一种高陡坡土钉植草护坡结构体系及其施工方法

摘要

一种高陡坡土钉植草护坡结构体系，包括种植层、土钉加固体、植生板和金属网；植生板通过土钉加固体固定在岩土边坡的斜切面上，将斜坡分隔成多个段面；在各段面上敷设金属网、种植层，金属网、植生板通过土钉加固体固定种植层；金属网与种植层、植生板与土钉加固体共同作用，构成能够固化、保护、美化岩土边坡的高陡坡土钉植草护坡结构体系；其施工方法的工艺流程是：施工准备→施工第一排土钉加固体→安装第一排植生板→依次安装其余的土钉、植生板→监测点布设→铺设金属网→敷设种植层→覆盖无纺布→养护护理。该结构体系简单；施工周期短、劳力投入少、经济适用；在陡坡上施工无需脚手架作业，利用安全绳保护、植生板作为踩踏点，安全系数高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高陡坡护坡、绿化结构体系及其施工方法，特别是一种高陡坡土 钉植草护坡结构体系及其施工方法。

背景技术

在新建公路、铁路两旁建筑工地，为了保护场地内原有自然水域和植被，保持土方 平衡，道路两侧多采用坡绿法开挖放坡。

目前广泛采用的是“框格客土绿化法”进行土方边坡支护（参见11-1～图11-2）；该 边坡支护工艺为：在陡峭的岩质边坡面上利用工程锚杆固定和钢筋混凝土梁板形成种植 槽，在槽内的种植土上种植乔灌木及爬藤类植物。工序流程为：搭设脚手架→锚杆成孔、制 作→钢筋混凝土梁板槽浇筑→槽内装填种植土→种植乔灌木及爬藤类植物绿化→养护；该 支护方法存在以下不足：

其锚杆与钢筋混凝土梁板的施工周期较长，操作过程中易出现土方边坡滑坡、坍塌；需 要动用钢管脚手架、大型机械配合施工，投入大，成本高；且整体观感较差，占用绿化用地面 积；因此传统的“框格客土绿化施工方法”已不能满足降低成本、缩短工期的要求。

专利公开号为CN1548663A的发明专利申请公开了一种陡峭软边坡的绿化技术，采 用坡面锚杆挂网和喷砼绿化技术相结合的方法，但仍存在以下不足之处：

该方法采用大直径锚杆与金属网片在边坡土体上构建稳定的内部结构受力体系，在坡 面喷涂绿色混凝土防护体系，两个体系共同作用，相互保护，对边坡进行加固；大量的使用、 覆盖混凝土，对环境产生一定的污染，不利于自然的水循环；不节材；覆盖混凝土后已不能 种植植物，人为的减少了植被面积，降低了观感质量。

发明内容

本发明的目的在于提供“一种高陡坡土钉植草护坡结构体系及其施工方法”，该高 陡坡土钉植草护坡结构体系是一种新型的边坡支护方式，通过采用边坡支护和绿化二合一 的方法，来达到最好的效果；一站式解决了安全、文明施工、建设费用投入、绿色环保等问 题，最大限度地加快施工进度，让岩土边坡得以在短时间内得到妥善的保护，绿色植被尽早 投入使用，减少山地建筑群落的开发成本，达到节地、节材的目的。

解决上述问题的技术方案是：一种高陡坡土钉植草护坡结构体系，包括种植层，种 植层固定结构，其特征在于：所述的种植层固定结构包括土钉加固体、植生板和金属网，植 生板通过土钉加固体固定在岩土边坡的斜切面上，将斜坡分隔成n个段面；每个段面上敷设 有金属网、种植层，金属网、植生板通过土钉加固体固定种植层；金属网与种植层、植生板与 土钉加固体共同作用，构成能够固化、保护、美化岩土边坡的高陡坡土钉植草护坡结构体 系，n的取值范围是：n为2～1000之间的任意整数。

所述的一种高陡坡土钉植草护坡结构体系的进一步技术方案是：所述的土钉加固 体是由边坡斜切面的孔洞形成的土孔、锚入土孔内的土钉钢筋、套在土钉钢筋上的定位支 架以及灌注在土孔内的水泥砂浆形成的土钉加固体；所述土钉钢筋为“7”字型，用于支撑 植生板并固定金属网；在土钉钢筋外露端处即：“7”字头处、植生板处，铁丝将金属网与土钉 钢筋、植生板绑扎连接。

