專利名稱：黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于邊坡穩(wěn)定與治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法。
背景技術(shù)：
黃土地區(qū)公路、鐵路、水利等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不可避免地形成了大量裸露的邊坡， 一方面影響了生態(tài)環(huán)境，另一方面一旦降雨將造成嚴(yán)重的水土流失，甚至發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。針對此情況，目前多采用生態(tài)防護(hù)治理技術(shù)來改善邊坡穩(wěn)定性，同時保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 邊坡生態(tài)防護(hù)治理的技術(shù)是以一定的工程和施工技術(shù)，在首先保證邊坡整體穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，在邊坡面上重新建立一定厚度的利于植物生長的營養(yǎng)土層，創(chuàng)造適合植物生長的良好環(huán)境，使巖石坡面上形成一道以植物根莖交織而成的保護(hù)網(wǎng)，起到固坡護(hù)坡的作用，防止坡面巖土體因遭受雨水的侵蝕和沖刷而造成水土的流失，并起到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的綜合效果。生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的前提條件是邊坡整體穩(wěn)定，而現(xiàn)有黃土邊坡治理方法中，往往存在這樣的問題黃土體顆粒松散，由于降雨，坡體內(nèi)土體孔隙水壓力增大，內(nèi)聚力降低，抗剪強(qiáng)度降低，同時可能發(fā)生濕陷變形，對于黃土邊坡整體穩(wěn)定性是很不利的。針對不同的地區(qū)、巖土體、邊坡坡度等采用不同的方案，但這些技術(shù)方案都側(cè)重于植物種植施工，沒有全面、充分地利用黃土邊坡自身的特點(diǎn)，忽略了黃土邊坡坡體自身出水、保持水土平衡體系的能力。所以提供一種既能將坡體內(nèi)的水排出，保證邊坡穩(wěn)定性的同時，又能充分利用坡體內(nèi)排出水分澆注邊坡坡面植物，這樣一種綜合治理技術(shù)具有十分重要的工程實(shí)踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，使治理后的黃土邊坡整體穩(wěn)定性良好且生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，按照以下步驟進(jìn)行步驟I、首先在邊坡頂部挖土換填，使用砂土、碎石或粗砂制作滲水層；然后在滲水層上填筑阻水層，阻水層為素土夯實(shí)而成；在阻水層上覆蓋水土保持層，水土保持層為復(fù)合種植土層，復(fù)合種植土層使用含有本地植物的種子、根莖和微生物的本地土壤；步驟2、在位于滲水層下方的邊坡坡面上均勻且間隔鉆孔并埋設(shè)水分運(yùn)移管，各水分運(yùn)移管管體上位于橫截面上部1/2 2/3的部分開有多個濾水孔眼，各水分運(yùn)移管管體外部包有過濾層，各水分運(yùn)移管位于邊坡內(nèi)的末端封閉；步驟3、沿邊坡坡面設(shè)置網(wǎng)格狀鋼筋混凝土骨架，還包括多個土層錨桿，各土層錨桿的一端與鋼筋混凝土骨架聯(lián)結(jié)且另一端錨固在邊坡內(nèi)部土層中，鋼筋混凝土骨架的網(wǎng)格中均種植植物。滲水層的底面上傾角為8° 12°，滲水層的厚度為27cm 33cm。阻水層的厚度為27cm 33cm。
各水分運(yùn)移管上傾角為10° 20°。各水分運(yùn)移管為UPVC塑料管，水分運(yùn)移管管體外部外部的過濾層為紗網(wǎng)或土工布，水分運(yùn)移管位于邊坡內(nèi)的末端使用土工布封閉。各水分運(yùn)移管的具體布設(shè)位置為在水平方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管之間的距離為I. 5m 2. 0m，在豎直方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管之間的距離為I. 8m 2. 2m。在各水分移運(yùn)管管口和其對應(yīng)鉆孔之間的空隙充填灌漿，該灌漿的長度為 400mm 500mm。各土層錨桿下傾角為15° 25。。各土層錨桿均對應(yīng)聯(lián)結(jié)在鋼筋混凝土骨架的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，鋼筋混凝土骨架上位于相鄰兩個土層錨桿之間的中點(diǎn)位置上均開有水分運(yùn)移管安裝孔，各水分運(yùn)移管對應(yīng)設(shè)置在水分運(yùn)移管安裝孔內(nèi)。各水分運(yùn)移管的管口均伸出鋼筋混凝土骨架為IOcm 20cm。本發(fā)明黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法的有益效果是，能實(shí)現(xiàn)黃土邊坡坡頂?shù)慕厮妥杷?，保證坡頂穩(wěn)定，同時引導(dǎo)坡體內(nèi)部水分出流，供給坡面植物生長提供所需的生態(tài)環(huán)境條件。


