一种毛细阻滞型膨胀岩土边坡生态防护系统

本发明涉及边坡防护，具体是一种毛细阻滞型膨胀岩土边坡生态防护系统。

背景技术：

0、技术背景

1、基于环境保护和生态修复的需要，生态防护已被广泛运用于膨胀岩土边坡的防护之中。目前边坡工程上采用较多的为格构植草防护，其主要的施工工序为在坡面开挖平整后，先施工锚杆，然后喷覆一层混凝土，再布设一层钢筋网片，之后浇筑格构梁并在格构单元内再喷覆一层混凝土。最后，在格构单元内回填种植土并喷播种子和基质。该种防护方式虽然能够有效的阻止雨水入渗，但是混凝土层也隔绝了植被层与底下坡体之间的物质交换，而种植土自身的储水-排水性能有限，植被所需的水分及养分难以自我上下循环交换，在长期干旱的气候条件下，上部植被层容易贫瘠干裂，导致植被出现退化；而在极端降雨情况下，格构单元内部水分累计过量，无法快速有效的排出，可能导致植被根系因长期浸泡而腐烂。

2、近年来，在垃圾填埋场的覆土回填工程中，众多学者采用了毛细阻滞覆盖层技术。毛细阻滞覆盖层技术是一种通过采用细、粗两种水力传导性能相差较大的材料层覆盖于垃圾体之上，并在保水性能优异的细粒层之上覆盖植被层的新型生态防护手段。由非饱和土力学理论可知，当基质吸力较大时，粗粒层的渗透系数小于细粒土的渗透系数，雨水被阻滞与粗、细粒层之间并通过侧向导排排出。细粒层中储存的水分有利于植被的长久生长，提高了生态防护系统的韧性。毛细阻滞覆盖层优良的储水-排水性能为解决膨胀岩土边坡生态防护中的不足提供了新的思路。但是，若要将毛细阻滞覆盖层技术应用到膨胀岩土边坡防护中，尚存在着以下几个问题：

3、(1)自身稳定性不足。当边坡坡度较大时，若直接将毛细阻滞覆盖层覆盖于坡体表面，由于底部粗粒层粒径较大且不具备黏聚性，毛细阻滞覆盖层与坡体直接的吸附性能较差，可能会导致毛细阻滞覆盖层无法稳定覆盖于坡体之上，甚至发生垮落。

4、(2)工程经济成本高，不够绿色环保。传统毛细阻滞覆盖层技术所使用的材料多为客土，大量的材料运输势必会增加成本，而没有对现场的工程土石方进行有效合理的再利用，也是一种资源的浪费，且工程土石方就近堆填需占用大量土地，包括耕地、林地和生产要道，易导致环境污染、水土流失甚至工程隐患。

5、(3)存在毛细阻滞作用失效的风险。在极端降雨条件下，随着雨水的大量渗入，当细-粗交界面处的基质吸力降至粗粒层的进水值时，毛细阻滞效应将失效，水分可以自由进入粗粒层并向坡体运移。虽然增加细粒层厚度能一定程度上增强其防渗保湿能力以延缓毛细阻滞效应失效，但过厚的覆盖层不仅增大了工程量及压实难度，也增加了产生滑动失稳的风险。

6、为此，亟需探索一种结构更为稳定、绿色环保、节约资源且防渗保湿性能更为优越的毛细阻滞型生态护坡系统。

技术实现思路

1、针对以上的问题，本发明的目的是提供一种毛细阻滞型膨胀岩土边坡生态防护系统，是一种结构更为稳定、绿色环保、节约资源且防渗保湿性能更为优越的毛细阻滞型生态护坡系统。

2、为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种毛细阻滞型膨胀岩土边坡生态防护系统，由边坡、格构梁、锚杆、格构梁排水管、坡体排水管、格构单元排水管、排水渠及毛细阻滞覆盖层组成，所述格构梁布置于边坡坡面上方，所述锚杆布置于格构梁节点处并插入坡体内部，所述格构梁排水管布设于格构梁内部，所述坡体排水管一端埋设于格构单元内部，另一端架设于格构梁上，所述格构单元排水管布置于格构单元的底部两角点处，所述排水渠设置于坡角处，所述毛细阻滞覆盖层覆盖于格构单元内部，由下至上依次为高分子防水涂料层、工程土石方再生粗粒层、土工布、工程土石方再生细粒层、三维植被网、植被层。

