专利名称：黄土边坡生态防护方法
黄土边坡生态防护方法技术领域
本发明属于土壤表层加固领域，具体为一种黄土边坡的加固方法。
背景技术：
中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家，黄土地貌主要分布在北纬30° 48°间自西而东的条形地带上，面积约64万平方公里，其中山西、陕西、甘肃等省是典型的黄土分布区，分布面积广，厚度大。该地区不仅黄土面积大，而且地表水含盐量较多，植被不丰富。
黄土具有目视可见的大孔和较发育的垂直节理，每当土层浸湿时或在重力作用的影响下，黄土层本身就失去了固结性能，常常引起强烈的沉陷和变形。黄土地区公铁路、农田水利等基础设施建设时，形成大量多级开挖边坡，为提高边坡的稳定性，保障基础设施安全运营，通常采用浆砌石传统护坡措施。其是采用一二级边浆砌石护面，二级以上边坡削坡后不采取防护措施，坡顶及平台布设浆砌石排水沟的防护方式。由于该地区石料资源相对匮乏，大多需要长距离运输到工地，在黄土高原地区这种传统护坡方式防护成本高、能效消耗大、景观效果差。同时，由于开山采石，造成采石区生态环境的破坏。由于该护坡方式没有彻底解决黄土坡面侵蚀风化的问题，受长期日照风化、低温冻融、降雨侵蚀的影响，黄土坡面易多发剧烈沟蚀、浅层滑塌等现象，造成原有浆砌石工程断裂、沉降、垮塌。发明内容
为解决上述黄土地区边坡防护现存突出问题，提出了黄土边坡浅层固结及生态防护综合方法。
为实现上述目的的具体技术方案为
一种黄土边坡生态防护的方法，包括步骤
I)用水性聚氨酯进行黄土边坡的坡面浅层固结；
2)在浅层固结后的坡面上张网锚固；
3)在经过步骤2)处理后的坡面上喷射植生基材；
4)在喷射植生基材后的坡面上喷播种籽层。
其中，所述步骤I)的浅层固结包括坡面清理、开挖截排水沟、喷涂水性聚氨酯以形成固结层的步骤。
采用人工和机械相结合的方式清理坡面表层风化松散层。
其中，所述截排水沟包括截水沟和排水沟，其中截水沟沟宽40_100cm，沟深 20-50cm ;排水沟宽 40-80cm，沟深 20_40cm。
根据需要还可以开挖纵向排水沟，宽30-50cm，沟深20_40cm。
其中，喷涂水性聚氨酯树脂浓度为5-15%，入渗深度为3-7cm。本发明所用的水性聚氨酯树脂是一种极细的脂肪族聚氨酯分散液，主要用于增进涂饰的接着性、柔韧性，具有超细致并且延伸的薄膜，优异的耐寒性，适用于基材接着层，现广泛用于建筑防水保温、屋顶工程等方面。
其中，所述步骤2)中张网锚固是使用PE (聚乙烯)或PP (聚丙烯)塑料材料制成的土工格栅，用螺纹锚钉锚固，锚钉间距为O. 8-2m。所用土工格栅为不可降解的塑料制成， 例如SS15、SS20 土工格栅，格栅网孔尺寸4*4cm。土工格栅具有很好的柔韧性和抗拉强度， 在工程技术中起到加筋作用，保证植生基材层在坡面长期稳定附着。
其中，所述螺纹锚钉直径12-18mm，长50-100cm。
其中，所述步骤3)中植生基材包括重量份的生物堆肥0-25份、无机矿物质8-20 份、土壤90-1000份、保水剂10-20份、粘合剂0-40份和缓释肥0_20份。
植生基质是坡面绿化技术的核心材料，是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。主要由有生物堆肥、无机矿物质、土壤、团粒剂、保水剂、粘合剂或缓释肥中的一种或多种配制而成。所述生物堆肥是用泥炭、锯末、动物粪便经过发酵得到的，主要是增加土壤的肥力和通透性，为植物生长发育提供养分和根系伸展空间，选用泥炭，锯末和动物粪便等物质经发酵配制而成，它既可以改善土壤结构，防止板结，又能保持长久的肥效，使植物可以粗放管理。
