一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置及方法与流程

1.本发明涉及边坡生态修复技术领域，具体涉及一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置及方法。


背景技术：

2.高陡岩质边坡是一类极端的生境，由于其坡度陡（≥45
°
）、坡面高（≥20m）、坡面力学性质不稳定、坡面温差昼夜变化幅度大，且同一个边坡坡向、坡面形态不尽相同，坡面没有土壤水分，植物难于生长，因此高陡岩质边坡的生态修复是众多学者研究的焦点问题之一。
3.现有高陡岩质边坡生态修复常用方法包括：挂网喷播技术、生态袋绿化技术和v型植槽绿化技术等，但也存在以下不足之处：一、喷播类技术中喷播基材薄，保水性能差，基材长期稳定性不足，降雨期水土流失严重，植被存活率低，实用价值相对不高；二、生态袋绿化技术和v型植槽绿化技术施工作业需搭设超高脚手架平台，施工工序复杂、安全隐患大、工期长、成本高昂；三、高陡边坡因坡面的坡向多变、坡度多变和微地形多，导致现有技术需进行大量的清坡以创造施工作业面，现有技术出现地形适应性差和景观可塑性空间小等问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置，该装置包括若干个开口向上的水泥毯种植槽；将水泥毯种植槽固定在岩质边坡上，在水泥毯种植槽内部设置自调节植生层结构。自调节植生层结构为至下而上依次水平铺设纱网层、粗砂层、下部种植土层、蓄水板层、土工布层、上部种植土层和陶粒层的结构；并在自调节植生层结构内部竖直设置水分输送通道。
5.作为本发明进一步地改进，水泥毯种植槽包括钢结构骨架和水泥毯；同时，钢结构骨架包括竖向弧形骨架和水平弧形骨架；竖向弧形骨架弧形的两端和水平弧形骨架弧形的两端相连接；在水平弧形骨架弧形的两端和弧形的顶端分别设置1个螺母，将竖向弧形骨架固定在岩质边坡上，竖向弧形骨架和水平弧形骨架之间通过加固杆进行加固，在竖向弧形骨架和水平弧形骨架之间铺设水泥毯。
6.作为本发明进一步地改进，在岩质边坡和水泥毯种植槽之间设置隔热保温层。
7.作为本发明进一步地改进，水分输送通道包括：长吸水滤芯和短吸水滤芯；长吸水滤芯的一端插入蓄水板层内，另一端插入陶粒层内；短吸水滤芯的一端插入蓄水板层内，另一端插入上部种植土层内；长吸水滤芯和短吸水滤芯在自调节植生层结构内部呈三角形状间隔分布。
8.本发明还提供一种使用上述装置的绿化方法，该方法包括：步骤1、清理、平整岩质边坡坡面；步骤2、在岩质边坡上进行截排水系统建设，采取分级截流，开设纵横结合的截排
水沟；步骤3、预制水泥毯种植槽；步骤4、在岩质边坡上挂载步骤3预制的水泥毯种植槽；步骤5、构建自调节植生层结构；步骤6、植物选择与配置，选择适合当地种植且抗旱性强的优质植物品种，种植于自调节植生层结构内；步骤7、养护管理，定期进行养护灌溉，对稀疏区进行补播或补种。
9.作为本发明进一步地改进，步骤3包括：（1）对岩质边坡进行初步观察评估，统计边坡微坡面尺寸和坡向，根据微坡面尺寸的90%分位数确定水泥毯种植槽尺寸；（2）确定水泥毯种植槽尺寸，采用手动弯箍机或数控弯管机将耐腐蚀螺纹钢分别制作两个半弧形骨架，为水平弧形骨架和竖向弧形骨架；（3）使用电焊机将水平弧形骨架的弧形两端与竖向弧形骨架的弧形两端进行焊接，水平弧形骨架与竖向弧形骨架的夹角呈90
°
，并在水平弧形骨架的弧形两端和弧形顶端分别焊接1个螺母；（4）根据钢结构骨架尺寸和形状确定包裹骨架所需要的水泥毯尺寸和形状，采用电钻机沿裁剪后水泥毯边缘钻取引孔，穿过引孔使用防锈铁丝将裁剪后水泥毯固定在钢结构骨架上，形成水泥毯种植槽，浇淋水泥毯种植槽，直至手指轻压出水为止，并进行养护。
