高陡边坡植被混凝土护坡绿化技术的制作方法

本发明涉及高陡边坡绿化与防护领域，具体涉及高陡边坡植被混凝土护坡绿化技术，应用于矿山采石场高陡边坡、高陡水泥边坡、公路山体高陡边坡的生态防护与景观构建领域。
背景技术：
：山地占国土面积的2/3，城市大多也依山而建，人地矛盾比较突出。城镇化基础设施、水利水电、工矿等等开发建设活动，避免不了开挖山体，伴随着产生了许多扰动边坡，也带来水土流失、边坡安全等一系列问题。小于45°的缓坡绿化和防护都比较容易，而70°以上的高陡边坡安全防护和植被恢复非常困难。国内传统的高陡边坡治理技术主要有水泥框格梁、锚杆注浆支护、素喷混凝土、混凝土挡墙、格栅网、钢绳网、格宾网、种植槽飘板、客土喷播等技术。锚杆支护能够解决高陡边坡稳定性问题，格宾网、框格梁、挡土墙也能在一定范围内拦截落石，但这些技术被统称为“钢性”技术，它们的共同缺陷是无法兼顾生态修复的功能，甚至还造成了生态环境的进一步污染；近年来，客土喷播技术虽然采取植物等措施兼顾了绿化，因为客土无强度和附着力，无法在高陡边坡领域应用，所喷射的客土层无法抵抗暴雨冲刷和烈日暴晒，客土层容易脱落造成植物枯死，不能永久的解决固土和植被恢复这一问题。对高陡边坡进行综合治理必须兼顾稳定山体和恢复生态的双重目标。植被混凝土绿化技术正是在这种研究背景下产生的。目前，植被混凝土技术发明以来适应范围通常为70°坡度的边坡、高度小于50米的范围内。而在100米高度以上80°坡度的高陡边坡领域应用较少，要求植被混凝土护坡绿化技术需要有更高的强度和适应性。技术实现要素：本发明的目的是解决植被混凝土护坡绿化技术在高陡边坡应用中，握裹力和粘结应力不够，植被混凝土基材较难附着于高陡坡面，需增加水泥用量提升强度，而出现的植被混凝土基材盐碱化，不能形成稳定目标植被群落等问题。为了解决上述技术问题，本发明提供高陡边坡植被混凝土护坡绿化技术，具体技术方案如下：高陡边坡植被混凝土护坡绿化技术，所述技术包括以下步骤：1)将高陡边坡有碍施工的障碍物清理干净，清除松散危岩体，局部负坡用浆砌石嵌补；2)在经过步骤1)处理后的高陡边坡采用人工凿岩方式增加条状u型糙面；3)在步骤2)u型糙面凹部放置黄麻纤维生物棒，黄麻纤维生物棒外侧间隔扦插紫穗槐苗和迎春苗；4)络合营养结构网铺挂于所述步骤3)中所述的黄麻纤维生物棒外侧；5)在络合营养结构网铺挂后喷射植被混凝土生物培育混合料。优选地，所述黄麻纤维生物棒内填充物材料包括按照重量份计的以下组分：木质素磺酸1～2份、尿素铁络合物1～2份、紫穗槐种子5～6份、银合欢种子6～7量份、多花木兰种子5～6份。进一步优选地，所述黄麻纤维生物棒内填充物材料还包括重量份计的以下组分：麦秸糠20～26份、木质素磺酸1～2份、聚丙烯酰胺1～2份、植被混凝土绿化添加剂ab菌(本专利人发明的，专利号201310627756.4)10～12份、生根粉0.1～0.2份、芸苔素内脂0.1～0.2重量份、腐殖质1～2份。优选地，所述步骤5)生物培育混合料包括重量份计的以下原料组分：普通42.5r硅酸盐水泥10～16份、淋溶土30～35份、旱境土30～35份、木糖醇渣2～3份、糠醛渣5～6份、酵母发酵废液0.2～0.4份、植被混凝土绿化添加剂ab菌(专利号201310627756.4)5～6重量份、β-新型耐碱细菌孢子0.01～0.02重量份、α-中度嗜盐菌0.01～0.02重量份、硅藻土1～12重量份、玉米芯2～5重量份、棉籽壳2～8重量份、麦秸秆2～8份和目标群落种子0.5～2重量份。所述酵母发酵废液发酵完后过滤水洗液就是发酵废液。