为多孔复合纤维基材，包括起到粘合作用的水泥、粘合剂、疏水剂、膨润土，以及起到保水保肥作用的有机纤维、腐殖质、缓释肥、保水剂、ph调节剂等。
[0069]
本发明中，基质层7上的种植槽6和配合设置在外壳13上的种植孔12均匀分布在植生模块1表面，填入均匀混合经过合理配置的植物种子配方的基质层7材料或移栽植株9幼苗，种植槽6内的种子或植株9经过科学合理配置，一般选用适宜当地气候条件的灌木与草本植物，以乡土植物为主，具有耐旱、耐瘠薄、根系发达、生长速度快、管理粗放等特性。
[0070]
所述锚固件包括由顶部至底部贯穿植生模块1设置的锚杆孔10，所述锚杆孔10外配合设置有若干加强翼11，任一所述加强翼11的底部与植生模块1的底部齐平、顶部齐平于或高于植生模块1的顶部；所述固定件3与锚杆孔10配合设置；植生模块1内的任一所述加强翼11上分布有若干第一通孔8。
[0071]
对应任一锚杆孔10的所述加强翼11以锚杆孔10为圆心并呈十字形分布。
[0072]
对应所述第一通孔8的外壳13的侧壁上设有第二通孔(图中未示出)。
[0073]
本发明中，以锚固件达到植生模块1的强度提升，并提供植生模块1与边坡2配合的通道；每个植生模块1中的锚杆孔10均匀布置，孔径与固定件3的直径配合，边坡2上对应锚杆孔10的钻孔孔径则应稍大，确保固定件3埋入的顺利，加强翼11呈十字形分布在锚杆孔10外的植生模块1上，确保锚杆孔10的强度。
[0074]
本发明中，在加强翼11上设置第一通孔8，既可以防止植生模块1的破损，又可以使植被根系在生长过程中在第一通孔8构建的通道中攀爬，进而结成一个根系网状面，并通过对应的外壳13上的第二通孔实现相邻的植生模块1紧密联结，还可以使不同植生模块1间的水分和养分互通共享，从而更好地加固边坡2表层岩土体。
[0075]
所述固定件3包括锚杆，所述锚杆贯穿锚杆孔10并锚入边坡2，所述锚杆的顶部通过螺杆垫片(图中未示出)抵设于植生模块1顶部。
[0076]
本发明中，在实施过程中，锚杆直径、锚固段钻孔直径及锚固深度通过计算得到。
[0077]
本发明还涉及一种用于边坡绿化的植生系统的施工方法，包括以下步骤：
[0078]
步骤1：制作植生模块1；根据现场条件配置基质层7及相关植物种子；确保植生系统的萌芽和幼苗成长至预设标准后用于现场施工；具体来说，在工厂内制作植生模块1，装配呈十字型的锚固件；空腔内装填多孔复合纤维基材，在外壳13表面布设种植孔12，在外壳13中填入均匀混合经过合理配置的植物种子配方的基质层7材料，设置种植槽6，移栽植株9幼苗；若是移栽的植株9幼苗，须移至室外放置一段时间，使其充分适应当地气候环境后，才进行拼装。
[0079]
步骤2：对于待绿化边坡2进行预处理，使其符合布置植生系统的条件；预处理包括整理坡面，清除坡面浮石和其他杂物，使坡面尽量平整或达到预设标准；对于岩质边坡2，为了保证植被根系深入岩层生长，可在边坡2表面钻孔并填充植生基材，辅助植被生根。
[0080]
步骤3：在边坡2表面定点放样，计算锚杆杆体直径、锚固段钻孔直径及锚固深度；钻凿锚固孔，锚杆就位，注浆形成强度，锚固深度、锚杆直径满足植生系统的稳定要求；从坡底开始施工，将植生模块1从左至右、从下至上进行排列，码放并拼接植生模块1，确保其紧实贴附于坡面，以固定件3将每个植生模块1锚固于边坡2上；锚固件的锚固密度和深度可根据边坡2具体情况调整；调节植生模块大小，平缓过渡。
[0081]
步骤4：重复步骤3，顺着边坡2表面完成每一排植生模块1的铺设，将插接件，如卡口的凸起4和凹槽5对应卡入，使相邻的植生模块1紧密拼接在一起，检查植生模块1的拼接情况，直至形成一覆盖于坡面的固坡结构整体，完成施工。