所述无机矿物质包括浮石、珍珠岩、蛭石、陶粒、泥炭、岩面中的一种或多种，针对黄土土质特点，优选使用浮石、珍珠岩和蛭石。其中，所述步骤3)中植生基材的厚度为 6_12cm0
其中，所述步骤4)中的种籽层由耐干旱植物的种籽组成，优选柠条、沙打旺、小冠花、榆树、紫穗槐、紫花苜蓿、扁穗冰草的种籽中的一种或多种。
其中，所述步骤4)中的种籽层厚度为2_4cm。
其中，所述步骤4)喷播种籽层后，还包括在种籽层上覆盖植被毯，用人工或喷灌浇水的方式养护45-90天的步骤。
其中，所述植被毯为秸杆制成，所述秸杆为玉米秸杆、麦秸杆、高粱秸杆中的一种或多种，植被毯覆盖量为240-280g/m2。(单位面积的重量)本发明所用的植被毯，它是坡面绿化技术的主要材料，主要由植物秸杆制成，覆盖在种籽层之上，起到保水、保墒、保温、防止降雨冲刷等作用，为植物发芽创造良好的环境。
本发明的有益效果在于
I、通过坡面上喷涂水性聚氨酯树脂，有效解决了坡面松散、风化严重的现象，增强了坡面的整体稳定性。
2、开挖的截排水沟，具有很好的防渗、防冲效果，具有较高的弹性和强度，有效缓解了浆砌石截排水沟受低温冻融、不均匀沉降、径流冲淘等因素而断裂等现象。
3、通过植生基材喷射绿化工艺，重建坡面植被，进一步增强护坡效果，改善道路景观格局。
图I为本发明实施例2坡面的截面图。图中，I为植被毯，2为种籽层，3为植生基材层，4为土工格栅，5为固结层，6为螺纹锚钉。
具体实施方式
CN 102926391 A书明说3/4页
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中，所用水性聚氨酯购自江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司，保水剂为聚丙烯酰胺保水剂，购自北京绿色奇点科技发展有限公司；粘合剂为A30，购自北京绿色奇点科技发展有限公司。
实施例中，如无特殊说明，所使用的方法均为本领域常规的方法。
实施例1:
甘肃省某公路黄土边坡，该段边坡3级，坡高8m，坡比1:0. 75，一级坡面原采用浆砌石护面，二、三级坡面坡脚浆砌石防护，高lm，其余坡面裸露，并修建了浆砌石截排水沟。 道路通车运营2年后，裸露坡面风化和雨水冲蚀严重，因汇水冲淘、低温冻融等影响造成截排水沟断裂塌陷4处，一级坡护面墙和二三级坡脚挡墙受坡面径流的冲蚀局部悬空、开裂。
本实施例中，对该坡面风化层进行人工清理后，对原有浆砌石防护设施进行维修加固，在二三级裸露坡面及平台上喷涂新型水性聚氨酯树脂，入渗深度3cm，形成具有良好柔韧性、抗拉强度和抗冻性能的防渗固结层。
实施I年后，坡面浅层固结层保持良好，坡面未因低温冻融、日照风化和降雨冲刷形成新的冲蚀沟，原有浆砌石防护措施未发生新的水冲损毁现象，保证了坡面及浆砌石护坡工程措施的稳定性和整体性。
实施例2
宁夏某高速公路黄土边坡生态防护实验段，坡面面积2700m2，三级边坡，坡比 1:0. 75，平台宽2m。坡面沙化严重，人踩沙滑，难以上坡作业。
本实施例进行的防护步骤如下(图I):
1、开挖截排水沟。在边坡外缘开挖截水沟，截水沟断面为自然弧形边沟，沟宽 80cm，沟深45cm。在平台内侧开挖平台横向排水沟，横向排水沟断面为自然弧形边沟，沟宽 60cm，沟深30cm。在坡面每IOOm间距开挖纵向排水沟，纵向排水沟断面为自然弧形边沟，沟宽 40cm,沟深 25cm。
2、截排水沟形成固结层5。在新开挖的截排水沟表面喷涂新型水性聚氨酯树脂，入渗深度5cm。形成具有良好的弹性、强度、抗寒和防渗功能的固结层5。
3、坡面浅层固结。在经清理或新开挖的坡面上，喷涂新型水性聚氨酯，入渗深度 3cm，局部沙化严重的坡面入渗深度5cm。在坡面上形成具有良好的弹性、强度、抗寒和防渗功能的固结层5。
