黄土边坡护坡装置及生态护坡方法与流程

1.本发明属于边坡防护技术领域，具体涉及一种黄土边坡护坡装置及生态护坡方法。


背景技术：

2.生态环境保护已成为重要的研究课题。黄土边坡的修复操作是比较典型的生态环境保护类型。黄土边坡的土质是较为典型的黄土土质，保水性差，因此水土流失状况严重。为了保证黄土边坡的安全性，通常需要进行护坡处理。目前，常见的护坡方法是在黄土边坡上安装加固装置或者种植植被进行生态修复。
3.现有技术中的加固装置，比如“朱彦鹏,郑善义,张鸿,等.黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的设计研究[j].岩土工程学报,2006,28(0z1):1582
‑
1585.”记载的一种支挡结构，其主要包括框架、挡土板、锚杆和墙后土体，组成了一种具有框架预应力的轻型挡土结构，在这种结构下，框架所受的土压力通过锚头传递至钢拉杆，再由拉杆将周边砂浆握裹力传递至水泥砂浆中，然后再通过锚固段周边土层的摩擦力传递到锚固区的稳定地层中，以承受上压力等对支挡结构的作用力。该文献通过设置合理的结构以产生大小合适的预应力，最终提高了黄土边坡的稳定性和安全性。通过加固装置进行黄土边坡防护时，虽然操作简单，但是其主要作用在于防止水土遭遇风雨后的流失，没有从本质上改善土壤生态，一旦固定装置出现松动，还是容易造成水土流失等问题。
[0004]
现有技术中的生态修复方法主要是通过种植不同类型的植物来实现保持水土和保持边坡稳定性的效果，这些植被可以具有不同高度、不同抗旱程度或者不同根系发达度等，植被高度越高，其防风沙效果越好，植被抗旱程度越高，其寿命越长，植被的根系越错综复杂，其在黄土中的扎根效果越好，稳定性越高。植被防护边坡的方法最显著的作用是可以改善土质和美化环境，但是由于黄土中缺乏水分，粘度低，所以初期种植的植被不易扎根在黄土土壤中，成活率不高，易造成固定效果不佳的问题。
[0005]
如果能将固定装置与生态修复的方法相结合，则既可以改善土质，美化环境，还可以具有很好的防护固土效果。目前，现有技术关于固定装置与修复相结合的方法主要如下：先用锚固桩在边坡上铸成网格形状的护坡装置，然后在护坡装置的网格中央种植植被，然而，锚固桩一般仅为一个圆柱状，与土壤的接触面仅为柱状，接触方位单一，导致固定效果差。


技术实现要素：

[0006]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黄土边坡护坡装置。
[0007]
本发明的目的是提供一种黄土边坡护坡装置，包括多个固定单元，所述固定单元包括锚固桩、弯头、连接桩、连接条、网袋和固定环；
[0008]
所述锚固桩的顶部可拆卸连接有中空的所述连接桩，所述锚固桩的顶部安装有多个具有弹力的弯头，所述弯头朝向所述锚固桩的外壁方向弯曲，当所述连接桩与所述锚固
桩连接时，所有的所述弯头位于所述连接桩内部，当所述连接桩与所述锚固桩分离时，所有的所述弯头向所述锚固桩四周散开；
[0009]
所述连接桩的侧壁沿高度方向还开设有通槽，所述通槽内可拆卸镶嵌安装有可弯曲的连接条，所述连接桩内设置有网袋，所述网袋的顶部边缘设有固定环，所述网袋的袋底安装在所述锚固桩顶部。
[0010]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，所述锚固桩的底部为倒锥形或者楔形。
[0011]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，所述连接桩与所述锚固桩之间是螺纹连接关系，且螺纹的高度为3
‑
5cm。
[0012]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，多个所述弯头围绕所述锚固桩顶部均匀分布。
[0013]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，所述连接条的两侧边设有槽口，所述连接桩的通槽边缘设有与所处槽口相匹配插接的凸条。
