一种边坡立体生态防护与恢复结构的制作方法

1.本发明涉及边坡防护与生态恢复技术领域，特别是一种边坡立体生态防护与恢复结构。


背景技术：

2.基础建设过程中形成了大量高陡峭裸露岩质边坡，导致土地资源遭受破坏、严重破坏了地貌景观，随着时间推移，这类边坡出现了落石、崩塌、小型滑坡等地质灾害，严重影响和制约了生态环境与人类社会的发展。这类裸露高陡边坡，由于边坡高差大、坡度陡、坡面长、储水能力差、坡面土壤质地差、坡面温差变化幅度快且大以及植物根系生长空间的受限等因素，导致坡面生态恢复非常苦难，另外采用了混凝土喷护或因表层营养物质脱落、风化导致高陡边坡缺乏植被生存条件。
3.针对高陡峭裸露岩质边坡，现有方案是放缓边坡后再培土绿化(喷播植草、植物纤维毯、土工格室、挂网喷播、喷射混生混凝土等)或采用锚杆框架格子梁 生态草袋防护绿化、种植攀爬植物等。但实施效果均不理想，造价高昂，生态植被在养护期结束后会出现大面积死亡。
4.现有边坡生态防护结构对坡率要求较高，一般坡率要求不陡于1∶0.75(锚杆格构不陡于1∶0.5)，这需要对边坡进行开挖和整修，开挖和整修坡面会产生大规模的土石废料，同时导致工程创伤面成倍数增加，造成环境二次破坏，另外在降雨量较小的地区，现有边坡的生态防护结构均因不能蓄水，导致在养护期结束后，坡面植被大量干旱死亡，营养土风化剥落，导致生态恢复功能失效。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种边坡立体生态防护与恢复结构，采用锚绳网结构提供坡面防护和立体支撑，由悬挂于锚绳网上的储土条袋提供植被生长的土质和空间，由种植在储土条袋中的植被群落进行坡面植被恢复，由输水与供水系统收集雨水并为植被供水，能够大幅减小对坡面的开挖和破坏，保障植被生长的土和水，可以确保植被的正常存活。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种边坡立体生态防护与恢复结构，包括锚网绳结构、输水和供水系统、储土条袋和植被群落；
8.所述锚网绳结构包括纵向支撑绳和横向支撑绳，所述纵向支撑绳的顶端通过锚杆与边坡固定连接，所述横向支撑绳与所述纵向支撑绳固定连接，所述纵向支撑绳和所述横向支撑绳组合形成口字形框架，所述口字形框架上绑扎固定有安装网，所有所述储土条袋分别与所述安装网固定连接，所述储土条袋种植所述植被群落；所述储土条袋中设置有湿度探头，所述湿度探头用于测量所述储土条袋的土壤湿度；
9.所述输水和供水系统包括纵向给水管、上水管、横向给排水管、纵向集水管、自动
化水泵储水罐和储水罐，多个所述横向给排水管沿着边坡间隔布置，所述横向给排水管连通所述储土条袋，所述纵向给水管、所述纵向集水管分别与所有所述横向给排水管相连通，所述纵向给水管与所述自动化水泵储水罐相连接，所述纵向集水管与所述储水罐相连接，所述上水管连通所述自动化水泵储水罐和所述储水罐，所述自动化水泵储水罐设置有雨水感应装置、水泵和自动化控制系统，所述湿度探头与所述自动化控制系统相连接。
10.降雨时，储土条袋中多余的雨水通过横向给排水管流出，纵向集水管收集由横向给排水管排出的多余雨水并输送至储水罐，自动化水泵储水罐通过雨水感应装置感应到降雨信号，并控制水泵通过上水管自动抽取储水罐中的储水至自动化水泵储水罐中存储；
11.当湿度探头测量的储土条袋的土壤湿度小于预设值时，自动化水泵储水罐通过纵向给水管将水供应给横向给排水管，由横向给排水管给储土条袋中的土壤补充水分，达到灌溉目的。
12.本发明采用锚网绳结构来固定储土条袋，储土条袋直接绑扎在支撑绳上，由柔性锚绳网结构提供支撑力，通过结构自身重力及植物根系抓力与坡面进行链接。相较于现有的边坡生态防护结构，本发明只需将支撑绳的端部与边坡锚固即可，可大量减少锚杆的数量，且实施过程中无须开挖、大规模整修边坡，不破坏现状边坡。本发明可以适应各种岩体与坡型的边坡防护与生态恢复，尤其是高陡峭岩质边坡，混凝土喷护、护面墙防护的陡边坡工程上，本发明具有显著的结构优势。
13.进一步，本发明通过采用输水和供水系统，保障了植被生长的土和水，可以确保植被的正常存活。