4、张网锚固。在经浅层固结处理的坡面上，铺设SS20 (山东肥城联谊工程塑料有限公司)双向土工格栅，格栅网孔尺寸4*4cm，采用直径14mm、长50cm的螺纹锚钉6锚固，螺纹锚钉6行间距为I. 5m。
5、植生基材层3喷射。坡面张网锚固后,在坡面上喷射植生基材,厚度8cm。植生基材是坡面绿化技术的核心材料，是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。植生基材主要由有机生物堆肥、蛭石、火山岩、土壤、保水剂、粘合剂和缓释肥配制而成。本实施例中，植生基材主要由以下重量比的成分配制而成土壤100kg、生物堆肥20kg、泥炭10kg、木屑10kg、蛭石8kg、保水剂15g、粘合剂40g。土壤取自试验段周边黄土
6、喷射种籽层2。植生基材喷射结束后，在喷射种籽层2，厚度3cm，种籽选择柠条、5沙打旺、小冠花、榆树、紫穗槐、紫花苜蓿、扁穗冰草，各种种籽比例可以为任意比例。
7、植被毯6覆盖。种籽层喷射结束后，在表层采用250克植被毯6覆盖，植被毯6 (江苏绿之源生态建设有限公司，幅宽3m，长100m，覆盖量250g/m2)由麦秸杆制成。
8、初期养护。植被毯6覆盖结束后，采取喷灌浇水方式，初期养护50天，保持种籽层2湿润，确保种籽发芽和健康生长。
通过坡面上喷涂新型水性聚氨酯树脂，有效解决了坡面松散、风化严重的现象，在坡面表层形成了 3cm的固结层，有效增强了坡面的整体稳定性。采用新型水性聚氨酯树脂塑型的截排水沟，具有很好的防渗、防冲效果，具有较高的弹性和强度，有效缓解了浆砌石截排水沟受低温冻融、不均匀沉降、径流冲淘等因素而断裂等现象。通过植生基材喷射绿化工艺，重建坡面植被，进一步增强护坡效果，改善道路景观格局。经过50天初期养护，坡面植物分布均匀，灌木生长高度达到20-30cm，植被盖度达到75%以上，坡面上初步形成了地带性植物群落。
实施例3
甘肃某高速公路黄土边坡生态防护实验段，坡面面积4000m2，。坡面沙化严重，当地气候干燥少雨，年最低气温_20°C。
本实施例进行的防护步骤如下
I、开挖截排水沟。在边坡外边缘开挖截水沟，截水沟断面为自然弧形边沟，沟宽40cm，沟深20cm。在平台内侧开挖横向排水沟，横向排水沟断面为自然弧形边沟，沟宽 40cm，沟深20cm。在坡面每IOOm间距开挖纵向排水沟，纵向排水沟断面为自然弧形边沟，沟宽 30cm,沟深 20cm。
2、截排水沟形成固结层。在新开挖的截排水沟表面喷涂新型水性聚氨酯树脂，入渗深度3cm。
3、坡面浅层固结。在经清理或新开挖的坡面上，喷涂新型水性聚氨酯，入渗深度 3cm，局部沙化严重的坡面入渗深度5cm。
4、张网锚固。在经浅层固结处理的坡面上，铺设SS20双向土工格栅，格栅网孔尺寸4*4cm，采用直径18mm、长IOOcm的螺纹锚钉锚固，螺纹锚钉行间距为I. 5m。
5、植生基层喷射。坡面张网锚固后，在坡面上喷射植生基材，厚度8cm。植生基质是坡面绿化技术的核心材料，是植物生存的基础介质和植物生长所需水分、养分持续供应的源泉。本实施例中，主要由以下重量比的成分配制而成土壤90kg、生物堆肥10kg、泥炭 10kg、木屑10kg、蛭石5kg、保水剂20g、粘合剂20g。基质厚度为8cm。
6、喷射种籽层。植生基材喷射结束后，在喷射种籽层，厚度2cm，种籽选择柠条、沙打旺、小冠花、榆树、紫穗槐、紫花苜蓿、扁穗冰草，各种种籽比例可以为任意比例。
7、植被毯覆盖。种籽层喷射结束后，在表层采用250克植被毯覆盖，植被毯由麦秸杆制成。