[0014]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，所述锚固桩的外表面设置为毛面，所述连接桩外表面设置为光滑的表面。
[0015]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，包括多个固定网结构，每个所述固定网结构由四个固定单元组成，所述锚固桩及其对应的所述网袋和所述固定环为一组固定组合，所述固定网结构的四个角上均设有一个所述固定组合；所述固定环与所述连接桩可拆卸连接。
[0016]
优选的，上述黄土边坡护坡装置，所述连接桩的与所述通槽相对的侧壁可拆卸连接有锚固条。
[0017]
本发明还提供了一种黄土边坡护坡方法，包括：
[0018]
将所述连接桩上的所述连接条拆下，将所述网袋放置在所述连接桩内；
[0019]
将所述连接桩安装在所述锚固桩顶部，之后将所述连接条安装在所述连接桩上；
[0020]
将所述锚固桩以及所述连接桩插入黄土边坡的土壤中；
[0021]
将所述连接桩从所述锚固桩上拆下，所述锚固桩和所述网袋保留在土壤中，所述固定环位于土壤外部；
[0022]
向所述网袋中种植植物。
[0023]
优选的，上述一种黄土边坡护坡方法，还包括：
[0024]
在黄土边坡上安装好所述固定网结构，多个所述固定网结构进一步组合和延伸，形成网络形状的护坡装置；
[0025]
将从所述连接桩上拆下的所述连接条沿着所述固定环外周呈环形形状铺设；
[0026]
向所述网袋内和所述固定网结构围绕的空间内种植植物。
[0027]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0028]
1、本发明通过锚固桩对土壤进行第一次的锚固，通过多个弯头对土壤进行第二次的锚固，多个弯头从不同角度分别插入土壤中，与锚固桩插入土壤的角度不同，在多角度的扦插和应力作用下，锚固效果更佳。本发明通过设置网袋以及向网袋内种植植物，对土壤进行第三次的锚固，随着植物的生长，其根系在网袋上缠绕生长，则植物与土壤间的牢固度更佳。多级锚固作用实现了对黄土边坡的多层防护，护坡效果好，植物的生长可以对黄土土质进行改善，植物的生长还可以改善环境生态。本发明是一种将固定装置与生态修复相结合的黄土边坡保护方法。
[0029]
2、本发明设置了多个固定网结构组合和延伸成大面积的网络形状护坡装置，且这
个网络形状的网格顶点上都有四个固定组合，而传统的网络形状的护坡装置的网格顶点只有一个固定点，相比之下，本发明的固定位点更多，固定效果更好。即使某个固定组合发生了断裂等，其他的固定组合依然具有固定效果。
[0030]
3、本发明在中空结构的连接桩上设置通槽，纵向和横向设置连接桩，则如果遇到大雨暴雨泥石流等恶劣天气，连接桩的空心部分可以承接并引流水，也可以承接滑坡的泥石流等物质，减缓水流对黄土边坡的冲蚀，也可减缓泥石流等滑坡速度。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例1中连接桩与锚固桩的连接示意图；
[0032]
图2为本发明实施例1中网袋与锚固桩的连接示意图；
[0033]
图3为本发明实施例1中连接桩的横截面结构示意图；
[0034]
图4为本发明实施例2中一个固定网结构的俯视图；
[0035]
图5为本发明实施例2中多个固定网结构组合成网络形状的俯视图；
[0036]
图6为本发明实施例2中连接桩与锚固条的连接示意图；
[0037]
图7为本发明实施例2中连接桩与固定条的连接示意图。
具体实施方式
[0038]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0039]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
[0040]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0041]
实施例1
[0042]
一种黄土边坡护坡装置，参见图1
‑