进一步优选地，所述目标群落种子特定配方包括建群品种、伴生品种，所述建群品种与伴生品种重量比为2～3:1，所述建群品种采用木豆，所述伴生品种采用多年生黑麦草。所述目标群落种子特定配方遴选方法：首先进行草本和灌木物种混播，挑选群落中优势度高的2类物种。草本植物：暖季型草种狗牙根2～5g、百喜草2～5g、宽叶雀稗2～5g，冷季型草种高羊茅2～5g、多年生黑麦草2～5g、早熟禾2～5g、披碱草2～5g；灌木植物：紫穗槐2～5g、银合欢2～5g、木豆2～5g、柠条2～5g。通过1个生长周期的植物遴选，确定了黑麦草、木豆2个品种适宜。其次，再针对木豆这单体品种，再分别选用两个在遗传上有一定差异，同时它们的优良性状又能互补的品种，进行杂交，生产具有优势的第一代杂交品种金源c1号，第2年度分2个样地进一步遴选出金源c2号品种和金源c3品种。掌握其混播规律和混播原则：速生型短寿草与长寿结合、浅根与深根结合。每种植物设置单一植物同样播种量用作对照。最终得到建群品种，即经遴选驯化采用木豆金源c1号根系发达能起到固土护坡作用，适宜在高陡边坡80～90度范围内生长。优选地，所述黄麻纤维生物棒间隔25～35cm，每条棒体外侧扦插紫穗槐苗和迎春苗8～12株。优选地，所述技术采用高陡边坡植被混凝土绿化系统，所述系统包括高陡边坡设置的若干个条带状u型糙面，所述u型糙面内设有黄麻纤维生物棒，所述黄麻纤维生物棒通过u型钉固定在条带状u型糙面内，所述黄麻纤维生物棒相互连接，所述黄麻纤维生物棒外侧铺设络合营养结构网，所述络合营养结构网外侧喷射一层植被混凝土生物培育混合料，所述植被混凝土生物培育混合料用于目标植被群落生长。优选地，所述u型糙面上下排距0.8～1.3m，所述黄麻纤维生物棒长度2.5～3.5m、直径7～10cm。优选地，所述络合营养结构网与高陡边坡间隔3～6cm，网孔3～6cm×3～6cm，丝径1.5～2.5mm，网幅宽度180～220cm，长度1800～2500cm。优选地，所述络合营养结构网为钢丝采用两层喷涂包裹，第一层喷涂pe粉(聚乙烯)，厚度0.8～1.3mm；第二层喷涂羟甲基纤维素、活性炭、长效复合肥的混合物，厚度0.8～1.2mm，所述羟甲基纤维素、活性炭、长效复合肥的重量比为0.2-0.5:0.3-0.6:0.4-0.7。其中，所述β-新型耐碱细菌孢子、α-中度嗜盐菌菌体的培养方法为：取含水量<12％的蓝藻粉20～30重量份，加入10～20重量份大洋海底沉积岩粉末，混合均匀后，用海水清洗2～3次，放于10℃的温度环境中培养10～12d，浓度5～6倍时可进行分离提取β-新型耐碱细菌孢子菌株，再用浓度3～4倍液进行分离提取α-中度嗜盐菌菌体。本发明有益效果如下：1、本发明进一步提升了植被混凝土基材稳定性和附着力，增大抗滑阻力，达到稳定边坡、保持水土的生态防护目的，解决了握裹力和粘结应力不够，植被混凝土基材较难附着高陡坡面，需增加水泥用量，而出现的植被混凝土基材盐碱化，不能形成稳定植被群落等问题。2、本发明通过增大水泥用量来提升植被混凝土在高陡边坡防护强度，黄麻纤维生物棒具有吸附和消减水泥的盐碱特性，络合营养结构网提高了冲击强度、拉伸强度，糠醛渣、β-新型耐碱细菌孢子、α-中度嗜盐菌等材料优化了盐碱理化性质。几种关键工序模块和材料的组合，各司其职达到稳定边坡、使得草灌花与混凝土能共存的双重功能。