一种管槽格构石漠化边坡护坡结构的制作方法

1.本实用新型属于石漠化边坡生态恢复和环境重建领域，具体涉及一种石漠化边坡护坡结构。


背景技术：

2.目前在我国石漠化地区，石漠化边坡存在着地表和地下的双层结构，会产生一系列特殊复杂的水土地表流失和地下漏失等严重问题，特别是岩溶发育严重的坡地，地下漏失往往是主要的土壤流失方式。边坡水土的地表流失及地下漏失严重，致使石渣大面积裸露于坡面，生态环境退化。
3.石漠化边坡缺土或者土壤结构疏松浅薄，岩溶发育侵蚀加速了坡土的地下漏失，这些都在很大程度上制约着石漠化边坡的植被恢复。在石漠化边坡的植被恢复中，石漠化边坡的坡面填土面临着严重的水土地表流失和地下漏失问题，耐久性极差，需要研发如何针对坡面上石渣层或者岩溶带的防水土渗漏的技术，减少石漠化边坡的水土地下流失。
4.即使象传统的边坡植被防护那样，在石漠化坡面上挖沟浇筑混凝土形成格构梁或拱，在混凝土梁的格构内填土种植植被，由于水土地表流失和地下漏失严重，而且在1 :1.75坡比以上较陡的坡面填土会遇水下滑，形成不了一个顺坡平整的植被土层，需要再在混凝土梁的格构内用生态袋装土或者加入土工格室填土，才能保证格构内填土不进一步下滑到底部。
5.特别是石漠化边坡现场施工浇筑混凝土梁格构，需要开挖施工，施工工艺复杂，坡面填土耗工费时，劳动力和造价要求高，混凝土梁格构只考虑了排水需要，无法实现雨水的收集利用，裸露的混凝土梁格构又降低了坡面绿化率。在石漠化边坡上还存在着不便于挖孔种植小灌木，现场人工撒播草籽均匀性差、日晒出芽慢、发芽率低、易死苗、成坪慢，以及陡坡洒水养护难等问题，不能快速形成石漠化边坡上灌草结合的植被恢复技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种管槽格构石漠化边坡护坡结构，以便快速便捷地实现石漠化边坡的生态防护和环境重建，同时节约治理成本，简化治理方法。
7.本实用新型是基于国家自然科学基金项目和广西交通运输行业重点科技项目的资助而提出。
8.本实用新型提供的管槽格构石漠化边坡护坡结构，包括蓄水型管槽格构、横向集水槽、植生管、无纺布草皮卷和滴灌带；
9.所述管槽格构由若干小锚杆、若干水平向管槽、若干顺坡向圆管，以及防渗层或防渗膜构成，所述小锚杆按照横向呈排、纵向呈列方式埋设在多级石漠化边坡上，所述防渗层或防渗膜铺设在石漠化边坡表面，减少石漠化边坡在降雨下的水土漏失；所述若干水平向管槽为架设在坡面上每横排小锚杆上侧的半管，且管壁口贴紧坡面便于径流入槽；所述若
干顺坡向圆管位于相邻两排上下位置对应的半管之间，半管和圆管通过半管式四通连通，在石漠化边坡坡面形成若干格构；上下两根圆管靠近四通的一端均设置有一道小闸门挡板，通过控制小闸门的开闭，满足顺坡向圆管的蓄排水，在降雨时将水平向管槽收集的坡面径流向其下的顺坡向圆管输水供蓄，在干旱时将储存在顺坡圆管中的雨水或人工给水输送给水平向管槽，为坡面植物供水。
10.所述横向集水槽位于石漠化边坡马道平台上，由挡水板、防渗膜和遮荫式透水顶棚构成，所述挡水板沿马道平台竖立放置，通过沿马道平台方向埋设的小锚杆支撑，所述防渗膜铺设在马道平台的台面上，所述遮荫透水式顶棚以挡水板顶部和马道平台为支撑点搭建，利用马道平台与挡水板的夹角空间形成一道遮荫透水式的横向集水槽，汇集降雨坡面径流或者人工给水，作为滴灌带的引水源头；遮荫式顶棚上覆盖有土层用以植草。
11.所述每个锚杆上套有圆筒状种植容器，圆筒状种植容器中填有种植土形成植生管，在植生管中种植有灌木并撒播有草籽；
