三维植被网在边坡防护中的应用毕业论文Word文件下载.docx
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九、公路边坡喷播植草施工工艺说明………………………………12
十、经济效益和社会效益……………………………………………19
十一、工程实例………………………………………………………19
参考文献………………………………………………………………20
三维植被网在边坡防护中的应用
摘要:
三维植被网护坡技术综合土工网和植被护坡的优点,可有效地解决岩质边坡、高陡边坡防护问题。
应用实例表明,三维植被网护坡对边坡的稳定极为有利,防护效果非常好。
近年来出现的三维植被网护坡技术不仅显著提高了边坡的整体和局部稳定性,而且还有利于边坡植被的生长,同时工程造价也较低,符合边坡工程的发展方向,在我国水土保持中有很大的应用价值。
关键词:
材料三维植被网垫边坡防护
一、三维植被网护坡的概念
三维植被网护坡是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。
根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物。
通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。
三维植被网垫是以热塑性树脂为原料,经挤出、拉伸等工序形成相互缠绕,并在接点上相互熔合,底部为高模量基础层的三维立体结构网垫。
其基础层由两层经双向拉伸处理后得到的均匀的方形网格组成,拉伸后的方形网格质轻、丝细且均匀,具有很好的适应坡面变化的贴伏性能;
三维植被网垫的上部为“网包”层,上下两层结构的复合即形成三维植被网垫。
在土木工程、港口工程、水利工程等领域,对于防止边坡冲刷,提高边坡的稳定性方面,三维植被网垫发挥着极其重要的作用。
二、三维植被网的护坡机理
2.1“网包”的固土作用
三维植被网垫表面有波浪起伏的网包,对覆盖于网垫上的表土有很好的加固作用,并可提高需植草防护的边坡坡度。
2.2
“网包”的消能作用
由于“网包”的作用,能降低雨滴的冲击能量,通过网包的阻挡减缓雨水的流速,从而有效地防止地表水冲刷坡面。
2.3固定草籽的作用
草籽及部分土壤能均匀地被固定在坡面上,可减少雨水的冲蚀。
2.4浅层加筋作用
三维植被网垫在表土中起着加筋的作用,可有效地防止表土的滑移。
2.5
网络作用
对草的根部系统进行加强,使之形成一个相互咬合的网络覆盖层,增加防冲刷能力。
2.6
保温作用
三维植被网垫具有优异的“保温”作用,在夏季可使植物根部的微观环境温度比外部环境温度低3~50°
C,在冬季则正好高3~50°
C,促进植被均匀生长。
三、三维植被网护坡的作用
三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点,起到了复合护坡的作用。
边坡的植被覆盖率达到30%以上时,能承受小雨的冲刷,覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。
待植物生长茂盛时,能抵抗冲刷的径流流速达6m/s,为一般草皮的2倍多。
土工网的存在,对减少边坡土壤的水分蒸发,增加入渗量有良好的作用。
同时,由于土工网材料为黑色的聚乙烯,具有吸热保温的作用,可促进种子发芽,有利于植物生长。
表现在以下几个方面:
1、使边坡具有较大的稳定性,实施三维网植草后,草根生长与三维网形成地面网系,有效防止地表径流冲刷,而根系深入原状坡面深层,使坡面土层与三维网及草坪共同组成坡面防护体系,对坡面的稳定起到重要的作用。
2、创造一个绿意浓郁的边坡生态环境,改善高速公路的景观,符合现行环境要求。
3、工艺简单,操作方便、施工速度快。
4、经济可行。
