本发明涉及边坡生态防护领域，特别是涉及一种破损山体的边坡生态修复方法。
背景技术：
人类长期无序地开山采石，大片天然植被遭到破坏，山体破损形成裸露的坡面，经过长时间的侵蚀和风化，变成岩石，植物已无法于山体上生长，这样的山体称为破损山体。城市建设脚步的加快，导致建筑石材的需求量大大增加，许多城市周边原本环境优美的山体在城市建设中成为了采石场，因而大量原始山体遭到严重破坏，造成了诸如水土流失、山体滑坡、泥石流等一系列自然灾害，严重威胁到人类的生存和发展，已成为现今全球所面临的共同问题。破损山体的生态修复能够帮助改善破损山体的生态环境，避免因山体的开采带来日益严重的生态问题和环境问题，因此，寻找适合的破损山体生态修复措施迫在眉睫。
常用的破损山体生态修复技术包括人工植被、挂网喷播、植生带绿化、框格客土绿化、植生槽以及这些技术的组合。其中，挂网喷播技术是现代国际采用的新型喷播绿化方式，在日本应用十分普遍，且绿化效果较好。它是将有机质土、长效肥、粘合剂、草籽等按一定的比例组成并搅拌均匀的有基材，经过特定喷播机械喷播在挂有金属网或钢筋网的坡面上，在坡面形成一定厚度的能够让植物生长的种植基质。植被恢复后，一方面植被的根系与下面网片交织缠绕，形成具有加筋作用的固土保护层，另一方面兴旺的根系可以经过基材深化到岩体的节埋和裂缝中，能够达到固坡目的。
尽管在近十几年的工程实践中挂网喷播技术已得到了良好的应用，但在具体应用中也出现了众多问题，例如：①对于过于陡峭或坡面较为平整的岩质边坡，喷播基质难以牢固的附着在坡面上，造成基质脱落或流失的现象；②南方地区雨季较长，雨水对喷播基质冲刷严重，反而进一步加重了水土流失和面源污染；③坡面附着基材肥力供应不持久，植被易退化，不利于植被的稳定生长和植被群落的演替；④由于坡面的凹凸不平，网片与坡面难以贴合良好，影响后期坡面植物生长。
目前研究人员也对挂网喷播技术做出了众多改进措施，例如：公告号cn105178337b一种植生槽与挂网喷播组合的边坡生态防护方法，该方法将植生槽与挂网喷薄组合用于边坡的生态防护，提高了网片与坡面的贴合度，增加了边坡的稳定性，然而对于陡峭的崖壁边坡，并不宜设置混凝土砌块状的植生槽，较强的风力和雨水冲击，即可能会造成植生槽的滑动脱落，在施工完成后存在较大的安全隐患；又如公告号cn105113518b一种坡面设有槽坑的边坡生态防护基材构筑方法认为在边坡钻孔固定锚杆挂网，会对混凝土防护层产生损伤，因此该发明选择开挖坑槽，向坑槽内放置预置的混凝土框格并于框格内种植植物，该方法虽无需钻孔作业，但是开挖坑槽，对于山体的损伤将进一步加大，且不利于山体边坡的稳固，存在安全性隐患问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现今挂网喷播修复边坡应用中出现的上述问题，提出一种破损山体的边坡生态修复方法，以适用于陡峭的、坡面较为光滑平整的崖壁边坡的生态修复，对破损山体的边坡起到良好的生态修复效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种破损山体的边坡生态修复方法，所述边坡生态修复方法包括如下步骤：
a、清理破损山体的边坡，去除浮石、危石进行山体排险，并在边坡上钻孔后用锚杆将土工格栅固定在边坡上；
b、在制备大孔隙植生混凝土后，将所述大孔隙植生混凝土喷射在已固定土工格栅的边坡上形成大孔隙植生混凝土层，之后等待所述大孔隙植生混凝土层晾干并养护10～15天时间；
c、在所述大孔隙植生混凝土层上挂铁丝网并将所述铁丝网固定在锚杆上，之后制备基质材料，所述基质材料中包含草籽，并将基质材料喷射在挂有铁丝网的大孔隙植生混凝土层上，形成基质材料层；
