一种基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法

1.本发明涉及环保建筑领域，具体涉及一种基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法。


背景技术：

2.经济的快速发展使得人类对矿产资源的需求日益激增，长期无序的矿山开采，使山体边坡岩体发生变形破坏，地形地貌受到扰乱，坡面稳定性差，进而引发水土流失、滑坡等一系列自然灾害。当前，在大力推进生态文明建设，改善生态环境的政策形势下，矿山边坡的修复和治理势在必行，而坡面稳定性和安全性是边坡生态修复工程的关键。
3.矿山开采后留下的高陡边坡治理难度大，需要通过人工干预的方式改造坡面的地形地貌、立地条件，提高边坡土体的稳定性，再通过种植适宜的植物进行边坡复绿；近年来，一些学者及工程技术人员在该理论基础上结合边坡特殊的立地条件进一步改良后开发出了如植被混凝土、喷混植生等新工艺，为我国边坡植被修复开辟了新的道路。但是，目前这些常用的、成熟的生态修复方法如喷混植生技术、三维植被网法等一般工艺只适用于边坡比小于1：0.75较缓的边坡，在大于1：0.75的陡坡面上存在基质易脱落、抗侵蚀能力弱、不易构建基质植被综合体系等缺陷，达不到理想的生态效果。护坡砖与植被联合修复方法由于施工简单，效果好，造价低，可以控制土粒流失，降低噪声、光污染，使行车更安全等优点，被广泛应用于边坡生态修复领域中；随着护坡砖的大量使用，越来越多的问题也随之暴露，如降雨诱发的整体或局部垮塌、表层植被难以建成或生长不良等，造成这些问题的本质原因是护坡砖自身不抗水，长期降雨入渗导致坡体软化、力学性能降低的问题。因此，迫切需要从护坡砖的结构体系与抗水特性出发，彻底解决矿区边坡抵抗降雨入渗坡体软化与表土侵蚀的严重问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，包括以下步骤：
5.s1、坡面整平；
6.s2、加固处理：在坡边上布置混凝土格构，在格构中进行预应力锚索稳固；
7.s3、铺装护坡砖：将中间镂空的护坡砖铺装在所述格构支撑的边坡上；
8.所述护坡砖按质量分数计由以下原料制成：煤矸石40％～70％、天然砂12～42％、粉煤灰5.14％、水泥12.86％；
9.s4、疏水处理：向s3中所述护坡砖表面喷涂防水涂料；
10.s5、植物种植：在护坡砖的镂空结构内种植植被。
11.优选的，s2中，所述格构梁截面尺寸为0.4m
×
0.4m，格构主筋10φ20hrb400，平面间距100mm，俯视间距150mm，钢筋保护层厚度50mm，内外箍筋φ8hpb300，间距150mm。
12.优选的，采用单面搭接焊或绑扎钢筋搭接，搭接长度不少于c30砼40倍钢筋直径。
13.优选的，s3中，所述护坡砖两侧具有疏水通道。
14.优选的，s3中，所述护坡砖压制过程中成型压力20mpa，常温养护28d。
15.优选的，所述s3中，护坡砖铺装在格构中间。
16.优选的，采用铺浆法粉皮卧砌铺装护坡砖。
17.优选的，先铺砂浆，将护坡砖置于砂浆中并放平，立面高为最短面。
18.优选的，所述s4中，防水材料为有机硅防水材料。
19.优选的，所述有机硅防水材料为聚二甲基硅氧烷或油酸。
20.优选的，所述护坡砖按质量分数计由以下原料制成：煤矸石40％、天然砂42％、粉煤灰5.14％、水泥12.86％。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
22.1、本发明提供的基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，在同等条件下，煤矸石疏水护坡砖的结构形式、开孔率、拼接方法、植被覆盖率、植被的生根锚固作用等对坡体稳定性及冲刷减弱效果都优于市面上普通的护坡砖。
23.2、本发明提供的基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，使用煤矸石护坡砖修建坡面，长期状态下植物根系并不会破坏护坡砖的结构，在雨水冲刷条件下，水会沿着疏水通道顺流而下，不会滞留在坡体表面，减少水了的渗流，以及雨水对坡体表面的冲刷；喷射防水材料后的护坡砖表面与水的接触角扩大，形成疏水状态，保证了边坡的隔水、排水。
24.3、本发明提供的基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，护坡砖的中心具有中孔，在孔中可进行植被种植，实现矿山边坡绿化，同时护坡砖在降雨条件下会将大量的水分排出，小部分水会滞留在护坡砖孔中的土壤中，保证植被的存活率；由于坡体表面大部分被疏水护坡砖所覆盖，可以及时导出坡面滞留水体。
25.4、本发明克服了现有技术中在大于1：0.75的陡坡面上存在基质易脱落、抗侵蚀能力弱、不易构建基质植被综合体系的缺陷，适用于边坡比大于1：0.75的较陡边坡形态。
附图说明
26.图1为护坡侧视图；
27.图2为护坡坡面正视图；
28.图3为煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法演示图；
29.图4为护坡煤矸石疏水砖结构示意图；
30.图5为护坡煤矸石疏水砖拼接结构示意图。
31.附图标记说明：1：矿区边坡；2、预应力锚索；3、混凝土格构；4、煤矸石疏水护坡砖；5、疏水通道；6、植被孔。
具体实施方式
32.下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