我们根据在其它高速公路实施的三维网植草工程,对三维植被网植草防护与拱架防护及护面墙防护的经济对比分析。
分析结果:
三维网植草的造价约为拱骨架的1/2,防护墙的1/3(按30cm厚计)。
四、土工三维植被网特点:
在草皮没有长成之前可使路堤免遭风雨的侵蚀。
可以保持草籽均匀的分布在坡面上,免受风吹雨淋而散失。
网垫能大量吸收热能、增强地温、促进草籽发芽、延长植物的生长期。
植物生长起来形成的复合保护层可经受高水位、大流速的水流冲刷。
可代替混凝土、沥青、块石等坡面材料,主要用于公路、铁路、河道、堤坝等坡面保护。
可总结为以下几点:
1、由于网包的作用,能降低雨滴的冲击能量,并通过网包阻挡坡面雨水的流速,从而有效地抵御雨水的冲刷。
2、网包中的充填物(土颗粒、营养土及草籽等)能被很好的固定,这样在雨水的冲蚀作用下就会减少流失。
3、在边坡表层土中起着加筋加固作用,从而有效地防止了表面土层的滑移。
4、三维植被网能有助于植被的均匀生长,植被的根系很容易在坡面土层中生长固定。
5、三维植被网能做成草毯进行异地移植,能解决需快速防护工程的植被要求。
五、三维植被网垫边坡防护技术三要素
三维植被网垫、草种以及养护称为该植草防护三要素,这是经过正反两方面的经验教训总结而得出的植草防护新技术的最重要的核心内容。
1
、网垫
根据工程的实际情况,首先,必须选择品质优良的三维植被网垫,使其具有与坡面良好的贴伏性、柔软性以及网包焊点的牢固性,使其能真正发挥“三维立体”的防护作用;
而不恰当的选择将导致防护工程的效果大打折扣。
2
、草种
草种的选择应因地制宜,结合当地土壤、气候特性,优先选择适合当地自然生长条件的、发芽率高的草种,其中发芽率是一个重要的决定性因素。
如草种发芽率低,即使养护手段再先进,养护制度再严格,养护工人的责任心再高,也避免不了防护工程的失败。
因为养护等一系列外部因素必须通过内因——发芽率高的草种起作用。
3、
养护
有了前面两大要素的正确选择,再加上适当的养护措施,则整个防护工程就会达到应有的防护效果。
养护的具体内容根据不同的植草时间可包括许多方面,如浇水养生,覆盖塑料薄膜或稻草保温、保湿,施药防虫以及草坪修剪等。
六、施工原材料
1、三维网
①质量要求
A、三维网为三层式土工网垫,型号EM3,网厚12mm。
卷长50米,宽辐2米。
B、选用的三维网必须是新材料,严禁使用重复使用过的产品。
②供应来源
选择的三维网生产厂家,应进行检查和测试。
若材料来源不能达到均匀、一致,不能满足工程的要求时,或三维网质量在任何时候不符合要求时可随时选用其它厂家生产的三维网。
2、锚钉
选用优质ф6mm的钢筋和8#铁钉做成U型,禁止使用已严重腐蚀的钢筋和铁丝做为原材料。
3、纸浆纤维
用量:
150g/m2,一般称它为内履材料或填充料,通过机械搅拌把水和草种子混合在一起,能使种子均匀地分布在坡面上,为包裹的草种上均匀地提供萌芽所需的水分。
4、肥料
提高坡面土壤的肥力,为草种子萌发和幼苗生长提供所需养分。
A、复合肥,一般使用进口复合肥N:
P:
K=15:
15:
15;
B、堆沤土杂肥,一般采用米糠或蔗渣与鸡粪进行混合堆沤制三个月以上,其肥力持久,疏松土壤,保证土壤水份。
5、土壤改良剂(土壤固着剂)
它具有吸水、粘结、改良土壤的功能,是液压喷播绿化的重要材料之一,它的作用有三:
其一溶于水后与种子、化肥和纸浆纤维等一起通过机械搅拌后形成米湖状的悬浮液,通过喷枪喷洒在土壤中后与土壤粒子一起形成有机胶体,表面形成薄膜状,紧密覆盖于土壤表面上,通过物理和化学腱结的方式,使种子牢固地粘着土壤面;
其二它具有很强的保水性,能把比自身数百倍的水,吸收保持住,防止其过快的蒸发,慢慢释放供种子吸收;
其三,它还具较强的改良土壤结构的功能,降低土壤容重,增加土壤通透性,增强土壤团粒结构,为此,它是一种在喷播技术上不可缺少也不能代替的重要材料。
6、选用的草种须根系发达、粗生、耐热、耐寒、耐贫瘠、抗干旱等,须具有生长迅速、植株低矮、形成的景观优美、自然等特点。
