钻孔嵌入基质容器苗复绿体系施工方法与流程

1.本发明涉及钻孔嵌入基质容器苗复绿体系及施工方法，主要适用于矿山、市政、铁路、公路等坡度大于60
°
的陡立岩质边坡的生态修复工程。


背景技术：

2.传统的边坡生态快速修复技术主要有岩质边坡土工格室法、陡立面挂网引蔓法、格构梁锚固法、微差爆破削坡法、锚杆加固法等，但是对于陡立边坡(大于60度)，采用上述方法进行柔性防护护坡，陡立边坡不具备植物生长的条件，治理后的边坡为永久性的光面坡，难以达到“复绿”的效果。
3.近年来，部分单位采用在边坡上进行钻孔种植绿化植物，虽然取得了一定的绿化效果，但在面对岩质边坡时，施工过程中往往存在如下难点：(1)岩质边坡钻孔效率低，工期长；(2)边坡上往往具有局部破碎岩体，由于破碎岩体松散、强度低，无法钻孔；(3)边坡钻孔内直接填充有基质营养土，现场填塞困难，工作量大，营养土流失大，后期育苗、养护困难；(4)孔内种植种子成活率低，后期复绿周期长，绿化效果不佳。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提高岩质边坡钻孔效率，减少工作强度，保证局部破碎岩体可正常钻孔，不发生塌陷，同时，提高边坡容器孔内基质营养土填塞效率，减少复绿时间及成本，快速实现边坡复绿，亟待发明一种简单有效的钻孔嵌入基质容器苗复绿体系施工方法。
5.为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
6.钻孔嵌入基质容器苗复绿体系施工方法，包括如下具体步骤：
7.步骤1)、坡面清理：编制施工方案，按照方案进行技术及安全施工交底，将坡面上的悬挂危岩、明显突出部分松动岩块、浮石全部彻底清理掉，保证坡面的平坦；
8.步骤2)、测量放线：根据设计图纸、现场测量点位标志，设计布局容器孔，对局部破碎岩体进行标记，按设计方案确定容器孔的钻孔位置；
9.步骤3)、移动式钢桁架施工平台吊装：提前制作移动式钢桁架施工平台，移动式钢桁架施工平台包括底部平台钢板、竖向一级钢架、扒耙、竖向二级钢架、滑动块、旋钮、水平滑动钢架，底部平台钢板底部设置多个万向轮及支脚，竖向一级钢架通过钢铰与底部平台钢板铰接；竖向二级钢架与竖向一级钢架滑动连接，竖向二级钢架可通过竖向一级钢架上的旋钮进行调节伸缩；竖向一级钢架、竖向二级钢架均设置扒耙；竖向一级钢架、竖向二级钢架上均设置水平滑动钢架，水平滑动钢架两端及中部均设置滑动块；位于两端的滑动块与水平滑动钢架固定连接，并滑动连接在竖向一级钢架或竖向二级钢架上，位于中部的滑动块与水平滑动钢架滑动连接并可沿水平滑动钢架进行水平滑动；将移动式钢桁架施工平台吊至多级岩质边坡上，移动至目标位置后，通过支脚将移动式钢桁架施工平台固定；调整好竖向二级钢架的伸出长度后通过旋钮将竖向二级钢架锁紧，将竖向一级钢架、竖向二级钢架上的扒耙展开，通过钢铰旋转使竖向一级钢架、竖向二级钢架搭设在多级岩质边坡上，
扒耙咬住多级岩质边坡；
10.步骤4)、钻设容器孔：在水平滑动钢架的滑动块上安装底座钢板，并在钻机固定筒内安装高强弹簧，将钻机底部与弹性活动板固定在一起后插入到钻机固定筒内，高强弹簧顶在弹性活动板上，通过高强弹簧使钻机上的钻杆前端顶在多级岩质边坡的岩面上；启动钻机，钻杆在多级岩质边坡上按放样的标号线进行容器孔的钻设，钻设完一个容器孔后，通过滑动块在水平滑动钢架上的水平移动使钻机移动至下一个钻孔位置并钻设下一个容器孔，水平方向的一排容器孔钻设完成后，通过将水平滑动钢架沿竖向一级钢架或竖向二级钢架进行竖直方向上滑动，钻设下一排容器孔，直至完成所有的容器孔的钻设；
