CN110904979A - 一种高速公路路堑边坡生态防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路路堑边坡生态防护系统，包括边坡、梁框架、生态多孔纤维棉模块、多孔水管、储水箱；梁框架由嵌固在边坡岩土层内的横梁和纵梁围成，格子梁框架内部铺设有植草砖；生态多孔纤维棉模块沿格子梁框架内部四周埋设，生态多孔纤维棉模块中心均设有多孔水管，多孔水管在一段范围内均相互连接并贯通；边坡坡顶处设有储水箱，储水箱上引水管与生态多孔棉中的多孔水管相连接。本发明优化解决了高速公路路堑边坡生态防护中存在的绿色土壤易被冲刷、防护系统排水持水能力不足、植物浇灌养护困难等技术问题，使防护整体成为一真正的生态系统，提高了边坡生态防护质量，降低了养护成本。

Description

一种高速公路路堑边坡生态防护系统

技术领域

本发明涉及高速公路边坡防护领域，更具体地，涉及一种高速公路路堑边坡生态防护系统。

背景技术

高速公路建设跨越山区地段时常遇到大量路堑挖方边坡，对类似边坡的传统防护形式如喷射水泥砂浆、锚杆、锚索框架梁等，只是按功能要求来设计建筑物的大小和形式，没有或者很少从工程技术美学、环境艺术或园林景观等方面去综合考虑防护形式，形成很多裸露的、不美观的建筑设施，并且类似建筑设施直接经受风吹雨打、高温暴晒，其耐久性易遭到侵害。现代边坡工程防护设计理念越来越多的考虑到将防护设施融入到周围生态环境当中，尤其是部分商旅高速路段已逐渐开始将“交旅融合”工程设计理念纳入重点考虑范围内，边坡生态防护措施将逐步替代传统防护形式成为边坡防护中大力倡导的新模式。

边坡生态防护主要是利用植物根系固定坡土，利用植物的径和叶覆盖坡体以减少水流对坡面冲刷及击溅侵蚀程度，减少岩土体昼夜温差，缓解坡面被吹蚀所造成的岩石风化、水土流失等问题，增加边坡稳定性，减少噪音、保护环境，提升道路行驶视觉美感及出行品质。

从目前已有边坡生态防护工程现场看，存在很多问题：

常用于边坡防护的锚杆、锚索框格梁、拱形、人字形骨架等技术的框格面积较大，大雨条件下常出现短时间内洪峰水流溢满框格，造成土体、植物被冲刷脱落并随水流走，长期作用下坡体植被易缺土退化。

“生态防护即植草”的错误设计理念，用于防护的每一框格都是密闭植草灌，极不利于相邻框格内水、气、养分、微生物等的交换，难以形成真正的生态系统，且雨水积聚于框格内下部无法及时排出，植物根系长时间处于富水潮湿状态，易造成植物烂根衰败。

植物土壤层及框格梁持水能力不强，植物易缺水干枯，利用洒水车浇灌以养护植物无法保证养护频次及养护质量，尤其在炎热暴晒、天气干燥、多风气候条件下，框格梁混凝土块及岩土体持水能力不强，养护水分流失较快，造成养护频次增加，增加了养护成本并造成水资源浪费。

频繁利用洒水车浇灌养护植物势必长时间占用高速公路应急车道，尤其在车流量较大时这种做法存在严重的安全隐患，洒水车在应急车道内移动缓慢、警示牌难以及时设置、施工人员在应急车道内长时间停留等问题也进一步加大了安全隐患的程度。

发明内容

本发明针对现有边坡防护中，坡体植被易缺土退化，植物根系长时间处于富水潮湿状态，易造成植物烂根衰败，岩土体持水能力不强，养护水分流失较快的问题。提出一种高速公路路堑边坡生态防护系统，有益效果为提升了边坡生态防护系统绿化土壤层的持久性和抗冲刷能力以及蓄水排水性能，优化解决了生态植物的浇灌养护等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高速公路路堑边坡生态防护系统，包括边坡、梁框架、植草砖、生态多孔纤维棉模块、多孔水管、储水箱；梁框架由多个嵌入在边坡岩土层内的横梁和纵梁构成，格子梁框架内部均铺设有植草砖；生态多孔纤维棉模块沿格子梁框架内部四周埋设，每一生态多孔纤维棉模块中心设有多孔水管，多孔水管在一段范围内相互连接并贯通；储水箱设在边坡坡顶处，储水箱上引水管与生态多孔棉中的多孔水管相连接。