d、1～2天后，制备小孔隙植生混凝土，并将小孔隙植生混凝土喷射在基质材料层上，形成小孔隙植生混凝土层；
e、在边坡上覆盖草帘，浇水使边坡保持湿润直至基质材料层中的草籽发芽，之后进行常规养护。
优选地，所述大孔隙植生混凝土层的喷射厚度为3～5cm，并且所述土工格栅埋于所述大孔隙植生混凝土层内。
优选地，所述土工格栅的材质为玻璃纤维，所述土工格栅为边长在70～100cm的方形网格。
优选地，所述大孔隙植生混凝土包含质量百分比为75～85％的多孔酸性火山石粗骨料、10～20％的低碱度硫铝酸盐水泥以及1～5％的水，所述多孔酸性火山石粗骨料的粒径为20～25mm。
优选地，所述大孔隙植生混凝土的制备步骤包括：
将水加入到低碱度硫铝酸盐水泥中，搅拌3～5min，然后加入多孔酸性火山石粗骨料搅拌3～5min，得到孔隙率为25～30％的大孔隙植生混凝土。
优选地，所述铁丝网铺设在所述大孔隙植生混凝土层外侧，所述基质材料层的喷射厚度为5～8cm，并且所述铁丝网埋于基质材料层内，所述铁丝网为机编铁丝网，铁丝为双纽结六边形机编镀锌铁丝，所述铁丝网的铁丝直径大于等于0.24cm，铁丝网的网孔规格为小于等于5×5cm。
优选地，所述基质材料包括质量百分比为35～45％的当地土壤、35～45％的生态清淤污泥、10～15％的农作物秸秆、2～5％的辅料，所述辅料包括保水剂、粘结剂及草籽。
优选地，所述小孔隙植生混凝土包括质量百分比为75～85％的膨胀珍珠岩粗骨料、10～20％的低碱度硫铝酸盐水泥、1～5％的水。
优选地，所述小孔隙植生混凝土层的喷射的厚度为3～5cm，所述膨胀珍珠岩粗骨料的粒径为10～15mm。
优选地，所述小孔隙植生混凝土的制备步骤包括：
将水加入到低碱度硫铝酸盐水泥中，搅拌3～5min，然后加入膨胀珍珠岩粗骨料搅拌3～5min，得到孔隙率为10～15％的小孔隙植生混凝土。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的破损山体的边坡生态修复方法构建了由大孔隙植生混凝土层、基质材料层、小孔隙植生混凝土层的组成的边坡修复结构，能够有效解决当前挂网喷播实际应用中出现的众多问题，三层结构密不可分，缺一不可，综合作用下效阻止了破损山体坡面的水土流失，对破损山体的边坡起到良好的生态修复效果，具体作用如下：
(1)大孔隙植生混凝土层的大孔隙结构十分有利于植物根系的生长，植物穿过孔隙扎根于崖壁的缝隙中或在孔隙中交织，利于达到固坡效果；此外，该层结构大幅度提高了边坡的粗糙度，后续喷射的基质材料便不会轻易滑落，有利于基质材料的固着。
(2)小孔隙植生混凝土层选用膨胀珍珠岩作为粗骨料，除了具有常规轻质、保温、隔热作用外，还因其具有强吸附性，能够净化面源污染；此外，小孔隙结构亦能防止大颗粒污染物进入植生混凝土层从而引起的孔隙堵塞的问题；
(3)大孔隙植生混凝土层与小孔隙植生混凝土层的双层植生混凝土结构，能够有效保证基质材料附着于边坡上，避免基材滑落及雨水的冲刷问题。
(4)基质材料层中添加腐熟后的生态清淤污泥，能够极大地提升基质材料中营养物质的含量，且相对普通施肥土壤能够持续为植物提供养分，解决了挂网喷播基材肥力不足引起的植被退化问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为破损山体的边坡生态修复示意图；
图2为大孔隙植生混凝土层示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种破损山体的边坡生态修复方法，如图1、图2所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。具体地，所述边坡生态修复方法包括如下步骤：