3，包括多个固定单元，固定单元包括锚固桩1、弯头11、连接桩2、连接条21、网袋3和固定环4。锚固桩1的底部为倒锥形或者楔形，便于插入土壤中，对土壤进行锚固，使用时，将锚固桩1垂直插入黄土边坡中。锚固桩1的顶部可拆卸连接有中空的连接桩2，连接桩2与锚固桩1之间是螺纹连接的可拆卸连接方式，优选的，为了方便连接桩2的安装和拆卸，二者螺纹连接处重叠部分的高度为3
‑
5cm，参见图2。锚固桩1的顶部安装有多个具有弹力的弯头11，弯头11为弯曲的板状、弯曲的条状或者弯曲的针状，并且弯头11朝向锚固桩1外壁方向弯曲，当连接桩2与锚固桩1连接时，所有的弯头11位于连接桩2内部，参见图1当连接桩2与锚固桩1分离时，所有的弯头11向锚固桩1四周散开，参见图2，设置弯头11的目的是多个弯头11从不同角度分别插入土壤中，与锚固桩1插入土壤的角度不同，在多角度的扦插和应力作用下，锚固桩1以及弯头11的锚固效果更佳。优选的，为了使锚固桩1顶部多个方向较为均匀的受力，多个弯头11围绕锚固桩1顶部均匀分布。锚固
桩1可以采用金属桩或者混凝土桩，或者内嵌了金属的混凝土桩，弯头11可采用钢丝绳、弹力板等韧性和牢固性均较佳的材质制备，注意弯头11的弯曲度在10
‑
45度之间，避免因弯头11过渡弯曲而无法插入土壤中，连接桩2可采用金属桩或者其他抗压抗拉强度好、耐腐蚀的材质制备。
[0043]
在本发明中，连接桩2除了是中空结构外，其侧壁沿图1所示高度方向还开设有通槽，通槽内可拆卸镶嵌安装有可弯曲的连接条21，连接条21采用可弯曲弹力板或者可弯曲柔性板制备均可。优选的，连接条21的两侧边设有槽口，连接桩2的通槽边缘设有与所处槽口相匹配的凸条，凸条可嵌入槽口内，也可从槽口内取出，实现连接桩2与连接条21的可拆卸连接。连接桩2内设置有网袋3，网袋3选择可降解或者不可降解的材质制备均可，也可采用柔性材质，网袋3具有多个网孔，可以透气透水透植物根系，网袋3的底部与锚固桩1顶部固定连接，且位于多个弯头11围绕成的空间内，网袋3的顶部边缘设有固定环4，固定环4位于连接桩2的内部或外部均可，固定环4的作用是维持网袋3网口的张开形状，便于植物的种植。
[0044]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种利用上述装置进行黄土边坡防护的方法，包括以下步骤：
[0045]
在进行边坡防护的时候，先将连接桩2上的连接条21拆下，将网袋3放置在连接桩2中，将连接桩2安装在锚固桩1顶部，之后将连接条21安装在连接桩2上，然后将锚固桩1以及连接桩2插入黄土边坡的土壤中，固定环4位于土壤外部；优选的插入角度为垂直于边坡表面；然后通过螺旋的方式将连接桩2从锚固桩1上拆下，则锚固桩1和网袋3保留在土壤中，接着向网袋3中种植植物，注意，当取出连接桩2且流入网袋3内的土壤量不多时，可直接种植植物，如果流入网袋3内的土壤过多，可先挖出网袋3内的一部分土壤，然后再种植植物。网袋3和锚固桩1对植物都具有固定作用，防止新种植植物由于风沙等原因倾倒，随着植物的生长，其根系在网袋3上缠绕生长，或者伸入网袋3的网孔，则植物与土壤间的牢固度更佳，且网袋3对土壤缝隙具有改善作用，降雨的水分可快速沿着网袋3流入土壤内部，被根系吸收，具有很好的保水效果，随着植物的继续生长，其生命代谢活动的产物与黄土之间相互作用，可以对黄土土质进行改善，植物的生长可以改善环境生态。本发明的固定单元既有固定黄土结构的作用，还具有固定植物的作用，在黄土边坡上安放多个固定单元，可进行多点式的边坡防护。
[0046]
需要说明的是，由于连接桩2与锚固桩1的连接长度不长，且锚固桩1与土壤之间还存在摩擦阻力，则当通过螺旋方式拆开连接桩2与锚固桩1时，锚固桩1不会随着连接桩2的取出而取出。为了进一步增加锚固桩1与土壤之间的摩擦力，并为了防止锚固桩1不会随着连接桩2的取出而取出，本发明将锚固桩1的外表面设置为毛面，连接桩2外表面设置为光滑或者较为光滑的表面。
[0047]
实施例2
[0048]
一种黄土边坡护坡装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，参见图4
‑