3、本发明黄麻纤维生物棒自身还具有缓释营养的功能，补给植被混凝土基材中的植物后期所需营养，适用于高陡岩石边坡、混凝土锚喷边坡、框格梁边坡、山地公园边坡等各类大型工程边坡景观复绿与植被重建工程，用以解决植被混凝土基材自身的抗滑稳定性和养份供给问题；所述的黄麻纤维生物棒，中空结构内填充紫穗槐种子、银合欢种子、多花木兰种子、麦秸糠、木质素磺酸、尿素铁络合物、聚丙烯酰胺pam、植被混凝土绿化添加剂ab菌(专利号201310627756.4)、生根粉、芸苔素内脂和腐殖质。本发明通过黄麻纤维生物棒结构体自身活化后缓释营养，在后期基材养份衰减的情况下去弥补植被混凝土基材的养分的流失；通过黄麻纤维生物棒材质的透水透气性能以及基材内水分的流动，生物棒体内的物质及生物分解的养分缓慢释放并补充到植被混凝土基质层中，弥补基质层养分流失得不到弥补等缺点，解决喷射植被混凝土基材绿化的持续效果及降低养护管理成本的问题，从而改善植物生长环境的目的。坡面才能永久绿化，自然生态才能恢复。4、黄麻纤维生物棒可以在前期起到与混凝土碱性环境隔离的作用，麻纤维的特点是短期内不腐烂，可以预留缓冲期保护紫穗槐种子、银合欢种子、多花木兰种子在正常的环境发芽生长，待植被混凝土基材趋于碱环境稳定后才慢慢腐烂降解融为一体。另外，生物棒内添加了纤维木质素磺酸有良好的扩散性，属于线型高分子化合物、阴离子型表面活性剂，调控水泥强度。木质素磺酸，有良好的扩散性，属于线型高分子化合物、阴离子型表面活性剂，调控水泥强度。尿素铁络合物对植被混凝土的破坏作用小，含氮量约为46.67％。密度1.335g/cm3，与fe2+形成螯合铁，防治植被缺铁失绿。5、络合营养结构网铺挂于所述的黄麻纤维生物棒外，保持与坡面距离间隔3～6cm，网孔3～6cm×3～6cm，丝径1.5～2.5mm，网幅宽度180～220cm，长度1800～2500cm。采用两层喷涂包裹，第一层喷涂pe粉网片具有防腐性好，第二层喷涂羟甲基纤维素、活性炭、长效复合肥混合物，可吸附并释放营养，有优良的延伸性，有较高的冲击强度、拉伸强度。6、本发明生物培育混合料中所述糠醛渣是生物质加工下脚料中的聚戊糖成分水解生产糠醛产生的生物质类废弃物。富含维生素、木质素和少量的硫酸，来优化植被混凝土的盐碱理化性质，加大了大粒径微团的数量，使电导率、摩尔浓度以及碱化度降低。所述β-新型耐碱细菌孢子，通过雨水渗入加以激活，这种新材料提高植被混凝土的使用寿命，耐碱细菌孢子具有代谢活性，能够抵抗较高的机械应力和化学诱导应力，并有较长的寿命，能在ph11.0的环境中生长。改良植被混凝土菌群补充大量活性菌，调理基材的菌种平衡，维持植被混凝土的微生态平衡，使植被群落生长趋于稳定。所述α-中度嗜盐菌在活化基材的过程中吸收盐分，能在12％～30％的盐度中生长，消耗吸收盐度低于9％时，细胞壁开始破裂，杆菌数量逐渐减少，直到消失。增加后期植物生长抗盐咸性，可以固化植被混凝土中的盐基，消除盐基障碍，减轻混凝土中的盐害，更加利于高陡边坡植物在贫瘠恶劣环境中扎根生长。在修复重金属污染的矿山陡峭边坡尤为适用。所述硅藻土细度在325目～500目，其有益效果是混合均匀性好，在植被混凝土喷射使用时不会堵塞喷浆管路，悬浮性能好，不规则轻质多孔状颗粒在植被混凝土中能起到保湿、疏松土质、延长所添加的各类药效肥效时间，促使高陡边坡的植物生长利于植物根系的空气渗透、循环和流动等方面作用。硅藻土与水泥亲和后，可提高混凝土强度。较强的吸附功能，吸附植被混凝土中的硅酸盐：cao、sio2、al2o3、fe2o3.它能吸附其自重量1.5倍的水，因此它有保水保肥和缓释功能，对水和营养液具有毛细管作用和横向侧移功能。其独特的多孔结构，能在植被混凝土基材中起到供氧作用，促进加入的有益菌例如：β-新型耐碱细菌孢子、α-中度嗜盐菌在此环境下繁衍生息，平衡湿度、温度和食物来源。