七、快速防护措施
1、当工期与植被培植期发生矛盾,在工程刚竣工即进入暴雨季节时,需采取“加筋草皮”对工程进行快速防护,以便竣工后即可得到全面覆盖的防冲刷植被。
“加筋草皮”采用三维植被网在草坪种植场或工地附近的空地上预先培植好草皮,成坪后即可整卷或分块卷起,然后铺设至需防护的边坡上。
采用“加筋草皮”进行快速防护,应注意提前施工植草,铺设加筋草皮时应使其紧贴坡面,并浇水养护。
“加筋草皮”的主要优点是防护速度快,防护效果好,施工方便,对于陡坡更适宜采取此种技术防护。
2、在难以治理的干旱地区,可使用土壤凝结剂,把选择好的适合的草籽,经过特殊处理后,与土壤凝结剂拌和喷洒(也可以先播草籽,而后再施用土壤凝结剂)。
经土壤凝结剂处理后的坡面,草籽和土壤不会因风吹雨淋而流失,同时凝结剂又降低了土壤中水分的蒸发,在一定程度上保证了草籽的水分供应,大大提高草籽的成活率。
八、施工工艺
1、工艺流程
边坡整理成型→细平整→挂网→固定→覆土→播种→再覆土→覆盖纤维布或稻草、秸杆→浇水养护→后期管理。
2、施工技术方案
1)边坡场地处理:
a、填方边坡
在修整后的坡面上进行场地处理,首先清除石头、杂草、垃圾等杂物然后平整坡面、使坡面流畅、并要适当人工夯实。
不要出现边坡凹凸不平、松垮现象。
b、挖方边坡
在修整后的坡面上进行场地处理,对表面光滑的坡面进行刮花处理;
对于土质较松软的坡面采用适当人工坑实,对于凹陷处采用人工垫土修平,不要出现坡面凹凸不平、松垮现象。
2)挂网:
三维网(EM3)在坡顶延伸50cm埋入截水沟或土中,然后自上而下平铺到坡肩,网与网间平搭,网紧贴坡面,无褶折和悬空现象。
3)固定:
选用Ф6mm钢筋和8#铁丝做成的U型钉进行固定,在坡顶、搭接处采用主锚钉固定。
坡面其余部分采用辅锚钉固定。
坡顶锚钉间距为70cm,坡面锚钉间距为100cm。
锚钉规格:
主锚钉为(Ф6mm钢筋)
U型钢钉长20~30cm,宽10cm,辅锚钉为(Ф8#铁丝)
U型铁钉长15~20cm,宽5cm,固定时,钉与网紧贴坡面。
主轴钉选用Ф8mm钢筋做成的U型钢钉,辅锚钉选用Ф6mm的U型钢钉,在坡顶、搭接处采用主锚钉固定,坡面其余部分采用辅锚钉固定。
坡顶锚钉间距50cm,坡面锚钉间距100cm。
主锚钉为(Ф8mm钢筋)U型钢钉长20~30mm,宽10cm;
辅锚钉为(Ф6mm钢筋)U型钢钉长15~20mm,宽5cm。
固定时,网要拉紧,钉与网紧贴坡面。
4)回填土:
三维网固定后,采用干土施工法进行回填土,把粘性土、复合肥或沤制肥充分搅拌均匀,并分2~3次人工抛洒在边坡坡面上,第一次抛洒的厚度控制在3~5cm为适,第二次抛洒厚度1~2cm,回填厚度直至覆盖网包(指自然沉降后)。
每次抛洒完毕后,在抛洒土壤层的表面机械洒水,机械洒水时,水柱要分散,洒水量不能太多,以免造成新回填土流失,目的使回填的干土层自然沉降,并要进行适度夯实,防止局部新回填土层与三维网脱离。
要求填土后的坡面平整,无网包外露。
所选用的粘性土应颗粒均称,显粉末状,无石块与其他杂物存在,肥料可采用进口复合肥(N:
K=15:
15)或堆沤基肥,用肥量:
20g/m2。
采用干土施工法具有施工操作简单,对路面不会造成污染等优点。
网固定后,将由粘性土壤,堆沤米糠或腐殖土、进口复合肥、粘接剂、水泥组成的有机土壤充分混合并利用搅拌机充分搅拌,有机土壤成分的重量配比为粘性土壤:
堆沤米糠或腐殖土:
复合肥:
水泥=10:
1.5:
0.003:
0.3,粘接剂用量为1~2g/
m2。
准备工作完成后,利用喷射机将混合均匀的有机土壤喷射于固定的三维网坡面上,喷射时,水的用量是通过在喷枪上的开关进行人工控制的,用水量不宜多亦不宜少应适中,从而避免出现溢流和散落现象。
喷射应尽可能从正面进行,凹凸及死角部分应喷射充分,喷射的平均厚度为2.5~3.0cm,保证形成的新土层全面覆盖三维植被网,不得出现网包外露现象。