10.作为本发明进一步地改进，步骤4包括：在岩质边坡上钻孔，通过膨胀螺丝和水平弧形骨架上的螺母将钢结构骨架固定在岩质边坡上；并按照梅花状布置水泥毯种植槽。
11.作为本发明进一步地改进，步骤5包括：先在水泥毯种植槽靠近岩质边坡的一侧设置隔热保温层；再在水泥毯种植槽内由下至上依次层叠铺设纱网层、粗砂层、下部种植土层和蓄水板层；然后在蓄水板层上竖直安装呈正三角形均匀、间隔分布的水分输送通道；最后再铺设土工布层、上部种植土层和陶粒层。
12.作为本发明进一步地改进，步骤6包括：选择适合当地种植且抗旱性强的优质植物品种，种植于自调节植生层结构内；同时，根据植被生态修复基本原理，设计营造“近自然植被群落”灌草型或藤灌型植被群落，种子需提前测定发芽率和千粒重，最终种子配比需根据施工期种子实际情况进行确定。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明提供的装置具有结构稳定和景观可塑性强的优点；2、本发明提供装置中的自调节植生层结构具有自调节排水、蓄水和透气的功能，提高植被存活率；同时自调节植生层结构也可以消减坡面径流冲刷，避免水土流失；3、本发明提供的绿化方法具有工艺简单，水泥毯种植槽模块可地面规模化预制，坡面直接挂载，缩短工程进度，降低工程成本的优点。
附图说明
14.图1为本发明实施例绿化装置正视示意图；图2为本发明实施例绿化装置侧视示意图；图3为本发明实施例自调节植生层结构剖面结构示意图；
图4为本发明实施例水泥毯种植槽在岩质边坡坡面布置示意图；图5为本发明实施例水分输送通道俯视示意图；图6为本发明实施例绿化装置剖面示意图。
15.图中：1钢结构骨架；101竖向弧形骨架；102加固杆；103水平弧形骨架；2螺母；3自调节植生层结构；301纱网层；302粗砂层；303下部种植土层；304蓄水板层；305土工布层；306上部种植土层；307陶粒层；4水泥毯；5水分输送通道；501长吸水滤芯；502短吸水滤芯；6岩质边坡；7隔热保温层。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶端”和“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
18.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“固定”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.本发明提供一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置，该装置包括若干个开口向上的水泥毯种植槽；将水泥毯种植槽固定在岩质边坡上，在水泥毯种植槽内部设置自调节植生层结构。自调节植生层结构为至下而上依次水平铺设纱网层、粗砂层、下部种植土层、蓄水板层、土工布层、上部种植土层和陶粒层的结构；并在自调节植生层结构内部竖直设置水分输送通道。
20.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：如图1所示，本发明提供的开口向上的水泥毯种植槽包括：钢结构骨架1和水泥毯4。钢结构骨架1具体包括：竖向弧形骨架101、水平弧形骨架103和加固杆102。竖向弧形骨架101的弧形两端和顶端分别设置1个20#螺母，形成水泥毯种植槽的挂载结构，从而能够实现将水泥毯种植槽挂载在岩质边坡6上。竖向弧形骨架101和水平弧形骨架103弧形的两端通过电焊机进行焊接，并且两个弧形骨架的夹角设置为90
°
，形成支撑水泥毯种植槽的结构。加固杆102的两端分别连接竖向弧形骨架101和水平弧形骨架103，从而对钢结构骨架1进行加固。在竖向弧形骨架101和水平弧形骨架103之间铺设水泥毯4。图2中显示，自调节植生层结构3设置在水泥毯种植槽中，具体在水泥毯4和岩质边坡6中间。