圖I是本發(fā)明中滲水層、阻水層、水土保持層和水分運(yùn)移管的位置關(guān)系示意圖；圖2是本發(fā)明中鋼筋混凝土骨架與土層錨桿和水分運(yùn)移管安裝孔的位置關(guān)系示意圖；圖3是本發(fā)明中滲水層、阻水層、水土保持層和土層錨桿的位置關(guān)系示意圖；其中，I.滲水層，2.阻水層，3.水土保持層，4.水分運(yùn)移管，5.鋼筋混凝土骨架，
6.土層錨桿，7.水分運(yùn)移管安裝孔。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，按照以下步驟進(jìn)行步驟I、首先在邊坡頂部挖土換填，使用砂土、碎石或粗砂制作滲水層1，滲水層I 的底面上傾角為8。 12°，滲水層I的厚度為27cm 33cm。滲水層I的作用是便于由坡頂下滲的一部分水分通過滲水層I流向邊坡坡面。然后在滲水層I上填筑阻水層2，阻水層2為素土夯實(shí)而成，阻水層2的厚度為27cm 33cm。在阻水層2上覆蓋水土保持層3， 水土保持層3為復(fù)合種植土層，復(fù)合種植土層使用含有本地植物的種子、根莖和微生物的本地土壤。本地土壤適合本地植被的生長,而且本地土中含有本地植物的種子、根莖、微生物等，造成利于植物生長的土肥條件供植物長期穩(wěn)定生長，能形成坡頂永久植被。黃土邊坡坡頂土體一般為較松散且風(fēng)化嚴(yán)重的顆粒，不利于坡體穩(wěn)定，降雨條件下可能會被侵蝕、沖刷順坡流失，對邊坡整體穩(wěn)定性造成不利影響。該部分關(guān)鍵技術(shù)在于 滲水層I、阻水層2和水土保持層3能形成坡頂復(fù)合層，避免了邊坡坡頂產(chǎn)生裂縫，進(jìn)入滲入層I的自由水排向坡面，供給植被水分，減小黃土坡體內(nèi)水分繼續(xù)下滲的供給量。步驟2、在位于滲水層I下方的邊坡坡面上均勻且間隔鉆孔并埋設(shè)水分運(yùn)移管4，根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤昵闆r選擇水分運(yùn)移管4的直徑，再根據(jù)水分移運(yùn)管4確定鉆孔時的孔徑和孔深。降雨是引發(fā)邊坡失穩(wěn)的重要因素，通過水分運(yùn)移管4將邊坡內(nèi)水分轉(zhuǎn)移到坡面，一方面降低了坡內(nèi)土體的孔隙水壓力，提高了土體的抗剪強(qiáng)度，從而有利于坡體的穩(wěn)定；另一方面水分由坡內(nèi)流向坡面，為鋼筋混凝土骨架5的網(wǎng)格中的植物提供了必備的生長條件。水分運(yùn)移管在材質(zhì)上要滿足防腐蝕要求及一定的強(qiáng)度條件。本實(shí)施例中，水分運(yùn)移管4為UPVC塑料管，各水分運(yùn)移管4管體上位于橫截面上部1/2 2/3的部分開有多個濾水孔眼，水分運(yùn)移管4管體的其余部分用于集水。各水分運(yùn)移管4上傾角為10° 20°。 各水分運(yùn)移管4管體外部包有過濾層，過濾層為紗網(wǎng)或土工布。各水分運(yùn)移管4位于邊坡內(nèi)的末端使用土工布封閉，防止坡內(nèi)土體進(jìn)入阻塞管道。其中，各水分運(yùn)移管4的具體布設(shè)位置為在水平方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管4之間的距離為I. 5m 2. 0m，在豎直方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管4之間的距離為I. Sm 2. 2m。為了避免水分運(yùn)移管4出現(xiàn)下滑等情況，在各水分移運(yùn)管4管口和其對應(yīng)鉆孔之間的空隙充填灌漿，該灌漿的長度為400mm 500mm。步驟3、沿邊坡坡面設(shè)置網(wǎng)格狀鋼筋混凝土骨架5，還包括多個土層錨桿6，各土層錨桿6的一端與鋼筋混凝土骨架5聯(lián)結(jié)且另一端錨固在邊坡內(nèi)部土層中，各土層錨桿6下傾角為15° 25°，長度視具體需要而定。鋼筋混凝土骨架5的網(wǎng)格中均種植植物，種植適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?、易成活、根系發(fā)達(dá)且繁殖能力強(qiáng)的草類或灌木。在黃土邊坡坡面種植植物，有效地起到了護(hù)坡和綠化環(huán)境的作用，由于降雨是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的重要因素之一，而植物通過吸收和蒸發(fā)坡體內(nèi)水分，降低了土體的孔隙水壓力，增加土體的內(nèi)聚力，從而提高土體的抗剪強(qiáng)度，亦有利于邊坡穩(wěn)定。同時，由于植物根系發(fā)達(dá)、密集、穿插、網(wǎng)絡(luò)等也有助于防止邊坡的風(fēng)化剝落。反過來，也有助于邊坡生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，從而走向良性循環(huán)。本發(fā)明坡面支護(hù)方式使用鋼筋混凝土骨架5與土層錨桿6聯(lián)合支護(hù)。土錨桿有少占場地、縮短工期、降低造價等優(yōu)點(diǎn)，是一種承拉桿件，用以維持所支護(hù)土層的穩(wěn)定，可以有效地阻止周圍土層坍塌、位移和沉降。土層錨桿一般由錨頭、自由段和錨固段三部分組成。 其中錨固段用水泥漿或水泥砂漿將桿體(預(yù)應(yīng)力筋)與土體粘結(jié)在一起形成錨桿的錨固體。土錨桿的外露錨桿部分，自由段和錨固段均應(yīng)做相應(yīng)的防腐處理措施以保證錨桿的耐久性。土錨桿的施工過程包括成孔、安放拉桿、灌漿和張拉鎖定等工序。各土層錨桿6均對應(yīng)聯(lián)結(jié)在鋼筋混凝土骨架5的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，鋼筋混凝土骨架5 上位于相鄰兩個土層錨桿6之間的中點(diǎn)位置上均開有水分運(yùn)移管安裝孔7，各水分運(yùn)移管4 對應(yīng)設(shè)置在水分運(yùn)移管安裝孔內(nèi)。此時，水分運(yùn)移管4位于相鄰兩個土層錨桿6的中點(diǎn)處， 具有最大的澆注面積。各水分運(yùn)移管4的管口均伸出鋼筋混凝土骨架5為IOcm 20cm,以使轉(zhuǎn)移出水分落至下部坡面。