11.步骤5)、局部破碎岩体注浆加固：针对局部破碎岩体，沿其四周标线打设注浆锚杆，将提前制作带有注浆孔的拉接钢板安装在锚杆上，拉接钢板与多级岩质边坡的岩面接触，检测拉接钢板与岩面间的密封性并符合要求后，通过注浆孔灌注水泥浆，通过水泥浆对破碎岩体进行加固；
12.步骤6)、基质容器安装：提前在设计尺寸要求制作基质容器及连体容器钢筋网架，连体容器钢筋网架整体吊至多级岩质边坡上，调整连体容器钢筋网架的位置，使连体容器钢筋网架上的容器限位环一一对准容器孔，在容器孔内插入基质容器，容器限位环套在基质容器上并对其进行限位；
13.步骤7)、向基质容器中填充营养土基质：提前配制营养土基质，通过营养土基质快速灌填装置在基质容器内快速灌填配制好的营养土基质。
14.步骤8)、容器苗嵌入：培育容器苗，将培育好的容器苗移植到基质容器内，通过营养土基质对容器苗的根部进行覆盖并为其提供营养。
15.作为优选，步骤7)中，所述营养土基质配方如下：
[0016][0017]
作为优选，步骤7)中，所述营养土基质快速灌填装置包括推拉杆、固定空心管、基质灌填筒、活塞、固定把手、推拉把手，所述推拉杆在固定空心管内，推拉杆端部设置推拉把手；固定空心管的一端连接固定把手，另一端连接基质灌填筒；推拉杆穿过固定空心管，基质灌填筒内设置活塞，推拉杆端部与活塞相连，通过推拉杆推拉活塞在基质灌填筒内进行滑动；在通过营养土基质快速灌填装置灌填营养土基质时，先将活塞推至基质灌填筒的底部，将营养土基质装入基质灌填筒中，然后将基质灌填筒对准基质容器，最终向外推动活塞将基质灌填筒中的营养土基质灌填至基质容器内。
[0018]
作为优选，步骤3)中，竖向二级钢架的横截面呈工字型，竖向一级钢架中设有与竖向二级钢架横截面相匹配的滑槽，竖向二级钢架连接在竖向一级钢架的滑槽中；旋钮设置在竖向一级钢架上，并与竖向一级钢架螺纹连接；旋钮用于锁紧或者松开竖向二级钢架。
[0019]
作为优选，步骤4)中，在钻设容器孔时，容器孔竖直方向间距为2-4m，水平间隔为
0.5m，容器孔直径为100mm，钻孔角度与多级岩质边坡的岩面垂直。
[0020]
作为优选，步骤6)中，连体容器钢筋网架上通过横纵交错的连接筋固定容器限位环。
[0021]
作为优选，步骤8)中，在培育容器苗过程中，提前在试验室进行花苗种子发芽率试验，采用发芽率在90％以上的种子进行播种育苗并作为容器苗。
[0022]
作为优选，步骤8)完成后，容器苗后，定期对容器苗进行浇水、施肥、补种、病虫害防治。
[0023]
本发明具有以下的特点和有益效果：
[0024]
(1)本发明研制了移动式钢桁架施工平台，钢桁架搭设在边坡上，钻机可通过滑动块沿着桁架水平、竖向滑动，快速钻进，提高了岩质边坡容器孔钻设效率，工期短。
[0025]
(2)本发明针对局部破碎岩体采用锚杆拉接钢板封闭注浆加固的方式，提高了破碎岩体强度，保证了破碎岩体可正常钻设容器孔。
[0026]
(3)本发明研制了营养土基质快速灌填装置，通过该装置可快速对容器孔堵塞基质营养土，工作量小，营养土流失小，后期育苗、养护方便快捷。
[0027]
(4)本发明将培育好的容器苗放入容器孔内，解决了传统方式中种植种子成活率低，后期生长复绿周期长，绿化效果不佳的问题。
附图说明
[0028]
图1是本发明多级岩质边坡移动式钢桁架施工平台钻孔示意图；
[0029]
图2是本发明移动式钢桁架施工平台结构图；
[0030]
图3是本发明移动式钢桁架施工平台正面结构图；
[0031]
图4是图3中a-a剖面图；
[0032]