21.本发明提供的绿化装置以钢结构骨架1作为外部基础结构，采用直径为10mm的耐腐蚀螺纹钢作为主要材质，其连接处采用焊接的方式进行连接，来保证连接处的连接强度，
从而保证结构的稳定性。在钢结构骨架1外侧铺设水泥毯4，并利用螺母2和相适配的膨胀螺丝将钢结构骨架1和岩质边坡6固定连接，形成1个一端开口向上的水泥毯种植槽，以便后续自调节植生层结构3的构建。如图4所示，若干个水泥毯种植槽按照梅花状分布固定在岩质边坡6上。水泥毯外围可以定制迷彩等图案，与坡面的景观进行深入拟合，从而增强了边坡景观的可塑性。
22.如图3所示，自调节植生层结构3为至下而上依次水平铺设纱网层301、粗砂层302、下部种植土层303、蓄水板层304、土工布层305、上部种植土层306和陶粒层307的结构。纱网层301、粗砂层302、下部种植土层303、蓄水板层304、土工布层305、上部种植土层306和陶粒层307间相互贴合，整个自调节植生层结构3是进行种植的主要场所。纱网层301位于水泥毯种植槽内自调节植生层结构3的底部，为两层32目环保型纱窗网，纱网层301可保证粗砂层302中的石英砂和岩质边坡6侧壁种植土不从水泥毯种植槽底部泄漏。粗砂层302为5~8mm和15~25mm粒径石英砂，主要作用为排水和透气，保证雨季降雨丰沛时槽内土壤透气，不会因根系呼吸不畅而烂根。下部种植土层303为植物提供足够的养分和为蓄水板层304提供缓冲保护。蓄水板层304为承受高抗压负荷的t50蓄排水板，兼具蓄水、排水两种功能，其杯口部分可在植生层中营造蓄水水库，镂空部分则成为一定立体空间支撑刚度的排水通道，下渗大气降水和露水可蓄积在杯口部分形成类地下水库，多余的雨水可通过排水通道排出水泥毯种植槽。土工布层305为一层400g/
㎡
土工布，起到保护蓄排水板作用。上部种植土层306为50cm厚种植土，可为植物提供足够的养分。在自调节植生层结构3中竖直设置若干个水分输送通道5，并如图5所示，水分输送通道5呈正三角形均匀、间隔分布。水分输送通道5具体包括：长吸水滤芯501和短吸水滤芯502。长吸水滤芯501的一端插入蓄水板层304内，另一端插入陶粒层307内。短吸水滤芯502的一端插入蓄水板层304内，另一端插入上部种植土层306内。长吸水滤芯501和短吸水滤芯502可将蓄水板杯口部分蓄积的水分缓慢输送到上部种植土层306中，保证植被时刻都能吸取到适量水分，避免边坡植被出现干枯、旱死的情况，从而实现自主灌溉的目的。陶粒层307位于自调节植生层结构3的顶部，由10mm厚陶粒组成；陶粒层307不仅可以吸收空气中的水分、大气降水及昼夜温差变化产生的露水，保持上部种植土层306表层土壤湿润，同时也可消减坡面径流冲刷，避免水土流失，提高植被存活率。
23.如图6所示，在水泥毯种植槽靠近岩质边坡6的一侧设置隔热保温层7。隔热保温层7由隔热膜构成，隔热保温层7可将岩质边坡6和水泥毯种植槽内种植土隔开，阻止晴天高温时岩质边坡6热辐射传导给种植土，减少种植土层内水分蒸发，同时在冬季发挥保温功能。
24.本发明提供一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置的使用方法，该方法包括：步骤1、清理、平整坡面；清理岩质边坡6上的碎石杂物，特别是浮石、浮土，同时对岩质边坡6作简易修整，对坡顶角和坡面突出的岩体棱角进行削坡减载；步骤2、截排水系统建设；采取分级截流，纵横结合原则，开设纵横结合的截排水沟，对降雨期间地表径流进行阻截疏导，减少对坡面冲刷；步骤3、预制种植槽；具体为：（1）根据对高陡岩质边坡6进行初步观察评估，统计边坡微坡面尺寸和坡向，根据微坡面尺寸（长度、宽度）90%分位数确定钢结构骨架1的尺寸；（2）确定钢结构骨架1的尺寸，采用手动弯箍机或数控弯管机将直径为10mm的耐腐蚀螺纹钢分别制作两个半弧形骨架，为水平弧形骨架103和竖向弧形骨架101；其中，钢结构