所述生物混合料中的水泥用量由10kg/㎡提升至15kg/㎡。强度由0.45mpa增加到0.75mpa，特别适合在高陡边坡应用。采用目标群落种子特定配方：建群品种+伴生品种，播种量比例20～30重量份+5～10重量份。建群品种经遴选驯化采用木豆金源c1号，豆科根系深能起到固土护坡作用，适宜在高陡边坡80～90度范围内喷植。在这一范围内，木豆营养生长充分，能提高产量；金源c2号为中晚熟品种，c3为晚熟品种，适宜在水泥边坡和浆砌石边坡喷植。伴生品种采用常规多年生黑麦草，禾本科须根发达出苗快，保证早期效果的同时，为其他品种遮荫保墒，可以弥补其它种子绿期短等不足。附图说明图1为本发明所制成的络合营养结构网的平面图；图2为本发明络合营养结构网的网丝结构剖面图；图3为本发明各材料布置高陡坡面上方的示意图；图428天强度曲线图；图中：黄麻纤维生物棒1，络合营养结构网2，第二层3，第一层4，钢丝5，目标植被群落6，u型糙面7，生物培育混合料8，高陡边坡9。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1高陡边坡植被混凝土绿化技术，所述技术包括以下步骤：1)将高陡边坡有碍施工的障碍物清理干净，清除松散危岩体，局部负坡用浆砌石嵌补；2)在经过步骤1)处理后的高陡边坡采用人工凿岩方式增加条状u型糙面；3)在步骤2)u型糙面凹部放置黄麻纤维生物棒，黄麻纤维生物棒外侧间隔扦插紫穗槐苗和迎春苗；4)络合营养结构网铺挂于所述步骤3)中所述的黄麻纤维生物棒外侧；5)在络合营养结构网铺挂后喷射植被混凝土生物培育混合料。优选地，所述黄麻纤维生物棒内填充物材料包括按照重量份计的以下组分：木质素磺酸1～2份、尿素铁络合物1～2份、紫穗槐种子5～6份、银合欢种子6～7量份、多花木兰种子5～6份。进一步优选地，所述黄麻纤维生物棒内填充物材料还包括重量份计的以下组分：麦秸糠20～26份、木质素磺酸1～2份、聚丙烯酰胺1～2份、植被混凝土绿化添加剂ab菌(专利号201310627756.4)10～12份、生根粉0.1～0.2份、芸苔素内脂0.1～0.2重量份、腐殖质1～2份。优选地，所述步骤5)生物培育混合料包括重量份计的以下原料组分：普通42.5r硅酸盐水泥10～16份、淋溶土30～35份、旱境土30～35份、木糖醇渣2～3份、糠醛渣5～6份、酵母发酵废液0.2～0.4份、植被混凝土绿化添加剂ab菌(专利号201310627756.4)5～6重量份、β-新型耐碱细菌孢子0.01～0.02重量份、α-中度嗜盐菌0.01～0.02重量份、硅藻土1～12重量份、玉米芯2～5重量份、棉籽壳2～8重量份、麦秸秆2～8份和目标群落种子0.5～2重量份。进一步优选地，所述目标标群落种子包括建群品种、伴生品种，所述建群品种与伴生品种重量比为2～3:1，所述建群品种采用木豆，所述伴生品种采用多年生黑麦草。优选地，所述黄麻纤维生物棒间隔25～35cm，每条棒体外侧扦插紫穗槐苗和迎春苗8～12株。实施例2实施例1技术采用高陡边坡植被混凝土绿化系统，所述系统包括高陡边坡9设置的若干个条带状u型糙面7，所述u型糙面7内设有黄麻纤维生物棒1，所述黄麻纤维生物棒1通过u型钉固定在条带状u型糙面7内，所述黄麻纤维生物棒1相互连接，所述黄麻纤维生物棒1外侧铺设络合营养结构网2，所述络合营养结构网2外侧喷射一层植被混凝土生物培育混合料8，所述植被混凝土生物培育混合料8用于目标植被群落6生长。