采用机械喷射土壤(亦称客土吹附)法是用先进的机械设备代替人工回填土,具有从根本上解决回填土层的悬空问题及施工对边坡立地条件要求较低的优点。
5)、播撒草籽。
要求如下:
a.根据气候、土质、含水量等因素,选择易于成活、枝叶茂盛、根系发达、茎低矮、多年生、便于养护和经济的草籽种类。
b.撒播草籽应在无风,气温15度以上的天气进行,避免干燥的风季和暴雨季播种。
为使草籽均匀分布,草籽应掺加细砂或细土,搅拌均匀后播撒。
c、喷播草籽,将采用目前国内一项科技含量较高的先进种植技术--液压喷播绿化技术,其原理及操作方法是应用机械动力,液压传送,将附有促种子萌发小苗木生长的种子附着剂、纸纤维、复合肥、保湿剂、草种子和一定量的清水,溶于喷播机内经过机械充分搅拌,形成均匀的混合液,而通过高压泵的作用,将混合液高速均匀喷射到已处理好的坡面上,附着在地表与土壤种子形成一个有机整体,其集生物能、化学能、机械能于一体,具有效率高、成本低,劳动强度小,成坪快的优点。
d、草种配比
根据边坡的自然条件、立地条件、土壤类型等客观因素科学地进行草种配比,使其能在边坡坡面上良好生长,形成“自然、优美”的景观。
使用的具体品种及用量视现场而定。
6)、再覆土。
撒播草籽后,网上面再均匀覆盖一薄层土,并适当拍实,使边坡表面平整,并保证使土盖住草籽。
网上覆上总XX约为2cm
左右。
7)、覆盖纤维布或稻草、秸杆。
为了让草籽尽快发芽,边坡上面应考虑采用纤维布或稻草、秸杆等进行覆熏,使土壤保持湿润和适宜草籽生长的温度。
根据施工期间气候情况及边坡的坡度,来确定在喷播表面层盖单层或多层无纺布,以减少因强降水量造成对种子的冲涮,同时也减少边坡表面水分的蒸发,从而进一步改善种子的发芽、生长环境。
8)、浇水养护。
种植草籽后应适时进行洒水施肥,清除杂草等养护管理,直到草籽成活并覆盖坡面。
浇水时最好采用雾状喷施,防止形成径流,以免造成草籽分布不均匀而影响覆盖率和美观。
注意以下几点:
a、苗期注意浇水,确保种子发芽、生长所需的水份;
b、适时揭开无纺布,保证草苗生长正常;
c、适当施肥,一般使用进口复合肥,为草坪生长提供所需养分;
d、定时针对性地喷洒农药,定期清除杂草,保证草坪健康生长;
e、成坪后的草坪覆盖率达到95%以上,一片葱绿、无病虫害。
10)、养护期加强管理。
应有效地养护所有种植面上的植物,直到养护期终止。
九、公路边坡喷播植草施工工艺说明
1、平面的约20万平方米
2、挖方斜面(斜面土质为强分化石)约4万平方米。
3.填方斜面(土含碎石)约1.2万平方米。
一:
岩石边坡喷播植草施工工艺
坡面为岩石坡面(混凝土坡面),坡面稳定,坡面岩石纹理发育完好或微风化,坡比1:
1~1:
0.3。
1、草种选择
草种混配配方:
禾木科狗芽根20%,百喜草15%,高羊茅60%。
禾木科狗芽根,多年生草本植物,属暖季型草坪。
该草具有匍匐茎和根状茎,繁殖快,生长势强,易在短期内形成草坪,叶片细长,需要较多的肥料和水份,耐低矮修剪,适应性强,耐盐碱、耐践踏,养护管理较粗放。
百喜草:
丛生,叶细长,根系非常发达,深达90㎝,抗寒、抗旱性极强。
高羊茅草:
冷季型草,丛生,—5℃的低温能安全过冬,建植速度快,抗病虫能力强,能够迅速覆盖坡面,为其它植物生长提供良好的环境。
2灌木种子选择
灌木种子混配配方:
银合欢2%,红花木兰1%,猪尿豆2%。
银合欢是常绿小灌木,枝叶细密,轮廓优美,原产台湾和菲律宾地区,以适应力强,生长迅速见称,在干旱及贫瘠的土地上也能生长,是本地植林常用树种之一。
其树冠紧密,能抑制林下杂草生长,火灾后复原能力强,在山野往往构成一道有效的防火带。
适宜在年降水量大于650毫米地区种植。
建植后非常抗旱,由于根系能够深入到土壤深层,因此抗旱能力非常强。
是最优秀的水土保持的植物之一。
红花木兰:
常绿小灌木,原产印度