骨架1一般设置为顶部长度700mm，高度600mm；水平弧形骨架103一般设置为长700mm，宽500mm，竖向弧形骨架101一般设置为长700mm，宽600mm；（3）使用电焊机将水平弧形骨架103和竖向弧形骨架101呈90
°
焊接，并在水平弧形骨架103的弧形两端和弧形顶端分别焊接1个20#螺母作为骨架挂载构件；（4）根据钢结构骨架1的尺寸和形状确定包裹骨架所需要的水泥毯4的尺寸和形状，采用电钻机沿裁剪后水泥毯4边缘每隔10cm钻取1个引孔，穿过引孔使用16#热镀锌防锈铁丝将裁剪后水泥毯4固定在钢结构骨架1上，形成水泥毯种植槽，浇淋水泥毯种植槽，直至手指轻压出水为止，养护48h；步骤4、坡面挂载；按照梅花状布置水泥毯种植槽；在岩质边坡6上钻孔，再通过螺母2和膨胀螺丝将钢结构骨架1固定连接在岩质边坡6上；步骤5、自调节植生层结构3的构建；在水泥毯种植槽内由下至上依次层叠铺设纱网层301、粗砂层302、下部种植土层303、蓄水板层304、土工布层305、上部种植土层306和陶粒层307；并在自调节植生层结构3中按照三角形状均匀、间隔竖直设置长吸水滤芯501和短吸水滤芯502；长吸水滤芯501的一端插入蓄水板层304内，另一端插入陶粒层307内；短吸水滤芯502的一端插入蓄水板层304内，另一端插入上部种植土层306内；同时，在水泥毯种植槽靠近岩质边坡6的一侧安装隔热保温层7；步骤6、植物选择与配置；选择适合当地种植且抗旱性强的优质植物品种，种植于自调节植生槽内，根据植被生态修复基本原理，设计营造“近自然植被群落”灌草型或藤灌型植被群落；种子需提前测定发芽率和千粒重，最终种子配比需根据施工期种子实际情况进行确定；步骤7、养护管理；根据所在地区的环境特征，以及具体地点特定的局部特点，例如植护区域为北方时，可选择的灌木有胡枝子、火棘、紫穗槐、双荚槐（花）等；藤本有爬山虎、薜荔、凌霄（花）、金银花、常春藤、紫藤（花）、藤本月季（花）等；而相对比南方而言，可进行植护的灌木有簕杜鹃（花）、大红花（朱槿、花）、黄蝉（花）、黄槐（花）、木槿（花）、木芙蓉（花）、双荚槐（花）、红花荷（花）、马樱丹（花）和山毛豆等；藤本则为凌霄（花）、桂叶老鸦嘴（花）、七姊妹（花）、常春油麻藤、爬山虎、葛藤、炮仗花、葛藤，而相对于南北方而言，例如狗牙根、百喜草、糖蜜草、黑麦草、高羊茅、早熟禾、结缕草之类的草本均可进行植护，来根据实际环境选择适合当地种植且抗旱腔的优质植物及混配比例，根据施工期种子发芽率和净种率进行边坡植物播种，每平方米播种重约20~30g，其中草本种子占10%~15%，灌木植物占80%~85%，藤本或花种子占约0~10%；此种子配比和用量是假定发芽率为50%，净种率为90%；种子需提前测定发芽率和千粒重，最终种子配比需根据现场种子的质量调整，种植在自调节植生层结构3内，之后定期进行养护管理，通过水分输送通道5来进行灌溉，确保土壤湿润后，后期根据种子发芽和长势情况，来适量调节养护频率，及时对稀疏区进行补播或播种。
25.结论：本发明提供的一种基于水泥毯高陡岩质边坡绿化装置具有造价低、结构稳定和景观可塑性强的优点；装置中水泥毯种植槽模块可地面规模化预制，坡面直接挂载；水泥毯种植槽单个占空间较小，广泛适用于微地形、小面积坡面；自调节植生层结构中可大量采用基盘苗，缩短复绿见效期；自调节植生层兼具吸水、蓄水、灌溉、透气功能，其独特结构设计形成类地下水库，实现种植槽内植生层土壤自主吸水、灌溉功能，极大降低养护需求。本发明
提供的绿化方法具有操作简单和工程成本低的优点。
26.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。