所述植生板为木质植生板，垂直于坡面并通过土钉加固体固定在岩土边坡的斜切 面上，与坡面间接触紧密，植生板成水平成排布置，行间距为450-550mm。

相关的另一技术方案是：一种高陡坡土钉植草护坡的施工方法，它是构筑上述高 陡坡土钉植草护坡结构体系的施工方法，它利用植生板和土钉在岩土边坡的斜切面上，人 为地进行分隔分段；在各个分隔段面上敷设金属网、种植层，金属网、植生板通过土钉加固 体固定种植层；施工期间覆盖无纺布4保护植被；金属网与种植层、植生板与土钉共同作用， 构成能够固化、保护、美化岩土边坡的高陡坡土钉植草护坡结构体系；其施工方法的工艺流 程是：

施工准备→施工第一排土钉加固体→安装第一排植生板→依次安装其余的土钉、植生 板→监测点布设→铺设金属网→敷设种植层→覆盖无纺布→养护护理；

具体步骤如下：

A、施工准备：

B、施工第1排土钉加固体：

B1、孔位布点，土钉之间间距为1.5-2.0m，采用矩形或梅花形布置；

B2、打土孔：土孔孔径为50-150mm,土孔孔深为80～4000mm；

B3、穿入钢筋:清孔完毕后，将定位支架套在土钉钢筋上放入孔内，保证土钉钢筋处于 孔的中心部位；土钉钢筋的“7”字头外露出坡面50～70mm；并在土钉钢筋位于土孔部分设置 的定位支架，保证钢筋处于孔的中心部位，定位支架沿钉长的间距1～1.5m左右，每根土钉 钢筋不宜少于2个；

B4、注浆：

采用重力注浆的方法，按配比将水泥浆或砂浆注入孔中，重力注浆以满孔为止，但需1 ～2次补浆；

C、安装第1排植生板：

植生板采用木质植生板，垂直于坡面并通过土钉加固体固定在岩土边坡的斜切面上， 与坡面间接触紧密，不应有架空现象；

D、重复步骤B、C依次安装各排土钉、植生板：

第一排的土钉加固体与植生板安装完毕后，由下而上按照步骤B、C相同的工序、工艺， 依次安装制作第2排、第3排、……第n排土钉加固体以及第n排植生板；植生板成水平成排布 置，行间距为450-550mm，根据坡面的坡度大小调整；n的取值范围是：n为2～1000之间的任 意整数；

E、布设监测点：

F、铺设金属网：

G、敷设种植层：

H、覆盖无纺布：

种植层铺设完毕后，由坡顶至坡脚全平面立即覆盖无纺布；

I、养护护理。

所述的高陡坡土钉植草护坡的施工方法的进一步技术方案是：在A、施工准备步 骤，具体作法是：

A1、按照施工方案选择施工机具与工艺；

A2、施工前应确定边坡开挖线、定位点、水准点、变形观测点；

A3、在坡顶布设地锚，供安全操作绳捆绑、固定使用；

A4、平整坡面：

A5、基层处理

A6、加工土钉钢筋

将符合规格的钢筋加工成“7”字型；其外露在坡面外钢筋端头涂防锈漆2遍。

在E、布设监测点步骤，高陡坡土钉植草护坡的施工监测至少应包括下列内容：

①支护位移的测量；

②地表开裂状态，包括位置、裂缝宽度观察；

③邻近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；

④基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变化；

⑤监测过程中应特别加强雨天和雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水源进 行仔细观察；

⑥在支护施工阶段，每天监测不少于1～2次，在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下 适当减少监测次数，施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。

在F、铺设金属网步骤，具体作法是：

将镀锌金属网由坡顶至坡脚自上而下摊铺，顶端金属网边缘埋入土中固定，下端适当 拉紧并留成水平面，网与网之间搭接不小于100mm；

土钉钢筋外露端处即：“7”字头处、植生板处，用铁丝将金属网绑扎固定，铺设过程尽量 使网紧贴坡面，不应出现悬空褶皱现象。

在G、敷设种植层步骤，具体作法是：

将经过处理的种子和土壤改良剂、纸浆纤维、复合肥料、保湿剂混入一定比例的清水， 溶于喷播机内经过机械充分搅拌，形成均匀的混合液，然后利用水流原理,通过高压泵的作 用，将混合液高速均匀地喷播到已处理好的坡面上，形成均匀的覆盖物保护下的草种层，多 余的水渗入土中，纤维、胶体形成半透明的保湿表层。