a、清理破损山体1的边坡，去除浮石、危石进行山体排险，并在边坡上钻孔后用锚杆2将土工格栅6固定在边坡上；
b、在制备大孔隙植生混凝土后，将所述大孔隙植生混凝土喷射在已固定土工格栅6的边坡上形成大孔隙植生混凝土层5，之后等待所述大孔隙植生混凝土层5晾干并养护10～15天时间；
c、在所述大孔隙植生混凝土层5上挂铁丝网7并将所述铁丝网7固定在锚杆2上，之后制备基质材料，所述基质材料中包含草籽，并将基质材料喷射在挂有铁丝网7的大孔隙植生混凝土层5上，形成基质材料层4；
d、1～2天后，制备小孔隙植生混凝土，并将小孔隙植生混凝土喷射在基质材料层4上，形成小孔隙植生混凝土层3；
e、在边坡上覆盖草帘，浇水使边坡保持湿润直至基质材料层4中的草籽发芽，之后进行常规养护。
如图1所示，本发明以破损山体1的边坡为最初层，向外依次为大孔隙植生混凝土层5、基质材料层4、小孔隙植生混凝土层3。所述大孔隙植生混凝土层5包括土工格栅6以及大孔隙植生混凝土。
本发明于边坡先铺设适宜规格的土工格栅6，然后向边坡上喷射预制大孔隙植生混凝土约3～5cm，土工格栅6位于大孔隙植生混凝土层5与边坡之间，埋于所述大孔隙植生混凝土层5内部。土工格栅6具有加筋作用，可以防止边坡岩块滑落造成危险。优选地，所述土工格栅6的材质为玻璃纤维，其具有强度大、质量轻、承载力强、抗腐蚀、防老化、使用寿命长等优点，是一种优质的加筋材料。格栅网格6为边长70cm～100cm的方形网格，根据边坡地形设置钻孔位置，由锚杆2固定在边坡上，尽量贴近坡面。
优选地，所述大孔隙植生混凝土包含质量百分比为75～85％的多孔酸性火山石粗骨料、10～20％的低碱度硫铝酸盐水泥以及1～5％的水。选用粒径为20～25mm的多孔酸性火山石为粗骨料，其质地坚硬，孔隙度大，能够为植物根系提供附着的孔隙，比重很轻，能够有效抑制因粗骨料过重导致的植生混凝土滑落问题。此外选用低碱度的硫铝酸盐水泥，能够有效减少混凝土层碱性物质对植物的影响。
优选地，所述大孔隙植生混凝土的制备步骤包括：
将水加入到低碱度硫铝酸盐水泥中，搅拌3～5min，然后加入多孔酸性火山石粗骨料搅拌3～5min，得到孔隙率为25～30％的大孔隙植生混凝土。
如图2所示，所述铁丝网7铺设在所述大孔隙植生混凝土层5外侧，后向铺设了铁丝网7的大孔隙植生混凝土层5上喷射基质材料，所述基质材料层4的喷射厚度为5～8cm，铁丝网7埋于基质材料内部。所述铁丝网7选用机编铁丝网，铁丝为双纽结六边形机编镀锌铁丝，铁丝直径大于等于0.24cm，铁丝网目规格为小于等于5×5cm。
基质材料由当地土壤、生态清淤污泥、农作物秸秆、辅料构成，所述辅料包括保水剂、粘结剂及草籽。在基质材料中，当地土壤、生态清淤污泥、农作物秸秆以及辅料的组分质量百分比配方依次为：35％～45％、35％～45％、10～15％、2～5％。
此处所选用的生态清淤污泥为仅有氮磷营养盐污染的河流湖泊底泥经生态清淤并腐熟后得到的污泥，当然腐熟后的污泥使用前应检测其重金属、寄生虫、细菌、病毒等含量均应低于标准(gb/t23486—2009《城镇
污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》)的限值。生态清淤污泥用于植物基质材料，其中富含有大量的有机质、氮、磷肥料，能够极大的提升基质材料的营养物质含量，且相对普通施肥土壤而言能够持续为植物提供养分，能有效解决坡面基材肥力供应不持久的问题。
所述农作物秸秆需经过粉碎加工，从而提高基质材料中有机质的含量，同时增加了基质材料的孔隙度和交织互联性；保水剂可选用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾等，使得基质材料具有保湿性能，有利于植物的生长；粘结剂可选用常用的水溶型土壤粘结剂，是一种高分子聚合而成的水溶性有机土壤调理剂；草籽可选择当地可越冬草种，常见的如百慕大、黑麦草。