12.所述无纺布草皮卷覆盖石漠化边坡上每个格构内坡面，在水平向管槽处，无纺布草皮卷覆盖水平向管槽内部，形成生态植生蓄排水沟；
13.所述滴灌带沿顺坡向和每列小锚杆布置，滴灌带水源入口与横向集水槽连通；在植生管处，滴灌带引出的滴灌针从植生管的底部插入；在水平向管槽处，滴灌带引出的滴灌针插入格构内和水平向管槽内无纺布草皮中的吸水毡内，吸水养护格构内和管槽内的草皮，如此形成节水灌溉网络系统。
14.进一步地，所述防渗层通过在石渣坡面撒上土料找平，再在其上喷洒能够成膜固化的固化液形成凝胶层，凝胶层一般具有失水成膜、遇水成胶的特征；可通过在土料或固化液中混合保水剂，使凝胶膜具有一定的保水性；所述防渗膜选用两布一膜。
15.进一步地，所述小锚杆为钢筋，插入坡体中后，外露钢筋套有对应粗细的pvc管段，空腔内灌有水泥砂浆保护以防锈蚀。
16.进一步地，所述四通与两根半管和两根圆管的连接处包裹有防水膜，且外抹有水泥砂浆保护；在四通或圆管壁面设置与小闸门挡板匹配的卡槽卡住小闸门挡板，并使小闸门能够上下抽动，实现打开和关闭。
17.进一步地，所述半管和圆管为预制的混凝土半管和混凝土圆管，或选用pvc半管和pvc圆管，所述半管式四通为预制的混凝土四通，或选用pvc四通制作。
18.优选地，混凝土圆管、混凝土半管和混凝土半管式四通的预制方法如下：
19.采用一大一小直径的两个pvc圆管段作为模具，按照同中心轴线的位置将小直径的圆管段嵌套进大直径的圆管段中，在二者形成的夹层空腔中间放置一个铁丝网围成的圆筒作为骨架，并在空腔的两侧边壁各垫一层隔离膜，向夹层空腔中灌入水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到混凝土圆管段。
20.采用一大一小直径的两对pvc半管段作为模具，按照同中心轴线的位置将两个小半管组合成圆筒后竖立放置在两个大半管组合后的圆筒中，同时在两个小半管和两个大半管的吻合面放置同一张隔离膜隔开，通过铁丝或扎带将两个组合的圆筒固定，在组合后的两圆筒之间形成夹层空腔；在夹层空腔中间放置一个铁丝网围成的圆筒作为骨架，并在夹层空腔的两侧边壁各垫一层隔离膜；向夹层空腔中灌入水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到混凝土半管段。
21.采用一大一小直径的两对pvc半管式四通作为模具，按照同中心轴线的位置将两个小半管式四通组合成完整的四通后竖立放置在两个大半管式四通组合后的完整的四通中，同时在两个小半管式四通和两个大半管式四通的吻合面放置同一张隔离膜隔开，通过铁丝或扎带将两个组合的四通固定，在组合后的两个四通之间形成四通形状的夹层空腔；在夹层空腔中间放置形状匹配的铁丝网作为骨架，并在夹层空腔的两侧边壁各垫一层隔离膜；向夹层空腔中灌入水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到混凝土半管式四通。
22.进一步地，所述挡水板为轻质预制板、塑料格栅板或竹排。
23.进一步地，所述种植容器为pvc管段或混凝土管段。优选地，所述混凝土管段的制作工艺如下：采用一大一小直径的两个pvc圆管段作为模具，按照同中心轴线的位置将小直径的圆管段嵌套进大直径的圆管段中，在二者形成的夹层空腔中间放置一个铁丝网围成的圆筒作为骨架，并在空腔的两侧边壁各垫一层隔离膜，向夹层空腔中灌入水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到混凝土圆管段，作为植生管。