图5是本发明锚杆钻机与滑动块连接结构图；
[0033]
图6是本发明岩质边坡多列容器孔示意图；
[0034]
图7是本发明多级岩质边坡局部破碎岩体；
[0035]
图8是本发明多级岩质边坡局部破碎岩体锚杆拉接钢板封闭注浆加固图；
[0036]
图9是本发明局部破碎岩体锚杆拉接钢板封闭注浆加固详图；
[0037]
图10是本发明多级岩质边坡钻孔嵌入基质容器苗复绿示意图；
[0038]
图11是本发明连体容器钢筋网架固定基质容器正面图(图10左视图)；
[0039]
图12是本发明营养土基质快速灌填装置结构图；
[0040]
图13是本发明施工工艺流程图。
[0041]
其中：1-多级岩质边坡；2-支脚；3-底部平台钢板；4-万向轮；5-钢铰；6-竖向一级钢架；7-扒耙；8
‑‑
竖向二级钢架；9-滑动块；10-钻机固定筒；11-钻杆；12-钻机；13-旋钮；14-水平滑动钢架；15-底座钢板；16-高强弹簧；17-弹性活动板；18-螺栓；19-容器孔；20-破碎岩体；21-锚杆；22-拉接钢板；23-注浆孔；24-水泥浆；25-垫板；26-螺母；27-基质容器；28-营养土基质；29-连体容器钢筋网架；30-容器苗；31-连接筋；32-容器限位环；33-推拉杆；34-固定空心管；35-基质灌填筒；36-活塞；37-固定把手；38-推拉把手。
具体实施方式
[0042]
边坡修坡方式，锚杆钻孔方式及要求，锚杆注浆要求，钢筋绑扎技术要求，混凝土浇筑施工质量要求，钢架伸缩结构原理，滑动块滑动原理、营养土基质快速灌填装置结构原理、钢材焊接技术要求，营养土配合比配方，植物选种要求等，本发明不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
[0043]
如图1所示多级岩质边坡移动式钢桁架施工平台钻孔示意图，主要包括多级岩质边坡1、容器孔19，采用移动式钢桁架施工平台在多级岩质边坡1上钻设容器孔19，移动式钢桁架施工平台可沿多级岩质边坡1横向进行移动。
[0044]
图2-3为示移动式钢桁架施工平台结构图，移动式钢桁架施工平台包括支脚2、底部平台钢板3、万向轮4、钢铰5、竖向一级钢架6、扒耙7、竖向二级钢架8、滑动块9、钻机固定筒10、钻杆11、钻机12、旋钮13、水平滑动钢架14，底部平台钢板3底部设置多个万向轮4及支脚2，所述移动式钢桁架施工平台滑动到施工位置后，通过支脚2将移动式钢桁架施工平台整体撑起，对移动式钢桁架施工平台起到支撑定位作用。本发明中，支脚2采用液压支脚，可升降。竖向一级钢架6通过钢铰5与底部平台钢板3铰接。竖向二级钢架8与竖向一级钢架6滑动连接；其中，竖向二级钢架8的横截面呈工字型，竖向一级钢架6中设有与竖向二级钢架8横截面相匹配的滑槽，竖向二级钢架8连接在竖向一级钢架6的滑槽中。旋钮13设置在竖向一级钢架6上，并与竖向一级钢架6螺纹连接；旋钮13用于锁紧或者松开竖向二级钢架8，竖向二级钢架8可通过竖向一级钢架6上的旋钮13进行调节伸缩。竖向一级钢架6、竖向二级钢架8均设置扒耙7，扒耙7为多齿钉耙结构，可咬在多级岩质边坡1上。竖向一级钢架6、竖向二级钢架8上均设置水平滑动钢架14，水平滑动钢架14两端及中部均设置滑动块9；其中，位于两端的滑动块9与水平滑动钢架14固定连接，并滑动连接在竖向一级钢架6或竖向二级钢架8上，通过滑动块9使水平滑动钢架14可沿竖向一级钢架6或竖向二级钢架8上、下滑动，位于中部的滑动块9与水平滑动钢架14滑动连接并可沿水平滑动钢架14进行水平滑动。
[0045]