權(quán)利要求
1.一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行步驟I、首先在邊坡頂部挖土換填，使用砂土、碎石或粗砂制作滲水層(I);然后在所述滲水層(I)上填筑阻水層(2)，所述阻水層(2)為素土夯實(shí)而成；在所述阻水層(2)上覆蓋水土保持層(3)，所述水土保持層(3)為復(fù)合種植土層，所述復(fù)合種植土層使用含有本地植物的種子、根莖和微生物的本地土壤；步驟2、在位于所述滲水層(I)下方的邊坡坡面上均勻且間隔鉆孔并埋設(shè)水分運(yùn)移管(4)，所述各水分運(yùn)移管(4)管體上位于橫截面上部1/2 2/3的部分開有多個濾水孔眼， 所述各水分運(yùn)移管(4)管體外部包有過濾層，所述各水分運(yùn)移管(4)位于邊坡內(nèi)的末端封閉；步驟3、沿邊坡坡面設(shè)置網(wǎng)格狀鋼筋混凝土骨架(5)，還包括多個土層錨桿￠)，所述各土層錨桿出)的一端與鋼筋混凝土骨架(5)聯(lián)結(jié)且另一端錨固在邊坡內(nèi)部土層中，所述鋼筋混凝土骨架(5)的網(wǎng)格中均種植植物。
2.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述滲水層(I)的底面上傾角為8° 12°，所述滲水層(I)的厚度為27cm 33cm。
3.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述阻水層⑵的厚度為27cm 33cm。
4.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各水分運(yùn)移管(4)上傾角為10° 20°。
5.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各水分運(yùn)移管(4)為UPVC塑料管，所述水分運(yùn)移管(4)管體外部外部的過濾層為紗網(wǎng)或土工布，所述水分運(yùn)移管(4)位于邊坡內(nèi)的末端使用土工布封閉。
6.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各水分運(yùn)移管(4)的具體布設(shè)位置為在水平方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管(4)之間的距離為I.5m 2. 0m，在豎直方向上相鄰兩個水分運(yùn)移管(4)之間的距離為I. 8m 2. 2m。
7.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，在所述各水分移運(yùn)管(4)管口和其對應(yīng)鉆孔之間的空隙充填灌漿，該灌漿的長度為400mm 500mmo
8.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各土層錨桿(6)下傾角為15° 25。。
9.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各土層錨桿(6)均對應(yīng)聯(lián)結(jié)在鋼筋混凝土骨架(5)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，所述鋼筋混凝土骨架(5) 上位于相鄰兩個土層錨桿(6)之間的中點(diǎn)位置上均開有水分運(yùn)移管安裝孔(7)，所述各水分運(yùn)移管(4)對應(yīng)設(shè)置在水分運(yùn)移管安裝孔內(nèi)。
10.按照權(quán)利要求I所述的黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，其特征在于，所述各水分運(yùn)移管(4)的管口均伸出鋼筋混凝土骨架(5)為IOcm 20cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種黃土邊坡的水分轉(zhuǎn)移和生態(tài)治理方法，首先在邊坡頂部挖土換填并作滲水層，滲水層上填筑阻水層，在阻水層上覆蓋水土保持層；在位于滲水層下方的邊坡坡面上均勻且間隔鉆孔并埋設(shè)水分運(yùn)移管，沿邊坡坡面設(shè)置網(wǎng)格狀鋼筋混凝土骨架，還包括多個土層錨桿，各土層錨桿的一端與鋼筋混凝土骨架聯(lián)結(jié)且另一端錨固在邊坡內(nèi)部土層中，鋼筋混凝土骨架的網(wǎng)格中均種植植物。本發(fā)明具有黃土邊坡整體穩(wěn)定性良好和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E02B3/12GK102605793SQ20121006868
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者張玉, 方娟, 邵生俊 申請人:西安理工大學(xué)