24.进一步地，如果地面没有足够的空地，可通过搭设栽培架，将无纺布草皮卷分层铺在架子上，形成立体栽培床，进行培植预制。
25.进一步地，所述无纺布草皮卷通过铁丝穿针引线式地横向水平穿过后将铁丝缠绕在坡面小锚杆上实现锚拉固定。
26.进一步地，所述无纺布草皮卷由蓄水高强度无纺布、蓄水无纺布吸水毡及在其上面长成的草坪构成，混播草籽的根系扎遍无纺布吸水毡和高强度无纺布，形成无土草皮卷。
27.所述无纺布草皮卷通过以下方法制备：在平地上用防水膜围成约5cm高的蓄水坎，在蓄水坎中铺一层高强度无纺布，再在无纺布上铺一层无纺布吸水毡，作为吸水蓄水和植物扎根的基床；然后在无纺布吸水毡上撒播草籽，例如糖蜜草、宽叶草、狗牙根等的混播草籽，每天定时喷洒水和营养液调配好的混合液进行养护、培植和预制，草坪长成后根系便扎遍无纺布吸水毡和高强度无纺布，形成一个整体的无纺布草皮卷，即可运到石漠化边坡顶部或每个格构的顶部进行锚拉铺设。
28.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
29.1. 本实用新型中，通过装配式制作和施工安装蓄水型管槽格构，代替目前现场开挖施工浇筑的混凝土梁格构，不需要开挖施工，简化施工工艺，节约了劳动力和造价。
30.2. 本实用新型中，蓄水型管槽格构最大化地实现了雨水的收集利用，水平向管槽起到截排水管槽的作用，顺坡向圆管用于收集径流、导流排水和存蓄雨水，在干旱时打开上小闸门，流入水平管槽，在降雨时将水平向管槽收集的坡面径流向其下的顺坡向圆管输水供蓄，在干旱时将储存在顺坡向圆管中的雨水或人工给水输送给水平向管槽，通过漫流进入格构内坡面浇灌无纺布草皮卷植被。
31.3. 本实用新型中，采用无纺布吸水毡作为石漠化坡面的吸水蓄水和植物扎根的基床材料，其预制性、平整性、抗滑塌稳定性和养护时效性都比直接在石漠化坡面填土植草效果好，无纺布吸水蓄水毡快速滚动铺满坡面代替了耗工费时的坡面填土。同时，预制无纺布草皮卷工艺容易实现工厂化，大大解决了现场人工撒播草籽均匀性差、日晒出芽慢、发芽率低、易死苗、成坪慢以及陡坡洒水养护难的问题。
32.4. 本实用新型能够在石漠化边坡植被恢复中形成坡面上石渣层或者岩溶带的降雨作用下的防水土渗漏的技术，可减少石漠化边坡的地下水土流失。
33.5. 本实用新型在不便于挖槽施工混凝土梁和挖孔种植小灌木的石漠化边坡上，可以快速便捷地形成灌草结合及雨水利用的植被恢复技术。
34.6. 本实用新型中，无纺布草皮卷可以覆盖并贴近水平向管槽壁，成为石漠化坡面的生态植生蓄排水沟，比裸露的混凝土梁格构的绿化率大大提高。
附图说明
35.图1 石漠化边坡上水平向管槽-小锚杆-植生管-无纺布草皮卷的组合示意图；
36.图2石漠化边坡上代表性管槽格构单元的俯视图；
37.图3多级石漠化边坡马道平台上代表性遮荫式横向集水槽的剖面图；
38.图4 无纺布草皮卷培育制作的模型示意图；
39.图5 无纺布草皮卷示意图；
40.图6 制作管槽格构用的混凝土圆管（段）和混凝土半管（段）的模型示意图（a为圆管制作中的俯视图，b为圆管制作中的剖视图，c为半管制作中的俯视图，d为半管制作中的剖视图）。