5，包括多个固定网结构，每个固定网结构由四个固定单元组成，其为四边形，锚固桩1及其对应的网袋3和固定环4为一组固定组合，固定网结构的四个角上均设有一个固定组合。固定环4的边缘上对称设有两个第一连接扣，连接桩2的两端设有与第一连接扣相匹配的第二连接扣，当固定单元按照实施例1方法插入土壤前，将连接桩2与固定环4分离，当固定单元按照实施
例1方法插入土壤中，然后取出连接桩2后，将连接桩2连接在固定环4上，连接桩2作为固定网结构的“边”而使用。则本发明可从黄土边坡表面和内部连个进行固定，护坡效果更佳。
[0049]
另外，本发明设置的固定网结构可以进一步组合和延伸，形成图5所示的大面积的网络形状护坡装置，且这个网络形状的网格顶点上都有四个固定组合，参见图5的a部，而传统的网络形状的护坡装置的网格顶点只有一个固定点，相比之下，本发明的固定位点更多，固定效果更好。本发明中，虽然固定网结构是没有直接连接关系的，但是我们种植的植物在生长过程中，相邻固定网结构所对应的植物根系是相互交织在一起的，植物根系的复杂程度和对水土保持的有益之处是机械的固定结构比不上的。况且，由于我们在每个网格顶点上设置了多个固定组合，即使某个固定组合发生了断裂等，其他的固定组合依然具有固定效果，所以本发明的护坡装置和护坡方法效果比单纯的机械式的网格结构护坡装置固定效果更佳。固定网结构围成的空间内也可以种植植被，以改善生态环境和护坡。
[0050]
本发明在中空结构的连接桩2上设置通槽还有一个作用，即在黄土边坡表面安装连接桩2，连接桩2上通槽方向朝向迎水面，则如果遇到大雨暴雨泥石流等恶劣天气，连接桩2的空心部分可以承接并引流水，也可以承接滑坡的泥石流等物质，减缓水流对黄土边坡的冲蚀，也可减缓泥石流等滑坡速度。
[0051]
为了进一步提高本发明装置的水土保持效果，本发明将从连接桩2上拆下的连接条21沿着固定环4呈环形状铺设，此时的连接条21可采用多孔结构的海绵或者可降解材料制备，则在种植好植物并进行初次浇水以后，连接条21对种植的植物既具有固定作用，又具有保水作用，在种植植物以后的一段时间内，如果产生了降雨，部分遇水也可储存在连接条21内。且本实施例中，连接条21与横向和纵向铺设的连接桩2均有接触，则落入纵向铺设的连接桩2中的水主要在重力作用下引流至边坡底部，落入横向铺设的连接桩2中的水经过连接条21导流以后进入纵向铺设的连接桩2中，并在重力作用下引流至边坡底部。
[0052]
优选的，参见图6，连接桩2的与通槽相对的侧壁可拆卸连接有锚固条5，在连接桩2未从土壤中取出之前，不安装锚固条5，在连接桩2从土壤中取出之后，安装上锚固条5，锚固条5的底部为楔形或者倒锥形，便于插入土壤中，先将锚固条5插入土壤中，然后在将连接桩2连接在相邻的两个固定环4之间，对土壤进行锚固，增加了连接桩2在黄土边坡上的稳定性。具体的，参见图7，锚固条5包括固定条51和安装在固定条51顶部的牵引绳52，连接桩2的外壁与通槽相对的侧壁开设有安装槽22，固定条51可匹配的插入安装槽22内，安装槽22内镶嵌有缓冲垫，缓冲垫为柔性材质，缓冲垫的厚度与安装槽22的厚度相同，则在没有外界压力的作用下，缓冲垫的表面与安装槽22的外壁组成一个曲面。缓冲垫的一个作用是维持连接桩2外表面平整，另一方面是当固定条51插入安装槽22后，缓冲垫可被挤压变形，填充安装槽22与固定条51之间的缝隙，增强安装槽22与固定条51之间的连接紧密性，缓冲垫还具有抗缓冲作用。当安装槽22与固定条51连接好之后，通过牵引绳52将固定条51固定在连接桩2上，对固定条51进行二次固定。
[0053]
需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。
[0054]
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人
员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0055]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。