33.实施例1：
34.一种基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，包括以下步骤：
35.s1、将矿山边坡坡面整平，用机械或人工方式清除大块突起岩石；
36.s2、对待处理的矿区边坡进行加固处理，在边坡上布置混凝土格构，用来稳固坡面，格构梁截面尺寸为0.4m
×
0.4m，采用c30混凝土现浇，格构主筋10φ20hrb400，平面间距100mm，俯视间距150mm，钢筋保护层厚度50mm，内外箍筋φ8hpb300，间距150mm，采用单面搭接焊或绑扎钢筋搭接，搭接长度为c30砼40倍钢筋直径；在格构中进行预应力锚索稳固，将格构与矿山链接为一体，保证稳定性；
37.s3、将中间镂空且两侧具有疏水通道的的护坡砖铺装在格构支撑的边坡上；煤矸石护坡砖采用铺浆法粉皮卧砌，铺装在格构中间，混凝格构同时起到支撑与固定作用；；
38.所述护坡砖按质量分数计由以下原料制成：煤矸石40％、天然砂42％、粉煤灰5.14％、水泥12.86％；
39.所述护坡砖压制过程中成型压力20mpa，常温养护28d；
40.铺浆法粉皮卧砌：先铺砂浆，然后将砖置于砂浆中一定厚度后把砖放平，达到下齐边，上齐线，横平竖直，立面高为最短面则为卧砌，例如砖的尺寸为240mm*120mm*60mm，砌体立面为120mm*60mm或240mm*60mm。
41.s4、在已经施工平整的护坡砖表面用高速喷枪喷涂聚二甲基硅氧烷或油酸，对表面进行疏水处理；
42.s5、在已经铺好的防水护坡砖的镂空结构中，铺上营养层(有机肥)，并撒上1-2厘米厚的草籽，护坡砖的镂空结构能够有效储蓄水分，护坡砖的镂空结构内既提供了植物生长所需要的养分，又能保水，每个营养土层的底部与植被根系接触，植被生长速度快，防护效果好，能够有效进行生态防护。
43.防水材料中的高分子有机硅与煤矸石尾矿基表面si-o(oh)基以氢键或化学键结合形成的层膜结构，由于该结构中的烷基定向排列，增大了与水的接触角，所以产生疏水特性。由于该层膜结构能够均匀地分布在尾矿颗粒的微孔壁，并不封闭微孔通道，因而当该层膜结构遇到水时，其疏水性能可以阻挡水以液态形式进入微孔，而空气和气态的水可通过层膜结构的毛细微孔排出，进而起到隔水的目的。
44.实施例2
45.实施例2与实施例1的不同之处在于，所述护坡砖按质量分数计由以下原料制成：煤矸石55％、天然砂27％、粉煤灰5.14％、水泥12.86％。
46.实施例3
47.实施例3与实施例1的不同之处在于，所述护坡砖按质量分数计由以下原料制成：煤矸石70％、天然砂12％、粉煤灰5.14％、水泥12.86％。
48.对本发明提供的基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法进行相关试验，指标包括：斜坡抗冲刷、植被成活率、护坡砖风化程度，以及植被生长情况，试验时间：2021年6月-2021年10月，测试结果如表1。
49.表1各实施例测试结果
50.[0051][0052]
现有技术中以生态袋提高边坡植被覆盖率的方式，虽然植被覆盖率高但生态袋堆积，风化问题造成防护能力较差；抗冲刷能力差；施工初期透水性差。且现有技术中浆砌、干砌块石护坡、现浇混凝土护坡的传统护坡方式虽然防护能力强、稳定性高、抗冲刷能力强但无透水性、完全隔离了坡面与坡体的生态交互作用，无绿色环保生态功能。
[0053]
而由表1可知，本发明提供的基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，由于使用煤矸石作为护坡砖的原料，使本发明的修复方法具有优异的植被成活率和疏水性，且抗折强度和护坡砖风化度均优于现有技术。本发明使用煤矸石疏水护坡砖修建破面，利用护坡砖减少边坡水的入渗，使用混凝土锚索格构提供框架结构，加强了与坡体的连接，在护坡砖孔种植植被，提高了植被覆盖率，且护坡砖本身的疏水涂层使得边坡疏水性更上一层，提高了边坡的抗冲刷能力和防护能力。
[0054]
综上所述，本发明实施例提供的一种基于煤矸石疏水护坡砖的边坡生态修复方法，如图1、图2和图3所示，使用煤矸石为原料制成的护坡砖修建坡面，长期状态下植物根系并不会破坏护坡砖的结构，在雨水冲刷条件下，水不会滞留在坡体表面，而会顺流而下，减少水的渗流，以及雨水对坡体表面冲刷；喷射防水材料后的免烧砖表面与水的接触角扩大，形成疏水状态，保证了边坡的隔水、排水；如图4所示，护坡砖的中间镂空，在镂空结构内进行植被种植，可实现矿山边坡绿化；如图3和图5所示，由于坡体表面被疏水护坡砖所覆盖，护坡砖的输水通道可以及时导出坡面滞留水体，其次，在护坡砖中孔重种植植被，防水状态的护坡砖在降雨条件下只会将大量的水分排出，小部分水会滞留在护坡砖孔中的土壤中，保证植被的存活率；如图1和图2所示，在混凝土格构中进行预应力锚索，使用混凝土锚索格构提供框架结构，加强了护坡砖与坡体的连接。
[0055]
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，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，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。
[0056]
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。
[0057]
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。