41.图中，1—石漠化边坡、2—坡面石渣层或岩溶带、2-1—土料、2-2—防渗层或防渗膜、3—岩溶通道、4—小锚杆、5—马道平台、6—横向集水槽、6-1—防渗膜、6-2—挡水板、6-3—遮荫斜顶棚、7—无纺布草皮卷、7-1—铁丝、7-2— 防水膜、7-3—高强度无纺布、7-4—无纺布吸水毡、7-5—草籽（苗）、7-6—水和营养液调配好的液体、8—滴灌带、9—植生管、9-1—小灌木、9-2—种植土、10-水平向管槽、10-1—半管模具、10-2—铁丝网或钢筋网、10-3—水泥砂浆、10-4 隔离膜、11—四通、12—顺坡向圆管、12-1—圆管模具、12-2—铁丝网或钢筋网、12-3 —水泥砂浆、12-4-隔离膜、13—连接防水处理处、14-小闸门挡板。
具体实施方式
42.下面通过实施例对本实用新型做进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本实用新型作进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本实用新型做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。
43.实施例1
44.本实用新型提供的管槽格构石漠化边坡护坡结构，包括蓄水型管槽格构、横向集水槽、植生管、无纺布草皮卷和滴灌带。
45.所述管槽格构由若干小锚杆4、若干水平向管槽10、若干顺坡向圆管12，以及防渗层2-2构成，所述小锚杆按照横向呈排、纵向呈列方式埋设在多级石漠化边坡上，埋设方法垂直向下钻孔植筋，钢筋直径为28mm以上，在坡面上外露约30cm长度，锚固深度50cm以上，外露钢筋套有对应粗细的pvc管段，空腔内灌有水泥砂浆保护以防锈蚀；所述防渗层通过在坡面石渣层2撒上土料2-1找平，再喷洒市售专用的能够成膜固化的液体，形成凝胶层，以减少石漠化边坡在降雨下的水土漏失。所述若干水平向管槽10为架设在坡面上每横排小锚杆上侧的半管，且上侧管壁口紧贴坡面以便收集坡面径流；所述若干顺坡向圆12管位于相邻两排上下位置对应的半管之间，半管和圆管通过半管式四通连通，在石漠化边坡坡面形成若干格构；所述四通与两根半管和两根圆管的连接处包裹有防水膜，且外抹有水泥砂浆保
护；在四通或圆管壁面设置与小闸门挡板匹配的卡槽卡住小闸门挡板，并使小闸门能够上下抽动，实现打开和关闭。通过控制小闸门的开闭，满足顺坡向圆管的蓄排水，在降雨时将水平向管槽收集的坡面径流向其下的顺坡向圆管输水供蓄，在干旱时将储存在顺坡圆管中的雨水或人工给水输送给水平向管槽，为坡面植物供水。
46.所述半管和圆管为预制的混凝土半管和混凝土圆管，所述四通为预制的混凝土半管式四通。混凝土圆管、混凝土半管和混凝土半管式四通的预制方法如下：
47.混凝土圆管：采用直径为20cm和30cm的一大一小两个pvc圆管段作为圆管模具12-1，按照同中心轴线的位置将小直径的圆管段嵌套进大直径的圆管段中，在二者形成的夹层空腔中间放置一个铁丝网12-2围成的圆筒作为骨架，并在空腔的两侧边壁各垫一层pvc隔离膜12-4，向夹层空腔中灌入水泥砂浆12-3，捣实、养护、脱模，制成约5cm壁厚的混凝土圆管段，长度满足水平向每个格构段的长度要求，例如3~4m。
48.混凝土半管：采用直径为20cm和30cm的一大一小两个两对pvc半管段作为半管模具10-1，按照同中心轴线的位置将两个小半管组合成圆筒后竖立放置在两个大半管组合后的圆筒中，同时在两个小半管和两个大半管的吻合面放置同一张pvc隔离膜10-4隔开，通过铁丝或扎带将两个组合的圆筒固定，在组合后的两圆筒之间形成夹层空腔；在夹层空腔中间放置一个铁丝网10-2围成的圆筒作为骨架，并在夹层空腔的两侧边壁各垫一层pvc隔离膜；向夹层空腔中灌入约5cm厚的水泥砂浆10-3，捣实、养护、脱模，得到壁厚5cm的混凝土半管段，长度满足水平向每个格构段的长度要求，例如3~4m。