3、所述格构梁横向骨架顶部设有挡水坎，以引导雨水顺格构梁竖向骨架下排。

4、所述锚杆待锚杆孔内水泥砂浆强度达到80％以上才能进行锚杆外端部弯折施工，所述锚杆外端部待所述格构梁浇筑后包含于格构梁内部。

5、所述格构梁排水管长度与所述格构梁宽度相同，埋设于构成格构单元的横向格构梁中间位置，格构梁排水管底部埋设深度与工程土石方再生粗粒层相同，且与工程土石方再生粗粒层相连通，采用hdpe硬式牙纹网状透水管，预埋时外侧包裹两圈土工布，土工布需用箍圈固定，内部填充工程土石方再生粗骨料，所述hdpe硬式牙纹网状透水管孔网比例≥70％，集水比例≥30％，每平方米孔眼7000个，环刚度≥1kn，使用寿命≥50年。

6、所述坡体排水管采用hdpe硬式牙纹网状透水管，预埋时外侧包裹两圈土工布，土工布需用箍圈固定。

7、所述格构单元排水管采用hdpe硬式牙纹网状透水管，预埋时外侧包裹两圈土工布，土工布需用箍圈固定，长度与所述毛细阻滞覆盖层厚度一致，内部填充工程土石方再生粗骨料。

8、所述排水渠与坡角处的格构梁排水管相连通，自坡顶向下形成一套完整的排水系统。

9、所述毛细阻滞覆盖层厚度为坡体表面至格构梁竖向骨架顶部的高度。

10、所述高分子防水涂料层为高固型水性橡胶高分子防水涂料层，由固体橡胶、增粘树脂、软化剂、无机类增稠剂、防老剂和抗氧剂、乳化剂和填料原材料制成，所述高分子防水涂料层喷涂于格构单元内部的坡体表面，喷涂用量控制在2.5kg/m2～3.5kg/m2。

11、所述工程土石方再生粗粒层厚度为50mm～150mm，压实相对密度不低于90％，所用材料为工程土石方经过破碎、加工分离后的工程土石方再生粗骨料，所述工程土石方再生粗骨料的粒径为2mm～20mm，饱和渗透系数不低于1×10-4m/s，所述工程土石方再生细粒土为粉土或粉质黏土，饱和渗透系数为1×10-8m/s～1×10-6m/s。

12、所述工程土石方再生细粒层厚度为150mm～300mm，压实相对密度不低于95％，所用材料为工程土石方经过破碎、加工分离后的工程土石方再生细粒土。

13、所述三维植被网铺设于工程土石方再生细粒层表面并采用j型钉固定，横向搭接长度不小10cm，纵向搭接长度不小于15cm，搭接处采用土工绳绑扎。

14、所述植被层的种植土为工程土石方筛选后的渣土与陶粒、甘蔗渣、生物炭以及植物种子混合而成，喷播于所述三维植被网上，厚度为100mm～150mm，植物种子用量为20g/m2～70g/m2。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明将格构梁护坡、锚杆护坡与毛细阻滞覆盖层相互结合，格构梁和锚杆的存在为护坡系统的整体稳定性提供了有力的保障，克服了传统毛细阻滞覆盖层护坡自身稳定性差且只能在较缓边坡(小于30°)应用的弊端。

17、2、本发明基于毛细阻滞原理，在降水时通过工程土石方再生粗粒层阻隔水分向坡体运移，通过侧向导排、格构梁排水管及格构单元排水管等将下渗雨水排出格构单元。此外，工程土石方再生细粒层具备优良的保水性能，有利于护坡植被的长期生长，提高生态护坡系统的稳定性。

18、3、本发明在传统毛细阻滞覆盖层结构的基础上增加了高分子防水涂料层，在极端降雨条件下，可为毛细阻滞覆盖层与边坡之间添加了稳定的第二道防水屏障，有效降低了毛细阻滞作用失效所带来的风险。

19、4、本发明的毛细阻滞覆盖层材料为经过筛选加工分离后的工程土石方再生粗骨料、工程土石方再生细粒土及混合了工程土石方、陶粒、甘蔗渣、生物炭及植物种子的种植土，在降低了工程成本的同时，也提供了植物生长所需的营养物质，为工程土石方及其他工业废料的再利用提供一条路径，实现了资源的绿色高值利用。