所述u型糙面7上下排距0.8～1.3m，所述黄麻纤维生物棒1长度2.5～3.5m、直径7～10cm。所述络合营养结构网2与高陡边坡9间隔3～6cm，网孔3～6cm×3～6cm，丝径1.5～2.5mm，网幅宽度180～220cm，长度1800～2500cm。优选地，所述络合营养结构网2为钢丝5采用两层喷涂包裹，第一层4喷涂pe粉(聚乙烯)，厚度0.8～1.3mm；第二层3喷涂羟羟甲基纤维素、活性炭、长效复合肥混合物，厚度0.8～1.2mm。植被混凝土生物培育混合料组分的筛选一、水泥用量的筛选1)数据处理实验仪器采用了无限抗侧压强度检测仪，数据整理采用excel进行汇总分析，数据统计软件采用spss(statisticalprogramforsocialsciences)。2)取样与分析以水泥的用量变化分组，从10份-22份分7组。a、按强度分组(以水泥的用量为基数，其它材料按水泥的百分数计量)表1生物培育混合料中水泥的用量变化分组配比b、强度试验以上配方加水后制成标准试件，分别养护7天、28天后采用无限抗侧压试验，所得数据列表图4如下：表2养护7天、28天后无限抗侧压试验结果分组序号一二三四五六七7天强度(mpa)0.350.460.580.691.223.105.2128天强度(mpa)0.450.530.620.751.853.455.62c、无侧限抗压强度试验，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度。d、种子发芽试验分组(15天时评判，发芽“√”，不发芽“○”)表3种子发芽试验分组分析：16份的水泥用量一至四组已有较多的品种能够发芽。水泥用量大于18份后，作进一步的试验，可见部分草种发芽，其余不发芽。20份以上后水泥的含量物种均不发芽。从以上强度和生长试验可以得出，高陡边坡植被混凝土水泥最适量为10份～16份，抗压强度为0.45～0.75mpa，生长评价指数均可达到7分以上，抗冲刷能力达到120mm/h以上。同时按植物生长特性进行了大量的混合种子试验，选出了特定的目标群落种子配方。这些试验基本达到了预期研究目的，扩大了植被混凝土临界水泥用量值到15kg/㎡，增大强度的同时又能营造较好植物生长环境的植被混凝土配方。二、目标群落种子配方遴选草本植物：暖季型草种狗牙根、百喜草、宽叶雀稗，冷季型草种高羊茅、多年生黑麦草、披碱草。灌木植物：紫穗槐、银合欢、木豆、柠条。表4为混播组合设计，表5为单播播种量。表4混播组合设计(播种量g/m2)表5单播播种量g/m2播种基质结构：植被混凝土生物培育混合料，种子层、土壤覆盖层。试验面积：每个混播种植面积为3平米。共需30平米。单播种植箱面积为1平米，共需10平米。首先进行草本和灌木物种混播，挑选群落中优势度高的木豆、多年生黑麦草2类物种。木豆通过1个生长周期的植物遴选，再分别选用两个在遗传上有一定差异，同时它们的优良性状又能互补的品种，进行杂交，生产具有优势的第一代杂交品种木豆金源c1号，第2年度分2个样地进一步遴选出木豆金源c2号品种和木豆金源c3品种。掌握其混播规律和混播原则。最终得到建群品种，即经遴选驯化采用木豆金源c1号根系发达能起到固土护坡作用，适宜在高陡边坡80～90度范围内生长。三、实施样地的植物群落的对比选择了2个取样地点：第1个取样区选择在福建武夷山市碧桂园货量区高陡边坡覆绿工程，工程面积43500平米(本发明样地)；第2个取样区选择在清江高坝州水电站左岸坝肩高陡边坡覆绿工程，工程面积13200平米(原植被混凝土技术样地)。