在I、养护护理步骤，具体作法是：

①、前期喷灌养护为60天，中期靠自然雨水养护，若遇干旱，每月喷水2～3次，后期养护 每月喷水2次；

②、出苗15天后，应施氮肥一次，再过10天施复合肥一次，并根据气候情况适当浇水；

③、定时针对性地喷洒农药，定期清除杂草。

本发明之“一种高陡坡土钉植草护坡结构体系及其施工方法”具有以下特点和有 益效果：

本发明之一种高陡坡土钉植草护坡结构体系利用利用植生板+土钉加固体在岩土边坡 的斜切面上，人为地进行分隔分段；在各个分隔面上敷设金属网、种植层，金属网、植生板通 过土钉加固体固定种植层；施工期间覆盖无纺布保护植被；金属网与种植层、植生板与土钉 加固体共同作用，达到固化、保护、美化岩土边坡的目的。

其受力原理是：种植层产生的应力通过植生板、金属网作用在土钉钢筋上；土钉钢 筋则埋入边坡斜切面孔洞内，灌注水泥砂浆形成土钉加固体；通过土钉加固体与土的摩擦 力，使土钉被动受拉而给土体、种植层以约束、加固使其稳定，有效地防止土方边坡的变形； 种植层上的植被用其发达的根系固化边坡表层的土石颗粒，使其免受雨水冲刷与水土流 失。

因此，与现有的技术相比，本发明之一种高陡坡土钉植草护坡结构体系及其施工 方法的有益效果是：

1、安装轻便：本发明主要材料土钉采用土钉钢筋、铁丝以及少量水泥制作，植生板采用 木质植生板，使用的材料相比现有的更轻便，无需使用起重机械辅助；工序少，施工周期少， 劳力投入少。

2、比现有绿化工程与支护工程相比，投入更少、经济适用：

①本发明结构体系将绿化工程与支护工程相重叠，采用了永久绿化设计来替代支护工 作，避免了支护的二次投入。创造一个绿意浓郁的边坡生态环境，改善园区道路的景观，符 合现行环境要求，经济适用；

②可循环再利用：施工过程中的材料，可再回收利用；部分土钉钢筋与透气薄膜在植草 层发挥作用后可回收，再投入下个工程。

3.安全系数高：

一种高陡坡土钉植草护坡结构体系施工时，在陡坡上施工无需脚手架作业，利用安全 绳的保护，用植生板作为踩踏点，使得安全性更有保障。

下面结合附图和实施例对本发明之一种高陡坡土钉植草护坡结构体系及其施工 方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1是本发明之高陡坡土钉植草护坡结构体系的结构示意图；

图2是定位支架13的安装位置示意图；

图3是土钉钢筋的结构示意图；

图4～图10是高陡坡土钉植草护坡的施工方法的具体步骤示意图：

图4是高陡坡的基层平整及清理后状态示意图；

图5是施工完第n排土钉加固体后状态示意图；

图6是安装完第n排植生板后状态示意图；

图7是铺设金属网后状态示意图；

图8是敷设种植层后状态示意图；

图9是覆盖无纺布后状态示意图；

图10是植被发芽后的高陡坡土钉植草护坡外形状态示意图；

图11-1～图11-2是现有框格客土绿化法施工状态示意图。

图1～图10中：

1-土钉加固体、11-土孔、12-土钉钢筋、13-定位支架，14-水泥砂浆；

2-金属网，3-植生板，4-无纺布，5-种植层，L-土钉钢筋平直段的长度；

图11-1～图11-2中：

21-钢筋砼梁，22-框格植草，23-植生板，24-客土（种植土）,25-原土层，26-锚杆。

具体实施方式

实施例一：

一种高陡坡土钉植草护坡结构体系，包括种植层5，种植层固定结构，所述的种植层固 定结构包括土钉加固体1、植生板3和金属网2，植生板3通过土钉加固体1固定在岩土边坡的 斜切面上，将斜坡分隔成n个段面；每个段面上敷设有金属网2、种植层5，金属网2、植生板3 通过土钉加固体1固定种植层5；金属网与种植层、植生板与土钉加固体共同作用，构成能够 固化、保护、美化岩土边坡的高陡坡土钉植草护坡结构体系，n的取值范围是：n为2～1000之 间的任意整数；参见图1，图1中，有4个段面。

