一种弃渣场柔性生态排水结构及其施工方法

本发明涉及边坡排水工程，具体涉及一种弃渣场柔性生态排水结构及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国大量隧道、水电等工程的建设，在建设过程中产生了大量的土石料等固体废弃物，多采用修建弃渣场的方法进行直接弃置。在弃渣场建设过程中，治坡先治水是十分重要的治理原则，水是诱发斜/边坡失稳的重要因素之一。因此，地表截排水设施是重要的坡面排水结构。弃渣场属于人工堆填边坡，受限于弃渣的不均匀性，极易产生不均匀沉降。然而，传统排水沟多采用混凝土或浆砌片石材料，属于刚性结构，与坡体协调变形的能力较差，边坡的局部变形难以承受。一旦堆填体发生不均匀沉降，则会导致截排水沟拉裂破坏，丧失排水能力。地表径流渗入坡体内部，降低斜坡整体稳定性，发生滑坡等地质灾害的风险增加。除此之外，大量圬工结构的使用对环境造成不可避免的破坏，生态排水沟是当今及未来的发展趋势。

2、因此，一种既能实现良性循环排水又不造成植被破坏、水土流失且具有自身稳固作用的排水沟是未来柔性排水沟所亟需的。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种弃渣场柔性生态排水结构及其施工方法，具有良好的变形协调能力，可用于弃渣场边坡在表土缺乏条件下的沟道绿化，提高整体协调性，解决了上述背景技术中提到的传统刚性排水沟协调能力较差和传统柔性排水沟无沟内植被缺少自身加固作用的技术问题；还解决了现有技术中传统圬工结构在不均匀沉降下破损折断，导致水体无法正常排出，致使排水系统失效的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种弃渣场柔性生态排水结构，所述弃渣场柔性生态排水结构包括：排水沟本体，排水沟本体由内向外依次铺设有阻渗层和土工格室层，土工格室层内部由内向外依次填充有排水层、植生层和结皮层；所述排水沟断面形状为梯形。

3、优选的，所述阻渗层由多张防渗土工膜沿排水沟沟长方向相互搭接，相邻防渗土工膜之间采用土工膜胶进行粘接，防渗土工膜上部采用u型钩与周边土体进行固定，插入深度大于15cm。

4、优选的，所述防渗土工膜单位面积质量为250～600g/m2。

5、优选的，所述土工格室层由多组土工格室沿排水沟沟长方向铺设组成，每组土工格室充分张开并在土工格室顶部每格采用u型钩固定在排水沟侧壁，插入深度大于15cm，相邻土工格室之间采用铆钉连接；所述土工格室高度为15～25cm.

6、优选的，所述排水层由粗砂构成，为渣土过筛1cm，填入每个土工格室内，厚度为2～5cm。

7、优选的，所述植生层和结皮层由改良渣土和糯米基生态材料组成，所述改良渣土由筛分渣土、表土、秸秆纤维、缓释肥和微生物菌肥混合而成；所述糯米基生态材料由糯米粉和水在80～90℃的温度下预糊化60～90分钟而成。

8、优选的，所述植生层的厚度为10～25cm，植生层中改良渣土和糯米基生态材料的质量比为100:1.5～2.2；改良渣土中筛分渣土和表土的质量比为100:11.1～42.8，筛分渣土、表土质量之和与缓释肥的质量比为100:1～2；筛分渣土、表土质量之和与秸秆纤维质量比为100:1.5～2.5；筛分渣土、表土质量之和与微生物菌肥质量比为100:0.05～0.15；所述糯米基生态材料中的含水率为28～45wt％；

9、优选的，所述结皮层的厚度为1～5cm，所述结皮层还包括草种，草种为禾本科草本植物种子和豆科草本植物种子中的一种或多种。

10、另一方面，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种弃渣场柔性生态排水结构的施工方法，包括如下步骤：

11、s1、开挖排水沟，清除沟内碎石杂物并压实整平，确保沟道平顺；

12、s2、铺设阻渗层，基于沟道尺寸裁剪防渗土工膜，由多张防渗土工膜沿排水沟沟长方向相互搭接，相邻防渗土工膜之间采用土工膜胶进行粘接，铺设阻渗层与沟道吻合平整，无突起褶皱。阻渗层与周边土体通过u型钩进行连接，插入土体深度大于15cm；

13、s3、铺设土工格室层，土工格室层由多组土工格室沿排水沟沟长方向自上而下铺设组成，相邻土工格室之间采用铆钉连接，在充分张开后通过u型钩在顶部每格固定，插入土体深度大于15cm；