14.作为本发明的优选方案，所述纵向支撑绳包括1-2个纵向主支撑绳和1-2个纵向副支撑绳，所述纵向主支撑绳和所述纵向副支撑绳间隔布置；所述横向支撑绳分别固定在边坡的顶边和底边，所述横向支撑绳通过钢绳卡扣与所述纵向支撑绳固定连接。
15.作为本发明的优选方案，所述横向支撑绳还设置在边坡折点处，所述横向支撑绳和所述纵向支撑绳的交叉位置设置有土钉，使得结构能够和坡面更好的粘结。
16.作为本发明的优选方案，所述纵向主支撑绳和所述纵向副支撑绳均设置有消能环，以缓解崩滑冲击力。
17.作为本发明的优选方案，所述安装网为镀塑钢丝绳编制形成的口字形网，便于绑扎。
18.作为本发明的优选方案，所述储土条袋通过镀塑刚环与所述安装网固定连接储土条袋。
19.作为本发明的优选方案，所述储土条袋为四棱体结构，所述储土条袋的上部设有雨水收集口，用于收集雨水，所述储土条袋的靠山侧预留开口，所述开口处设置渗水土工布，保障植被群落根系与山体有效结合。施工早期，由防护结构为植被提供支撑和进行坡面防护，后期植被根系发达后，由防护结构和植被群落共同为山体提供坡面防护，时间越久、防护效果越好。
20.作为本发明的优选方案，所述纵向给水管和所述纵向集水管均设置有自动开关，所述自动开关与所述自动化控制系统相连接。
21.自动化水泵储水罐通过雨水感应装置感应到降雨信号时，自动化水泵储水罐自动关闭纵向给水管的自动开关，使得储水罐、横向给排水管和纵向集水管形成封闭系统，纵向
横向支撑绳，13-锚杆，131-主锚杆，132-副锚杆，14-安装网，15-钢绳卡扣，16-消能环，17-土钉；
44.2-输水和供水系统，21-纵向给水管，22-上水管，23-横向给排水管，231-外层透水土工布，232-中层pvc管，233-内层塑料软管，234-开孔，24-纵向集水管，25-自动化水泵储水罐，26-储水罐；
45.3-储土条袋，31-雨水收集口，32-渗水土工布，33-镀塑刚环，34-种植基质，35-内嵌钢丝，36-聚乙烯片材，37-镀塑骨架钢丝；
46.4-植被群落，5-湿度探头。
具体实施方式
47.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
48.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.实施例1
50.如图1-图4所示，一种边坡立体生态防护与恢复结构，包括锚网绳结构1、输水和供水系统2、储土条袋3和植被群落4。
51.如图2所示，锚网绳结构1包括纵向支撑绳11、横向支撑绳12、锚杆13、安装网14、钢绳卡扣15、消能环16、土钉17等。
52.纵向支撑绳11沿着边坡纵向设置，多个(通常2-8个)纵向支撑绳11沿边坡横向平行布置，纵向支撑绳11的顶端通过锚杆13与边坡固定连接。纵向支撑绳11采用高强度、低松弛预应力钢绞线，钢绞线带防腐套管。
53.作为优选的方式，纵向支撑绳11包括1-2个纵向主支撑绳111和1-2个纵向副支撑绳112，纵向主支撑绳111和纵向副支撑绳112间隔布置。其中纵向主支撑绳111通过主锚杆131进行固定，纵向副支撑绳112通过副锚杆132进行固定。纵向副支撑绳112和副锚杆132的结构强度可适当弱化。因此，锚绳网结构1由固定在坡顶外围的主锚杆131和纵向主支撑绳111提供主要力学支撑，由副锚杆132和纵向副支撑绳112提供辅助力学支撑和限位。
54.横向支撑绳12沿着边坡横向设置，横向支撑绳12分别固定在边坡的顶边和底边，横向支撑绳12通过钢绳卡扣15与纵向支撑绳11固定连接。横向支撑绳12采用高强度、低松弛预应力钢绞线，钢绞线带防腐套管。
55.作为优选的方式，当坡面出现折点时，为了结构与坡面良好粘结，在边坡折点处增设一道横向支撑绳12，横向支撑绳12和纵向支撑绳11的交叉位置设置一排土钉17。
56.纵向支撑绳11、横向支撑绳12及锚点组合形成口字形框架，安装网14绑扎固定在该口字形框架，安装网14为镀塑钢丝绳编制形成的口字形网，口字形网孔间距以边坡防护需求确定。