进一步的，横梁和纵梁均由透水混凝土浇筑而成。

进一步的，横梁和竖梁的交叉处通过锚杆固定在坡体上。

进一步的，多孔水管管身四周均匀布置孔洞，且最下面一级管底处设有开关控制装置。

进一步的，储水箱还包括有引水管、注水管和注水开关；引水管分别与注水管、水管相连接，注水开关设置在引水管上。

进一步的，储水箱正下方还设有检修踏步。

附图说明

图1为边坡生态防护系统整体结构示意图；

图2为边坡生态防护系统剖面图；

图3为相邻梁框架、生态多孔纤维棉和植草砖布置图；

图4为生态多孔纤维棉模块结构示意图；

其中，1为锚杆；2为浆砌块石基脚；3为检修踏步；4为植草砖植草；5为多孔水管；6为格子梁框架；7为生态多孔纤维棉；8为储水管；9为原坡体；10为植物；11为浆砌块石；12为植草砖；13为绿色土壤层；14为孔洞。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1-图4所示，一种高速公路路堑边坡生态防护系统包括嵌入至边坡原有土壤层中的多个横梁和纵梁，多个横梁和纵梁围成多个梁框架，梁框架内部均设有钢筋，并由透水混凝土浇筑而成，透水混凝土可设置为不同颜色以与周围环境相协调；格子梁框架四周均埋设有长方体状生态多孔纤维棉模块，生态多孔纤维棉沿整个格子梁框架四周埋设，模块优选宽度大于300mm，模块优选高度大于500mm，生态多孔纤维棉中心位置均设有贯穿其内部的水管，水管均开有孔洞，优选开孔直径为5mm-10mm，水管两端均设有接口，相邻生态多孔纤维棉模块间均通过水管接口相连接，水管在一段边坡范围内均相互贯通；格子梁框架内部铺设有植草砖，植草砖的边缘紧贴格子梁框架内缘，中空部分用来植草灌，植草砖下部设有土工布及找平层。

格子梁框架由透水混凝土浇筑而成，透水混凝土面层由石子、水泥、透水混凝土增强剂、色粉及水构成，面层喷涂有罩面剂(保护剂，封闭剂)以防止高温暴晒腐蚀，透水混凝土面层下部的基层由石子、水泥、透水混凝土增强剂及水构成，厚度根据实地情况考量设计而定；透水混凝土具有的孔隙能够在暴雨情况下使雨水迅速下渗，减少水流在坡体表面的流动，避免洪峰雨水溢满框格导致土壤被冲刷流走，同时透水混凝土能够有效防止雨后水聚积在格子梁框架底部，导致该处绿化土壤层长时间积水无法排出而造成的植物烂根现象；并且使雨水可以从上到下纵向排水，缓解了格子梁框架横向排水压力，一定程度上降低了底部土壤的横向冲刷程度。进一步的，透水混凝土有利于相邻格子梁框架间水、气、养分、微生物等的相互交换，使整个防护装置系统成为一个真正的可循环生态系统。

格子梁框架内部铺设有植草砖，植草砖可根据实际需求及美感设计选择米字型、矩形、8字形等进行不同颜色及形状的拼接铺设，亦可根据需要将不同标志及告知内容合理嵌入至植草砖当中；植草砖优选厚度大于50mm，植草砖中空部分用来植草灌，植草灌的种类可根据当地气候环境选择；植草砖下铺设有绿色土壤层、找平层，施工时首先清理原坡面并压实碾平，铺设20mm-50mm水泥砂浆找平层，找平层上铺设一层土工布，土工布上部覆盖基层绿色土壤厚度大于200mm，将植草砖铺设在绿色土壤之上，植入草籽并最后撒上一些土使基层与植草砖顶端等高，再进行定期养护即可。