14、s4、在土工格室内填充排水层，厚度为2～5cm；

15、s5、在土工格室内排水层上部填充植生层，植生层土壤的含水率为22～38wt％，填充至土工格室内壁高度的90％；

16、s6、在土工格室内植生层抹面结皮层；

17、s7、对构筑的柔性排水结构进行养护。

18、优选的，在步骤s7中，所述对柔性排水结构进行养护，包括以下步骤：

19、s71、采用绿化无纺布对结皮层进行遮盖，并在柔性排水结构构筑完成后的第一个月内每3～5天对结皮层喷水浇灌一次；

20、s72、待结皮层的植被苗生长至3～5cm高时揭开无纺布，然后每5～10天对结皮层喷水浇灌一次。

21、本发明的有益效果是：

22、1)本发明提出的新型排水结构能够有效解决弃渣场边坡不均匀沉降的问题，其中排水沟底铺设的防渗土工膜可有效阻止水体下渗，提高斜坡整体稳定性。土工格室结构能适应地基不均匀沉降，在发生变形后不会开裂，并且土工格室可以约束排水沟两翼内土体的稳定性，增强结构完整性和稳定性。在土工格室内部采用土壤重构技术，内部以排水层+植生层+结皮层的重构方式，排水层可将植生层内多余水分排出土体内部，为植物生长提供良好的水分环境。植生层则是充分利用弃渣细颗粒物质，为植物生长提供水分及养分等条件，十分适用于表土匮乏的弃渣场。结皮层内部拌合草籽，植被的生长能增强排水沟的耐久性，沟内、沟顶具有植被还可起到绿化美观和固土护坡的作用，降低水土流失。

23、2)本发明提出的新型排水结构，既保证了截排水沟的排导效果，又解决了传统圬工结构难以抵抗不均匀沉降的问题，提高了弃渣场边坡的稳定性，且形成以草本为主植物群落，为弃渣场周边景观的完整性和自然性提供保证，使得与弃渣场周边环境高度融合，适用于大规模推广应用。

技术特征：

1.一种弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于，所述弃渣场柔性生态排水结构包括：排水沟本体，排水沟本体由内向外依次铺设有阻渗层(1)和土工格室层(3)，土工格室层(3)内部由内向外依次填充有排水层(4)、植生层(5)和结皮层(6)；所述排水沟断面形状为梯形。

2.根据权利要求1所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述阻渗层(1)由多张防渗土工膜沿排水沟沟长方向相互搭接，相邻防渗土工膜之间采用土工膜胶进行粘接，防渗土工膜上部采用u型钩(2)与周边土体进行固定，插入深度大于15cm。

3.根据权利要求2所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述防渗土工膜单位面积质量为250～600g/m2。

4.根据权利要求1所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述土工格室层(3)由多组土工格室沿排水沟沟长方向铺设组成，每组土工格室充分张开并在土工格室顶部每格采用u型钩固定在排水沟侧壁，插入深度大于15cm，相邻土工格室之间采用铆钉连接；所述土工格室高度为15～25cm。

5.根据权利要求1所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述排水层(4)由粗砂构成，为渣土过筛1cm，填入每个土工格室内，厚度为2～5cm。

6.根据权利要求1所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述植生层(5)和结皮层(6)由改良渣土和糯米基生态材料组成，所述改良渣土由筛分渣土、表土、秸秆纤维、缓释肥和微生物菌肥混合而成；所述糯米基生态材料由糯米粉和水在80～90℃的温度下预糊化60～90分钟而成。

7.根据权利要求6所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述植生层(5)的厚度为10～25cm，植生层(5)中改良渣土和糯米基生态材料的质量比为100:1.5～2.2；改良渣土中筛分渣土和表土的质量比为100:11.1～42.8，筛分渣土、表土质量之和与缓释肥的质量比为100:1～2；筛分渣土、表土质量之和与秸秆纤维质量比为100:1.5～2.5；筛分渣土、表土质量之和与微生物菌肥质量比为100:0.05～0.15；所述糯米基生态材料中的含水率为28～45wt％。

8.根据权利要求6所述的弃渣场柔性生态排水结构，其特征在于：所述结皮层(6)的厚度为1～5cm，所述结皮层(6)还包括草种，草种为禾本科草本植物种子和豆科草本植物种子中的一种或多种。

9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的弃渣场柔性生态排水结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的弃渣场柔性生态排水结构的施工方法，其特征在于：在步骤s7中，所述对柔性排水结构进行养护，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种弃渣场柔性生态排水结构及其施工方法，弃渣场柔性生态排水结构包括：排水沟本体，排水沟本体由内向外依次铺设有阻渗层和土工格室层，土工格室层内部由内向外依次填充有排水层、植生层和结皮层，本发明在土工格室内部采用土壤重构技术，内部以排水层+植生层+结皮层的重构方式，排水层可将植生层内多余水分排出土体内部，为植物生长提供良好的水分环境。本发明提出的新型排水结构，既保证了截排水沟的排导效果，又解决了传统圬工结构难以抵抗不均匀沉降的问题，提高了弃渣场边坡的稳定性，且形成以草本为主植物群落，为弃渣场周边景观的完整性和自然性提供保证，使得与弃渣场周边环境高度融合，适用于大规模推广应用。技术研发人员：裴向军,张晓超,孙昊,王倩,丁玉龙,茹旭,黄炬斌,黎灏,雷泞菲,李琪受保护的技术使用者：成都理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5