[0082]
以浙江省金华市某山区输电铁塔基础边坡为实施例进行阐述：
[0083]
所在山坡为岩质边坡，表层岩石类别为强风化粉砂岩，岩石单轴饱和抗压强度为6mpa，属于软岩；
[0084]
确定植生模块的横截面面积a和厚度h，a＝0.5*0.5＝0.25m2，h＝0.12m；
[0085]
确定每块植生模块上种植的植株幼苗数量n1＝2、每株植株幼苗重量m1＝2.5kg，因草种子的质量很小，故不统计其数量，计算得到总重量m2＝0.01kg；
[0086]
确定每块植生模块上使用的锚杆数量n2＝4，基质密度ρ＝2000kg/m3；
[0087]
计算每块植生模块的质量，m＝0.25*0.12*2000+2*2.5+0.01＝65.01kg；
[0088]
测量得到边坡的边坡角θ＝60
°
，计算每根锚杆需要承受的力，式中：g取9.8n/kg；
[0089]
采用hrb400钢筋做锚杆，锚杆采用全长粘结型；计算钢锚杆杆体的截面面积as：
[0090][0091][0092]
式中：
[0093]kt
为安全系数，取2.0；
[0094]nt
为钢筋的轴向拉力设计值，n
t
＝f；
[0095]fyk
为钢筋的抗拉强度标准值，取为540n/mm2；
[0096]
锚杆直径大于1.226mm即可满足承载需求。
[0097]
在本例中，选取常用的锚杆最小直径规格6mm，d＝1.4*d＝8.4mm，故锚杆锚固段钻孔直径为8.4mm；
[0098]
计算锚固深度la，la应能同时满足下式：
[0099][0100]
[0101]
故经计算以及考虑到施工便利性，本实施例中的锚杆杆体直径d取6mm、锚固段钻孔直径d取10.0mm，锚固深度la取60mm。
[0102]
锚固件通过直径为6mm的锚杆锚入边坡2；基质层7的材料为多孔复合纤维基材，包括水泥、粘合剂、疏水剂、膨润土、有机纤维、腐殖质、缓释肥、保水剂、ph调节剂等，为植物生长提供必须的养分，也具有保水保肥、粘结强度大的作用；种植槽6深度为25mm，移栽植物幼苗植株9；
[0103]
植生模块1的横截面为正方形，尺寸为500*500*120mm，相邻卡口凸起4的间距为90mm，相邻卡口凹槽5的间距为90mm；通孔8的直径为25mm，水平方向上的相邻通孔8的圆心距为52mm，垂直方向上的相邻通孔8的圆心距为35mm；
[0104]
锚杆孔10的相邻间距为240mm；加强翼11相对于锚杆孔10的单侧长度为110mm，总长为240mm，厚度为2mm，高度与植生模块1匹配。
[0105]
施工方法包括以下步骤：
[0106]
步骤1：在工厂内制作植生模块1，移栽经系统配比的植株9，选用适宜当地气候的马棘、刺槐、紫穗槐、胡枝子、高羊茅、紫花苜蓿、白三叶等；移栽后将所述植生模块1移至室外，使之适应当地气候环境；
[0107]
步骤2：整理坡面，清除坡面浮石和其他杂物，使坡面尽量平整，为了保证植被根系深入岩层生长，在边坡2表面钻孔并填充植生基材，辅助植被生根；
[0108]
步骤3：在坡面放样定点，从坡底开始施工，将植生模块1从左至右、从下至上进行排列安装，确保其紧实贴附于坡面，并由人工将锚杆穿过锚固件的锚杆孔10进行锚固，锚固段钻孔直径为10mm，锚固深度为60mm；
[0109]
步骤4：重复步骤3，顺着边坡2表面完成每一排植生模块1的铺设，将卡口的凹起4、凸槽5对应卡入，使相邻的植生模块1紧密拼接在一起，形成一个覆盖于坡面的固坡结构整体，即可完成施工。
[0110]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。