斯里兰卡
大洋州,株高3-5米偶数羽状复叶,小叶7-9对,卵形,叶柄局腺体:
全年均能开花,但以4-12月为盛期,总状伞房花序,花冠鲜黄色,荚果扁平
猪尿豆:
是一年生直立草本豆科植物,喜温暖湿润气候,耐酸性较强,也较耐旱耐瘠,不耐盐,不耐渍,在排水良好的新垦红壤坡地上可以良好生长。
可作茶园、桑园和果园间作绿肥。
猪屎豆是多年生直立草本豆科植物,是我国南方旱地优良绿肥作物。
猪屎豆喜温暖湿润气候,耐酸性较强,也较耐旱耐瘠,不耐盐,不耐渍,在排水良好的新垦红壤坡地上可以良好生长。
现多用于高速公路护坡灌木。
3、施工流程
a.边坡处理:
将边坡上杂石碎物清理干净,将低洼处回填夯实平整,确保坡面平顺。
b:
植筋:
将0.6mm镙纹钢3m距离用煸击钻冲入岩层固定形成牵固网架起到固压三维网土层
c:
铺设铁丝网:
⑴铺设
将铁丝网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结合。
⑵预埋
铁丝网铺于坡顶时需延伸20~30cm,埋于土中并压实。
⑶锚固
将铁丝网自下而上用ф6mm以上的U型钢筋将三维网固定,U型钢筋长约15~30cm
d.铺设三层式三维网:
将三层式三维植被网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结合。
三维网铺于坡顶时需延伸40~80cm,埋于土中并压实。
将三维网自下而上用ф6mm以上的U型钢筋将三维网固定,U型钢筋长约15~30cm,宽约8mm,U型钢筋间距约1.5~2.5m,中间用8﹟U型铁钉或竹钉进行辅助固定。
⑷覆土
三维植被网铺设完毕,将泥土均匀覆盖于三维植被网上,将网包覆盖住,直至不出现空包,确保三维植被网上泥土厚度不小于12mm。
然后将肥料、生长素、粘固剂按一定比例混合均匀,施洒于表层。
肥料为氮:
磷:
钾=15:
15或氮:
钾=10:
8:
7的复合肥及含N有机质,肥量约为30~50g/㎡。
e.喷播
覆土回填完毕,进行液压喷播,即将草籽(按每平方25克左右喷播)和促使其生长的附着剂、木纤维、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例混合搅拌,形成均匀混合液,通过液压喷播机均匀喷洒于坡面上。
f.覆盖
喷播植草施工完成之后,在边坡表面覆盖无纺布,以保持坡面水分并减少降雨对种子的冲刷,促使种子生长。
若温度太高,则无需覆盖,以免病虫害的发生。
g:
挖沟排水:
覆盖无纺布后在播植区域顶部挖排水沟防止大雨冲淋草地
二:
陡坡喷播植草施工工艺
坡面为硬泥土坡面坡面稳定,坡面完好,坡比1:
0。
8~1:
该草具有匍匐茎和根状茎,
繁殖快,生长势强,易在短期内形成草坪,叶片细长,需要较多的肥料和水份,耐低矮修剪,适应性强,耐盐碱、耐践踏,养护管理较粗放。
2:
灌木种子选择
银合欢常绿小灌木,枝叶细密,轮廓优美,原产台湾和菲律宾地区,以适应力强,生长迅速见称,在干旱及贫瘠的土地上也能生长,是本地植林常用树种之一。
大洋州,株高3-5米偶数羽状复叶,小叶
7-9对,卵形,叶柄局腺体:
3、施工流程
a.边坡处理
b.铺设三层式三维网
将三维植被网沿坡面由上至下铺于坡面上,网与坡面之间保持平顺结合。
c.喷播
铺设三层式三维网完毕,进行液压喷播,即将草籽(按每平方25克左右喷播)和促使其生长的附着剂、木纤维、肥料、生长素、保湿剂及水按一定比例混合搅拌,形成均匀混合液,通过液压喷播机均匀喷洒于坡面上。
d.覆盖
e:
三:
斜坡喷播植草施工工艺
坡面为斜坡泥土面(防护坡),坡面稳定,防护坡完好,坡比1:
0.5~1:
0.15。
银合欢
2%,多花木兰
1%,猪尿豆2%。
银合欢常绿小灌木,枝叶细密,轮廓优美,原产台湾和菲律宾地区,以适应力强,
生长迅速见称,在干旱及贫瘠的土地上也能生长,是本地植林常用树种之一。
其树冠紧密,能抑