如图4-6所示锚杆钻机与滑动块连接结构，包括钻机固定筒10、钻杆11、钻机12、底座钢板15、高强弹簧16、弹性活动板17、螺栓18、容器孔19，底座钢板15通过螺栓18固定在位于水平滑动钢架14中部的滑动块9上，钻机固定筒10设置在底座钢板15上，底座钢板15与钻机固定筒10焊接在一起。位于水平滑动钢架14中部的滑动块9通过底座钢板15及钻机固定筒10固定钻机12。高强弹簧16和弹性活动板17设置在钻机固定筒10内，高强弹簧16的一端与钻机固定筒10的底部相连，高强弹簧16的另一端与弹性活动板17连接在一起。钻机12底部顶在弹性活动板17上，钻机12可沿钻机固定筒10内伸缩；钻机12上的钻杆11在对多级岩质边坡1钻进过程中，通过高强弹簧16对钻机12底部施加钻进顶推力，钻孔后形成容器孔19。本发明中，钻杆11为大口径的钻杆，钻杆直径为100mm。
[0046]
如图7-9所示多级岩质边坡局部破碎岩体锚杆拉接钢板封闭注浆加固图，包括多级岩质边坡1、破碎岩体20、锚杆21、拉接钢板22、注浆孔23、水泥浆24、垫板25、螺母26，破碎岩体20为软弱破碎岩体，破碎岩体20四周打设有多个锚杆21，通过锚杆21固定拉接钢板22，拉接钢板22盖在破碎岩体20的上方。拉接钢板22上设置有多个螺栓孔及注浆孔23，螺栓孔与锚杆21相对应，锚杆21端头穿过拉接钢板22上的螺栓孔，并用螺母26紧固。拉接钢板22两端支承在锚杆21的垫板25上，拉接钢板22盖在破碎岩体20上方并对破碎岩体20进行全方向封闭，水泥浆24通过注浆孔23灌入到破碎岩体20内并对其进行加固。
[0047]
如图10-11所示多级岩质边坡钻孔嵌入基质容器苗复绿示意图，包括多级岩质边坡1、基质容器27、营养土基质28、连体容器钢筋网架29、绿化植物30、连接筋31、容器限位环32，多级岩质边坡1上的容器孔19内放入基质容器27，基质容器27为圆筒结构，口径与容器孔19相匹配，所述基质容器27通过连体容器钢筋网架29进行整体固定连体；连体容器钢筋网架29上通过横纵交错的连接筋31固定容器限位环32，容器限位环32套在基质容器27上，通过容器限位环32对基质容器27进行限位。将营养土基质28在填塞至基质容器27后，通过将提前培育好的容器苗30移植到基质容器27内，达到边坡快速复绿。
[0048]
如图12所示营养土基质快速灌填装置结构图，包括推拉杆33、固定空心管34、基质灌填筒35、活塞36、固定把手37、推拉把手38等，所述推拉杆33在固定空心管34内，推拉杆33端部设置推拉把手38；固定空心管34的一端连接固定把手37，另一端连接基质灌填筒35，固定空心管34、固定把手37和基质灌填筒35焊接为一个整体。推拉杆33穿过固定空心管34，通过推拉把手38可带动推拉杆33在固定空心管34内自由伸缩滑动，基质灌填筒35内设置活塞36，推拉杆33端部与活塞36相连，可通过推拉杆33推拉活塞36在基质灌填筒35内进行滑动，装在基质灌填筒35内的营养土基质28在活塞36的挤压下注入基质容器27内。
[0049]
本发明还提供了钻孔嵌入基质容器苗复绿体系施工方法，包括以下步骤：
[0050]
(1)坡面清理：依据前期勘察设计文件进行图纸会审，编制钻孔嵌入基质容器苗复绿专项施工方案，按照方案进行技术及安全施工交底，多级岩质边坡1全区段采用人工吊绳的方式自上而下进行边坡清坡施工，将坡面上悬挂危岩、明显突出部分松动岩块、浮石全部彻底清理掉，保证坡面的平坦。
[0051]
(2)测量放线：根据设计图纸、现场测量点位标志，精准设计布局容器孔19，对局部破碎岩体20进行标记，按设计方案提供的总布图对各分区进行放样，以复测后控制网为依据定位放样容器孔19的钻孔位置。