8、初期养护。植被毯覆盖结束后，采取喷灌浇水方式，初期养护45天，保持种籽层湿润，确保种籽发芽和健康生长。
经过45天初期养护，坡面植物分布均匀，灌木生长高度达到20-30cm，植被盖度达到75%以上，坡面上初步形成了地带性植物群落。
权利要求
1.一种黄土边坡生态防护的方法，其特征在于，包括步骤1)用水性聚氨酯进行黄土边坡的坡面浅层固结；2)在浅层固结后的坡面上张网锚固；3)在经过步骤2)处理后的坡面上喷射植生基材；4)在喷射植生基材后的坡面上喷播种籽层。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)的浅层固结包括坡面清理、开挖截排水沟、喷涂水性聚氨酯以形成固结层的步骤；所述截排水沟包括截水沟和排水沟，其中截水沟沟宽40-100cm，沟深20-50cm ;排水沟宽40_80cm，沟深20_40cm ;所述喷涂水性聚氨酯树脂的入渗深度为3-7cm。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中张网锚固是使用PE或PP塑料材料制成的土工格栅，用螺纹锚钉锚固，锚钉间距为O. 8-2m。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述螺纹锚钉直径12-18mm，长50-100cm。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中植生基材包括重量份的生物堆肥0-25份、无机矿物质8-20份、土壤90-1000份、保水剂10_20份、粘合剂0_40份和缓释肥0-20份。
6.如权利要求I或5所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中植生基材的厚度为 6_12cm0
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中的种籽层由耐干旱植物的种籽组成，优选柠条、沙打旺、小冠花、榆树、紫穗槐、紫花苜蓿、扁穗冰草的种籽中的一种或多种。
8.如权利要求I或8所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中的种籽层厚度为2-4cm。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4)喷播种籽层后，还包括在种籽层上覆盖植被毯，用人工或喷灌浇水的方式养护45-90天的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述植被毯为秸杆制成，所述秸杆为玉米稻杆、麦稻杆、闻粱稻杆中的一种或多种，植被毪覆盖量为240_350g/m2。
全文摘要
本发明提供一种黄土边坡生态防护的方法，包括步骤1)用水性聚氨酯进行黄土边坡的坡面浅层固结；2)在浅层固结后的坡面上张网锚固；3)在经过步骤2)处理后的坡面上喷射植生基材；4)在喷射植生基材后的坡面上喷播种籽层。本发明的方法通过坡面上喷涂水性聚氨酯树脂，有效解决了坡面松散、风化严重的现象，增强了坡面的整体稳定性。开挖截排水沟，取得很好的防渗、防冲效果，具有较高的弹性和强度，有效缓解了浆砌石截排水沟受低温冻融、不均匀沉降、径流冲淘等因素而断裂等现象。本发明的方法通过植生基材喷射绿化工艺，重建坡面植被，改善了道路景观格局。
文档编号E02D17/20GK102926391SQ20121044866
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者祁有祥, 辜再元, 王京燕 申请人:北京北林绿源生态技术研究院有限责任公司