所述的土钉加固体1是由边坡斜切面的孔洞形成的土孔11、锚入土孔11内的土钉 钢筋12、套在土钉钢筋上的定位支架13（参见图2）以及灌注在土孔内的水泥砂浆14形成的 土钉加固体；所述土钉钢筋12为“7”字型，用于支撑植生板并固定金属网（参见图3），在土 钉钢筋12外露端处即：“7”字头处、植生板3处，铁丝6将金属网2与土钉钢筋12、植生板3绑扎 连接。

所述植生板为木质植生板，垂直于坡面并通过土钉加固体固定在岩土边坡的斜切 面上，与坡面间接触紧密，植生板成水平成排布置，行间距为450-550mm；

种植层产生的应力通过植生板、金属网作用在土钉钢筋上；通过土钉加固体与土的摩 擦力，使土钉加固体被动受拉而给土体、种植层以约束、加固使其稳定，有效地防止土方边 坡的变形；种植层上的植被用其发达的根系固化边坡表层的土石颗粒，使其免受雨水冲刷 与水土流失。

实施例二：

一种高陡坡土钉植草护坡的施工方法，它是形成构筑实施例一所述高陡坡土钉植草护 坡结构体系的施工方法，它利用植生板和土钉加固体在岩土边坡的斜切面上，人为地进行 分隔分段；在各个分隔段面上敷设金属网2、种植层5，金属网2、植生板3通过土钉加固体固 定种植层5；施工期间覆盖无纺布4保护植被；金属网与植被层、植生板与土钉加固体共同作 用，构成能够固化、保护、美化岩土边坡的高陡坡土钉植草护坡结构体系（参见图1）；其施工 方法的工艺流程是：

施工准备→施工第一排土钉加固体→安装第一排植生板→依次安装其余的土钉、植生 板→布设监测点→铺设金属网→敷设种植层→覆盖无纺布→养护护理→材料回收利用；

具体步骤如下：

A、施工准备：

A1、按照施工方案选择施工机具与工艺，并检查设备运转情况，安排现场水、电、照明、 材料堆场及施工工作面，材料进场后做好原材料的检验与保管存放；

A2、施工前应确定边坡开挖线、定位点、水准点、变形观测点等；在确定后加以妥当保 护，作为检测依据，为交接检以及移交工作面的工作做准备；

A3、在坡顶布设地锚，供安全操作绳捆绑、固定使用；地锚可以选取5年生乔木，也可以 用长度1.0米的φ48.3*3.6mm钢管，锚入地下而制成；

A4、平整坡面：（参见图4）

清理、平整坡面要清除直径大于2cm的浮石、树根等杂物，以利于种植层与坡面的结合， 采用小型机具或铲锹进行切削边坡，以达到设计规定的坡度和适当的平整度；

A5、基层处理：

如为岩石坡面的，喷射种植层前，则应先用水冲洗干净岩石面上的粉尘物；

如土壤养分贫瘠和PH值不适时，在播种前有必要施用底肥和土壤改良剂，施肥量随土 壤的肥力情况而定；

A6.加工土钉钢筋

将符合规格的钢筋加工成“7”字型（参见图3）；其外露在坡面外钢筋端头121涂防锈漆2 遍；

所采用的土钉钢筋多采用φ18钢筋，其平直段的长度L，按照不同的土质划分为三种， 详见附表一《不同土质用土钉钢筋平直段的长度L一览表》；

B、施工第1排土钉加固体：（参见图5）

B1、孔位布点，土钉之间间距为1.5-2.0m，采用矩形或梅花形布置；

B2、打土孔：土孔孔径为50-150mm,土孔孔深为800～4000mm；

为提高工作效率应尽量采用机械成孔，孔眼方向与坡面垂直，其位置偏差不得大于 150mm，水平倾角误差不得大于3o，一般孔径为50mm、孔径允许偏差为+20mm～-5mm，孔深为 800～3000mm、允许误差为+200mm～-50mm；成孔过程中遇有障碍物需调整时，不得影响支护 安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理；

B3、穿入钢筋：清孔完毕后，将定位支架13套在土钉钢筋12上放入孔内，保证土钉钢筋 处于孔的中心部位；土钉钢筋的“7”字头外露出坡面50～70mm；

每根土钉钢筋上的定位支架13不宜少于2个；定位支架13用钢筋制作，定位支架的构造 应不妨碍注浆液的自由流动；

B4、注浆：

采用重力注浆的方法，按配比将水泥浆或砂浆注入孔中，重力注浆以满孔为止，但需1 ～2次补浆；

注浆时，注浆导管应插入孔底，在注浆的同时将导管以匀速缓慢撒出，导管的出浆口应 始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出；