生态多孔纤维棉由玄武岩、白云石等自然生态类原材料制作而成，具有孔隙度大、容重小、吸水率高等特点，兼具吸水、保水、排水等功能。生态多孔纤维棉沿格子梁框架内壁进行横向、纵向平铺埋设，一方面，降雨期间生态多孔纤维棉可快速的吸取坡体表面下渗的雨水(包括土壤横向渗水及透水混凝土渗水)，并将雨水储存于自身当中，大大减轻整个生态防护系统的短时间洪峰排水压力，进一步的，生态多孔纤维棉中心部位设有贯通的多孔水管，多孔水管最下端排水沟出露位置处设有控制开关，控制开关平时处于打开状态，在生态多孔纤维棉自身饱水后，其吸收的多余水分会通过水管上孔洞进入管道内部，水分将顺着生态多孔纤维棉及内部水管道排出至底部排水沟内，一定程度上具有排水管的功效，缓解了暴雨期间整个系统的排水压力，有效防止了格子梁框架内水流溢满框格而造成的土壤植被被冲刷现象；另一方面，由于生态多孔纤维棉与土壤间存在含水率一致的动态平衡关系，生态多孔纤维棉极好的蓄水功效能够对绿色土壤层起到辅助浇灌的作用，尤其对于夏季经常出现的暴雨与炎热天气交替的情况，暴雨期间生态多孔纤维棉能够吸水蓄水，减轻了雨水的急剧流失和蒸发的程度，炎热天气时生态多孔纤维棉内储存的雨水能够被土壤不断再吸收，以达到两者间含水量的动态平衡，进而达到“就地储存、就地消纳”的对绿色土壤层进行自动辅助浇灌的良好效果，有利于绿色土壤层的持久绿化。生态多孔纤维棉外部均包括有一层土工布，土工布能够很好的防止雨水或浇灌水所携带的土颗粒、悬浮物等进入生态多孔纤维棉内部，影响其吸水、保水、排水效果，并具有对绿色土壤吸收的重利用雨水或浇灌水进行清洁的作用。

边坡坡顶位置处设有用于储水补水的储水箱，储水箱上设有注水孔和引水管，注水孔位于储水箱上端，引水管位于储水箱底端，引水管与生态多孔纤维棉内的水管相连接，引水管上设有控制开关，可通过打开或关闭引水管开关控制储水箱内的水流入水管内；储水箱上设有盖板密闭以保证箱内水的清洁性，盖板可设置为屋顶状，且顶端可多植藤状或下垂植物，如常青藤、胡枝子等，以使储水箱与周围环境协调；枯水期生态植物需要人工浇灌养护时，可打开引水管开关，关闭水管底端控制开关，储水箱内的水在水压力作用将自动流至水管内，经由水管上的孔洞逐渐入渗至四周生态多孔纤维棉内，待生态多孔纤维棉饱水后，水将逐渐经生态多孔纤维棉入渗至绿化土壤当中以达到浇灌养护目的。这种浇灌养护系统一方面能够对生态防护植物进行定点养护，即只需利用浇灌车向储水箱内通过注水孔定点注水即可，避免了常规洒水车浇灌养护时长期占用高速应急车道存在的安全隐患，并且一次性向储水箱内注满水通常能够满足多次浇灌需求，且浇灌养护无需另外设置压力水泵、电路等必要设施，只需打开引水管开关、关闭水管控制开关及即可进行生态植物的自动浇灌养护作业，大大节约了人力物力；另一方面，单次浇灌养护完成后每一生态多孔纤维棉均处于富水饱水状态，相比绿色土壤层来说生态多孔纤维棉的蓄水持水能力更强，能够长时间对周围绿化土壤进行自动补充水分，大大减少了浇灌养护频次。

本发明优化解决了高速公路路堑边坡生态防护存在的部分技术问题，系统能够对雨水进行吸纳、蓄渗、排放、缓释再利用，有效防止了雨水对绿色土壤及植物的冲蚀，大大提高防护系统的持水排水特性及应对恶劣气候的能力，并能够长时间对周围绿化土壤进行自动补充水分；半自动补水系统避免了常规洒水车养护植物长时间占用高速公路应急车道的安全隐患，减少了所需养护频次及水资源的浪费。本发明最大程度上促进了生态系统良性循环，提升了道路行驶视觉美感及人们出行品质，遵循了高速公路“交旅一体化”的工程设计新理念。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于：包括边坡、梁框架、植草砖、生态多孔纤维棉模块、多孔水管、储水箱；梁框架由多个嵌入在边坡岩土层内的横梁和纵梁构成，格子梁框架内部均铺设有植草砖；生态多孔纤维棉模块沿格子梁框架内部四周埋设，每一生态多孔纤维棉模块中心设有多孔水管，多孔水管在一段范围内相互连接并贯通；储水箱设在边坡坡顶处，储水箱上引水管与生态多孔纤维棉模块中的多孔水管相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于，所述横梁和纵梁均由透水混凝土浇筑而成。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于，横梁和竖梁的交叉处通过锚杆固定在坡体上。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于，多孔水管管身四周均匀布置孔洞，且最下面一级管底处设有开关控制装置。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于，储水箱还包括有引水管、注水管和注水开关；引水管分别与注水管、水管相连接，注水开关设置在引水管上。

6.根据权利要求1所述的一种高速公路路堑边坡生态防护系统，其特征在于，储水箱正下方设有检修踏步。

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