57.锚绳网结构1由坡面顶部的主、副锚杆13为立体生态防护结构提供支撑力，通过支撑绳(纵向支撑绳11、横向支撑绳12)将力传导给坡面生态防护与恢复结构，并在纵向支撑绳11设置消能环16以缓解崩滑冲击力。
58.如图3所示，输水和供水系统2包括纵向给水管21、上水管22、横向给排水管23、纵
向集水管24、自动化水泵储水罐25和储水罐26。
59.横向给排水管23沿着边坡横向设置，且多个横向给排水管23沿边坡纵向平行布置。纵向给水管21、纵向集水管24沿着边坡纵向设置，纵向给水管21、纵向集水管24分别与所有横向给排水管23相连通，纵向给水管21与自动化水泵储水罐25相连接，纵向集水管24与储水罐26相连接，上水管22连通自动化水泵储水罐25和储水罐26。作为优选的方式，纵向给水管21、上水管22和纵向集水管24均为暗埋管道。
60.如图5所示，横向给排水管23由外层透水土工布231、中层pvc管232和内层塑料软管233组成，中层pvc管232的顶部间隔开设有多个开孔234，两端设置反向螺纹，安装时通过螺管将两个pvc管连接起来，内层塑料软管233的底部预设一排开孔234，两端嵌入pvc连接管，通过嵌入pvc短管实现塑料软管连接。
61.自动化水泵储水罐25设置有雨水感应装置、水泵和自动化控制系统。作为优选的方式，自动化水泵储水罐25采用太阳能供能，纵向给水管21和纵向集水管24均设置有自动开关，自动开关与自动化控制系统相连接。
62.如图4所示，储土条袋3通过镀塑刚环33与安装网14固定连接，储土条袋3中设置有湿度探头5，湿度探头5用于测量储土条袋3的土壤湿度，湿度探头5与自动化控制系统相连接。
63.如图8-图11所示，储土条袋3为上宽下窄的四棱体，储土条袋3的上部设有雨水收集口31，底部、两侧及背坡面侧均采用内嵌钢丝35的高强度聚乙烯片材36，靠山侧在高度约1/3处以下采用内嵌钢丝35的高强度聚乙烯片材36，在高度约1/3处以上采用大孔径渗水土工布32。储土条袋3棱柱设置镀塑骨架钢丝37。储土条袋3的两端均与横向给排水管23相连通，且横向给排水管23开设多个开孔234，从而能够将雨水顺利导入土壤中。
64.储土条袋3内设有种植基质34，并种植植被群落4(如图6-图7所示)。植被群落4可采用草、灌、藤蔓类的植物搭配模式，通过筛选形成的先锋种、建群种、阴性植物等连续演替的植被群落，其具有抗旱、根系发达等特点。
65.植被成活后，通过储土条袋3靠山侧预留的窗口穿过渗水土工布32扎入到山体上，随着植被生长周期增长，其根系扎入山体深度不断增加，为灌木生长吸取地下水提供了条件，其根系抓附力不断增强，既能保证土条袋的稳定，也为植被快速恢复，植被护坡提供了条件。
66.安装时，在坡面设置完成锚绳网结构1、输水与供水系统2后，吊装灌入种植基质34并栽种储土条袋3的植被群落4，起吊到位后通过固定在储土条袋3上的镀塑刚环33将其固定在锚绳网结构1上，连接好横向给排水管23，依次由下而上逐级按以上步逐安装，安装过程中保障给横向给排水管23沿着水流方向有不小于1％的横坡，横坡不足时，加设密封土带垫层，最后将边坡端部的横向给排水管23接入输水与供水系统2，养生后完成坡面防护与植被恢复。
67.降雨时，自动化水泵储水罐25通过雨水感应装置感应到降雨信号时，自动化水泵储水罐25自动关闭纵向给水管21的自动开关，使得储水罐26、横向给排水管23和纵向集水管24形成封闭系统。雨水通过雨水收集口31进入储土条袋3，当雨水在储土条袋3内汇积高度大于1/3时，通过横向给排水管23排出，纵向集水管24收集由横向给排水管23排出的多余雨水并输送至储水罐26。自动化水泵储水罐25通过水泵和上水管22自动抽取储水罐26中的
雨水。
68.干旱季节，自动化水泵储水罐25通过湿度探头5测量到储土条袋3的土壤湿度小于预设值时，自动化水泵储水罐25自动关闭纵向集水管24的自动开关，使得自动化水泵储水罐25、纵向给水管21和横向给排水管23形成封闭系统。自动化水泵储水罐25通过纵向给水管21将水供应给横向给排水管23，由横向给排水管23给土壤补充水分，达到灌溉目的。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。