49.混凝土半管式四通：采用直径为20cm和30cm的一大一小两个两对pvc半管式四通作为模具，按照同中心轴线的位置将两个小半管式四通组合成完整的四通后，竖立放置在两个大半管式四通组合后的完整的四通中，同时在两个小半管式四通和两个大半管式四通的吻合面放置同一张pvc隔离膜隔开，通过铁丝或扎带将两个组合的四通固定，在组合后的两个四通之间形成四通形状的夹层空腔；在夹层空腔中间放置形状匹配的铁丝网作为骨架，并在夹层空腔的两侧边壁各垫一层pvc隔离膜；向夹层空腔中灌入约5cm厚水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到约5cm壁厚的混凝土半管式四通，四个方向长度都是约30cm。
50.所述横向集水槽6位于石漠化边坡马道平台上，由挡水板6-2、防渗膜6-1和遮荫式顶棚6-3构成，所述挡水板沿马道平台竖立放置，通过沿马道平台方向埋设的小锚杆支撑，所述防渗膜铺设在马道平台的台面上，所述遮荫透水式顶棚为3m长的竹排，竹排以挡水板顶部和马道平台为支撑点搭建，利用马道平台与挡水板的夹角空间形成一道遮荫透水式的横向集水槽，汇集降雨坡面径流或者人工给水，作为滴灌带的引水源头；遮荫透水式顶棚上覆盖有土层用以植草。
51.所述每个锚杆上套有直径30cm、长约30cm的pvc管段，pvc管段中填有种植土9-2形成植生管9，在植生管中种植有小灌木9-1，例如三角梅等，并撒播有草籽。
52.所述无纺布草皮卷7尺寸与格构尺寸匹配，覆盖石漠化边坡上每个格构内坡面，在水平向管槽处，无纺布草皮卷覆盖水平向管槽内部，形成生态植生蓄排水沟。
53.所述无纺布草皮卷的制作工艺为：在平地上用防水膜7-2围成约5cm高的蓄水坎，在蓄水坎中铺一层高强度无纺布7-3，再在无纺布上铺一层无纺布吸水毡7-4，作为吸水蓄水和植物扎根的基床；然后在无纺布吸水毡上撒播草籽，例如糖蜜草、宽叶草、狗牙根等的混播草籽7-5，每天定时喷洒水和营养液调配好的液体7-6进行养护、培植和预制，草坪长成
后根系便扎遍无纺布吸水毡和高强度无纺布，形成一个整体的无纺布草皮卷，即可运到石漠化边坡顶部或每个格构的顶部进行铺设。
54.所述滴灌带8沿顺坡向和每列小锚杆布置，滴灌带水源入口与横向集水槽连通；在植生管处，滴灌带引出的滴灌针从植生管的底部插入；在水平向管槽处，滴灌带引出的滴灌针插入格构内和水平向管槽内无纺布草皮中的吸水毡内，吸水养护格构内和管槽内的草皮，如此形成节水灌溉网络系统。
55.实施例２
56.本实施例提供的管槽格构石漠化边坡护坡结构与实施例１的不同之处在于：防渗层的替换为，直接在坡面铺设一层防渗膜，此时可以预先撒土料找平，也可以不撒土料找平。所述植生管选用混凝土管段，混凝土管段的制作方法为：采用直径20cm和30cm、长约30cm的pvc圆管段作为模具，按照同中心轴线的位置将小直径的圆管段嵌套进大直径的圆管段中，在二者形成的夹层空腔中间放置一个铁丝网围成的圆筒作为骨架，并在空腔的两侧边壁各垫一层pvc隔离膜，向夹层空腔中灌入5cm厚的水泥砂浆，捣实、养护、脱模，得到混凝土圆管段。
57.实施例3
58.本实施例提供的管槽格构石漠化边坡护坡结构与实施例１的不同之处在于：所述防渗层中，土料中混合保水剂，使凝胶膜具有一定的保水性；所述防渗膜选用两布一膜。因地面没有足够的空地，通过搭设栽培架，将无纺布草皮卷分层铺在架子上，形成立体栽培床，进行培植预制。