优选地，所述小孔隙植生混凝土层3的喷射的厚度为3～5cm。所述小孔隙植生混凝土包括质量百分比为75～85％的膨胀珍珠岩粗骨料、10～20％的低碱度硫铝酸盐水泥、1～5％的水。
所述膨胀珍珠岩粗骨料的粒径为10～15mm，膨胀珍珠岩作为本层的粗骨料。珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，是一种轻质的粗骨料，选用其作为植生混凝土的粗骨料，能够有效抑制因粗骨料过重导致的植生混凝土滑落问题。此外选以珍珠岩为粗骨料的植生混凝土还具有保温、隔热的性能，透水性、透气性也十分良好，有利于下层基质材料层中草籽的生长；珍珠岩还具有良好的吸附性能，能够大大提升边坡面源污染的净化能力。
优选地，所述小孔隙植生混凝土的制备步骤包括：将水加入到低碱度硫铝酸盐水泥中，搅拌3～5min，然后加入膨胀珍珠岩粗骨料搅拌3～5min，得到孔隙率为10～15％的小孔隙植生混凝土。
一般的挂网喷播适合于坡面较缓、不平整且有一定厚度土层的坡面，本发明的破损山体的边坡生态修复方法构建了由大孔隙植生混凝土层、基质材料层、小孔隙植生混凝土层的组成的边坡修复结构，能够有效解决当前挂网喷播实际应用中出现的众多问题，三层结构密不可分、缺一不可，综合作用下效阻止了破损山体坡面的水土流失，对破损山体的边坡起到良好的生态修复效果。具体作用如下：
(1)大孔隙植生混凝土层的大孔隙结构十分有利于植物根系的生长，植物穿过孔隙扎根于崖壁的缝隙中或在孔隙中交织，利于达到固坡效果；此外，该层结构大幅度提高了边坡的粗糙度，后续喷射的基质材料便不会轻易滑落，有利于基质材料的固着。
(2)小孔隙植生混凝土层选用膨胀珍珠岩作为粗骨料，除了具有常规轻质、保温、隔热作用外，还因其具有强吸附性，能够净化面源污染；此外，小孔隙结构亦能防止大颗粒污染物进入植生混凝土层从而引起的孔隙堵塞的问题；
(3)大孔隙植生混凝土层与小孔隙植生混凝土层的双层植生混凝土结构，能够有效保证基质材料附着于边坡上，避免基材滑落及雨水的冲刷问题。
(4)基质材料层中添加腐熟后的生态清淤污泥，能够极大地提升基质材料中营养物质的含量，且相对普通施肥土壤能够持续为植物提供养分，解决了挂网喷播基材肥力不足引起的植被退化问题。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
技术特征：
技术总结
本发明涉及一种破损山体的边坡生态修复方法，通过构建由大孔隙植生混凝土层、基质材料层、小孔隙植生混凝土层的组成的边坡修复结构，能够对陡峭且坡面较为光滑平整的崖壁边坡进行生态修复。喷射过大孔隙植生混凝土层的边坡，表面粗糙度大幅度增加，后续喷射的基质材料不会轻易滑落，且基质材料外层再喷射小孔隙植生混凝土，双层植生混凝土结构更能够有效保证基质材料附着于边坡上，避免滑落及雨水的冲刷。此外，大孔隙植生混凝土层的大孔隙结构十分有利于植物根系的生长，小孔隙植生混凝土层能够净化面源污染，基质材料中添加腐熟后的生态清淤污泥，解决了肥力不足引起的植被退化问题。
技术研发人员：崔晨晨;樊蓓莉;夏博;赵晓红
受保护的技术使用者：北京东方园林环境股份有限公司
技术研发日：2017.12.27
技术公布日：2018.05.15
声明：
“破损山体的边坡生态修复方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京东方园林环境股份有限公司
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2024年11月16日 ~ 18日 