C、安装第1排植生板：

植生板3采用木质植生板，规格为厚与宽：10mm×50mm，长度根据坡面凹凸起伏确定；

植生板垂直于坡面并通过土钉加固体1固定在岩土边坡的斜切面上，与坡面间接触紧 密，不应有架空现象；

D、重复步骤B、C依次安装各排土钉、植生板：

第一排的土钉加固体与植生板安装完毕后，由下而上按照步骤B、C相同的工序、工艺， 依次安装制作第2排、第3排、……第n排土钉加固体以及第n排植生板；植生板成水平成排布 置，行间距为450-550mm，根据坡面的坡度大小调整；n的取值范围是：n为2～1000之间的任 意整数；参见图6：安装完第n排植生板后状态示意图，图6中；n=4；

E、布设监测点：

高陡坡土钉植草护坡支护的施工监测至少应包括下列内容：

①支护位移的测量；

②地表开裂状态，包括位置、裂缝宽度观察；

③邻近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；

④基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变化；

⑤监测过程中应特别加强雨天和雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水源进 行仔细观察；

⑥在支护施工阶段，每天监测不少于1～2次，在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下 适当减少监测次数，施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止；

F、铺设金属网：（参见图7）

采用14#镀锌金属网由坡顶至坡脚自上而下摊铺，顶端金属网边缘埋入土中固定，下端 适当拉紧并留成水平面，网与网之间搭接不小于100mm；

土钉钢筋外露端处即：“7”字头处、植生板处，用2mm直径的铁丝6将金属网2绑扎固定， 铺设过程尽量使网紧贴坡面，不应出现悬空褶皱现象；

G、敷设种植层：

将经过处理的种子和土壤改良剂、纸浆纤维、复合肥料、保湿剂混入一定比例的清水， 溶于喷播机内经过机械充分搅拌，形成均匀的混合液，然后利用水流原理,通过高压泵的作 用，将混合液高速均匀地喷播到已处理好的坡面上，形成均匀的覆盖物保护下的草种层，多 余的水渗入土中，纤维、胶体形成半透明的保湿表层；（参见图8）

H、覆盖无纺布：

种植层铺设完毕后，由坡顶至坡脚全平面立即覆盖无纺布4；（参见图9）

无纺布搭接处(不少于150mm)及每片无纺布的头尾均用铁丝丁或竹签加以固定，并撒 上少量的细砂或细土压边；

期间采用雾化喷雾器进行洒水，保持坡面湿润，避免直接冲刷种植层。待植被长到30mm 高后，可撤去无纺布；

无纺布的主要作用是减少坡面水分蒸发，改善种子发芽生长环境,防止鸟禽啄食种子， 同时还可以减轻强降水(大雨)对种子的冲刷。大约过15天左右,当草苗长至3～5厘米时应 趁阴天或下午3时以后,及时掀去无纺布,经一夜露水提苗,使幼苗能尽快适应大自然的气 候环境。无纺布不能过早掀开,早了因草苗幼嫩经不起阳光暴晒和恶劣气候影响，过晚掀开 会造成草苗生长畸形；

I、养护护理：

前期喷灌养护为60天，中期靠自然雨水养护，若遇干旱，每月喷水2～3次，后期养护每 月喷水2次；出苗15天后，为了促进草坪生长，应施氮肥(5克/m2)一次，再过10天施复合肥 (15克/m2)一次；并根据气候情况适当浇水，就可以达到绿化边坡的效果；定时针对性地喷 洒农药，定期清除杂草，保证植物健康生长；高陡坡土钉植草护坡结构体系完全形成（参见 图10）。

本发明高陡坡土钉植草护坡结构体系的护坡机理是：

利用活性植物并结合钢筋混凝土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，通过植物的生长结合永久性土钉加固体对边坡进行加固；根据边坡地形 地貌、土质和区域气候的特点，在边坡土体内部设置土钉加固体，土体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；通过土钉加固体约束边坡内部位移变形；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，有效抑制暴风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，两种技术相结合从而大幅度提高边坡 的稳定性和抗冲刷能力。

附表一：不同土质用土钉钢筋平直段的长度L一览表

长度单位：mm