对实施原植被混凝土技术与本发明所述的实施过的高陡边坡坡地植被群落进行对比。综合考虑各种特征，实验各选2个样地，取样面积40m×50m，每个样地沿对角线取1个4m×4m的灌木样方，灌木样方中沿对角线取1个1m×1m的草本样方。记录指标主要包括：灌木和草本的植物种类、株数、高度、盖度；群落多样性、均匀度和丰富度指数是高陡边坡植物群落中重要的生态指标之一，通过计算对比可以很好的说明本发明所述的实施步骤形成的群落发展趋势和状态。物种多样性、丰富富指数和均匀度指数的计算公式如下：①gleason(1922)指数：d＝s/lna式中：a为单位面积，s为群落中物种数目。②margalef指数：d＝(s-1)/lnn式中s为群落中总数目，n为观察到个体总数。③simpson指数：d＝1-σpi2式中pi种的个体数占群落中总个体数的比例。表6植被混凝土目标群落物种多样性指数评价范围内jylt01号样地(原技术)共有植物3种，优势物种为狗牙根和本地入侵的野生蒿草、羊茅草2种，植被盖度90.6％；jylt02号样地(本发明实施样地)共有植物5种，优势物种为目标品种木豆(灌木)、多年生黑麦草，本地入侵的野生物种有蒿草、马桑、火棘3种，植被盖度99％以上。通过表6可知，本发明所述的高陡边坡植被混凝土护坡绿化技术能使种子在恶劣的条件生根，尤其木豆灌木类成为优势物种。灌草群落层gleason指数在4.514，margalef指数在0.412，simpson指数在0.682，此数据反应出来形成的草灌植被群落持久稳定。四、不同植被混凝土技术养分含量比较肥力指标结果与分析测定项目和计算方法：植被混凝土基材样品经自然风干后，除去杂物，用木棒研细，分别过1mm、0.25mm筛，样品保存于自封袋众贴好标签好备用。测定项目为：植被混凝土基材中的有机质、ph值、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾。其具体测定方法如下：①土壤有机质——重铬酸钾容量法-外加热法；②土壤ph值——电位法；③土壤全氮——半微量凯式法；④土壤全磷——氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法；⑤土壤全钾——氢氧化钠碱熔—火焰光度法；⑥土壤水解氮——碱解扩散法；⑦土壤速效磷——0.03mol·l-1nh4f—0.025mol·l-1hcl浸提-钼锑抗比色法；⑧土壤速效钾——nh4ac浸提，火焰光度法。计算公式①有机质％＝(v0-v)×n×0.003×1.724×1.1×100/烘干土重②全氮(n，％)＝(v-v0)×c×0.014×100/m1×k2③全磷(p，％)＝c×v×ts×100/m×106④全钾(k，％)＝c×v×ts×100/m×106⑤水解性氮(mg/kg)＝(v-v0)×c×14×1000/m1×k2⑥速效磷(pmg/100g土)＝ppm×比色体积×分取倍数×100/烘干土重×1000⑦速效钾(kmg/100g土)＝ppm×比色体积×分取倍数×100/烘干土重×1000表7不同植被混凝土技术养分含量由表7分析得到，不同植被混凝土技术营造的基材，其土壤养分的含量都不同，其中，本发明所营造的植被混凝土基材中的全n、全p、有机质、水解氮、速效磷、速效钾含量最高。土壤有机质的含量是土壤肥力水平的一项重要指标。本发明>原有技术，其中本发明有机质含量高达69.43g/kg，说明其土壤肥力较好。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。当前第1页12