[0052]
(3)移动式钢桁架施工平台吊装：提前在工厂生产制作移动式钢桁架施工平台，运至施工现场后，吊车将其吊至多级岩质边坡1上，移动至目标位置后，打开支脚2，将移动式钢桁架施工平台升起，使其固定；将竖向二级钢架8从竖向一级钢架6内伸出，调整好竖向二级钢架8的伸出长度后通过旋钮13将竖向二级钢架8锁紧，将竖向一级钢架6、竖向二级钢架8上的扒耙7展开，通过钢铰5旋转使竖向一级钢架6、竖向二级钢架8搭设在多级岩质边坡1上，扒耙7咬住多级岩质边坡1，并将水平滑动钢架14滑动至合适的位置。
[0053]
(4)钻设容器孔：在水平滑动钢架14的滑动块9上安装底座钢板15，并在钻机固定筒10内安装高强弹簧16，将钻机12底部与弹性活动板17固定在一起后插入到钻机固定筒10内，高强弹簧16顶在弹性活动板17上，通过高强弹簧16使钻机12上的钻杆11前端顶在多级岩质边坡1的岩面上；在检查移动式钢桁架施工平台搭设牢固稳定后，启动钻机12，钻杆11在多级岩质边坡1上按放样的标号线进行钻设容器孔19，容器孔19竖直方向间距为2-4m，水平间隔为0.5m，容器孔19直径为100mm，钻孔角度与多级岩质边坡1的岩面垂直；钻设完一个容器孔19后，通过滑动块9在水平滑动钢架14上的水平移动使钻机12移动至下一个钻孔位置并钻设下一个容器孔19，水平方向一排容器孔19钻设完成后，通过将水平滑动钢架14沿竖向一级钢架6或竖向二级钢架8进行竖直方向上滑动，钻设下一排容器孔19，直至完成所述容器孔19的钻设。
[0054]
(5)局部破碎岩体注浆加固：在钻设容器孔19过程中，针对局部破碎岩体20，沿其
四周标线打设注浆锚杆21，将提前制作带有注浆孔23的拉接钢板22安装在锚杆21上，拉接钢板22与多级岩质边坡1的岩面接触，检测拉接钢板22与岩面间的密封性并符合要求后，通过注浆孔23灌注水泥浆24，通过水泥浆24对破碎岩体20进行加固。
[0055]
(6)基质容器安装：提前在工厂按设计尺寸要求制作基质容器27及连体容器钢筋网架29，基质容器27采用口径与容器孔19匹配的圆筒结构；将单元式连体容器钢筋网架29整体吊至多级岩质边坡1上，调整连体容器钢筋网架29的位置，使连体容器钢筋网架29上的容器限位环32一一对准容器孔19，在容器孔19内插入基质容器27，容器限位环32套在基质容器27上并对其进行限位。
[0056]
(7)向基质容器中填充营养土基质，方法如下：
[0057]
1)提前配制营养土基质28，其成份配合比如下表：
[0058]
营养土基质组分配比用量表
[0059][0060]
2)提前在工厂预制营养土基质快速灌填装置；
[0061]
3)通过营养土基质快速灌填装置在基质容器27内快速灌填配制好的营养土基质28。在通过营养土基质快速灌填装置灌填营养土基质28时，先将活塞36推至基质灌填筒35的底部，将营养土基质28装入基质灌填筒35中，然后将基质灌填筒35对准基质容器27，最终向外推动活塞将基质灌填筒35中的营养土基质28灌填至基质容器27内。
[0062]
(8)容器苗嵌入：
[0063]
1)提前在试验室进行花苗种子发芽率试验，采用发芽率在90％以上的种子进行播种育苗并作为容器苗30，出苗后喷少量水进行养护；
[0064]
2)将培育好的容器苗30移植到基质容器27内，通过营养土基质28对容器苗30的根部进行覆盖并为其提供营养。
[0065]
(9)养护管理：在基质容器27内移植完容器苗30后，定期进行浇水、施肥、补种、病虫害防治等养护。