防渗防冻生态护坡结构及其施工方法

摘要

一种防渗防冻生态护坡结构及其施工方法，护坡结构包括设于边坡表面的柔性护垫，柔性护垫包括第一钢网袋以及设于第一钢网袋内的填土和多个第一石块；防护结构层，防护结构层包括防护骨架、防护单元以及土壤层，防护骨架与柔性护垫远离边坡的一侧连接，防护骨架设有多个容置格；防护单元设有多个，多个防护单元分别设于多个容置格中；每个防护单元包括依次层叠设置的防渗层、储水层和缓冲层，防渗层与柔性护垫远离边坡的一侧连接；土壤层同时覆盖防护骨架以及多个防护单元的缓冲层；以及植被层，植被层设于土壤层上。边坡防护结构的抗渗性和抗冻性强，边坡防护效果好，不易滑坡，安全性高。

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种防渗防冻生态护坡结构及其施工方法。

背景技术

合理利用水资源是全世界关注的问题，在解决水资源配置问题过程中，我国兴建了大量蓄水、引水、输水工程。然而，在我国西北地区，由于受极端寒冷和其他复杂环境条件的影响，水利工程边坡冲刷和冻融病害非常严重，引发寒区水利工程库岸边坡破坏，宝贵水资源在储水、输水过程中大量渗漏，甚至引发寒区水利工程边坡失稳等工程风险，严重制约了我国水利工程的服役性能和服役期，增加了寒区水利工程后期运营维护成本。同时，地表水流动过程中造成了严重的水土流失，库岸边坡水土流失过程中，大量的泥沙等物质进入水库及河流中，造成水库及河流淤积物质增多，影响其正常使用。因此，边坡防护是环保领域中较为重要的研究课题。

经发明人研究发现，现有的边坡防护结构存在如下缺点：

现有边坡防护技术抗渗性、抗冻性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防渗防冻生态护坡结构及其施工方法，其能够提高边坡防护结构的抗渗性和抗冻性，边坡防护效果好，不易滑坡，安全性高。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种防渗防冻生态护坡结构，包括：

设于边坡表面的柔性护垫，柔性护垫包括第一钢网袋以及设于第一钢网袋内的填土和多个第一石块；

防护结构层，防护结构层包括防护骨架、防护单元以及土壤层，防护骨架与柔性护垫远离边坡的一侧连接，防护骨架设有多个容置格；防护单元设有多个，多个防护单元分别设于多个容置格中；每个防护单元包括依次层叠设置的防渗层、储水层和缓冲层，防渗层与柔性护垫远离边坡的一侧连接；土壤层同时覆盖防护骨架以及多个防护单元的缓冲层；

以及植被层，植被层设于土壤层上。

在可选的实施方式中，柔性护垫还包括隔离板，隔离板设于第一钢网袋中，用于分隔多个第一石块并使第一钢网袋保持设定形状。

在可选的实施方式中，防护骨架包括钢筋混凝土层以及锚固件，多个容置格设于钢筋混凝土层上，锚固件贯穿柔性护垫并与边坡固定，从而固定钢筋混凝土层与柔性护垫。

在可选的实施方式中，钢筋混凝土层包括交错排布的横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条，横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条共同限定出容置格；且锚固件设于横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条的交叉位置处。

在可选的实施方式中，防渗层设置为膨胀性粘土层，和/或储水层设置为砂土层。

在可选的实施方式中，缓冲层设有单向渗透孔以及溢流孔，单向渗透孔的开孔面积大于溢流孔的开孔面积；单向渗透孔与储水层连通；

防渗防冻生态护坡结构还包括管道和引水件，管道的一端与溢流孔连通，另一端位于土壤层内；引水件穿设于管道中，且同时连接储水层以及土壤层，用于将储水层内的水引入土壤层。

在可选的实施方式中，引水件设置为棉线或毛细管。

在可选的实施方式中，防护结构层还包括调整层，调整层设于柔性护垫与防渗层之间，用于填充柔性护垫层与防渗层之间的间隙。

在可选的实施方式中，调整层包括第二钢网袋和设于第二钢网袋内的第二石块，第二石块的粒径小于第一石块的粒径。

第二方面，本发明提供防渗防冻生态护坡结构施工方法，包括：

整理边坡；

在边坡上铺设柔性护垫；

在柔性护垫上设置具有多个容置格的钢筋混凝土层，在每个容置格中均依次设置在边坡的高度方向上层叠排布的防渗层、储水层和缓冲层，且防渗层与柔性护垫连接；

在缓冲层和钢筋混凝土层上铺设土壤层，并在土壤层中种植植物。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供了一种防渗防冻生态护坡结构，在边坡上设置有柔性护垫，柔性护垫包括利用第一钢网袋包裹的填土和多个第一石块，多个第一石块之间的间隙被填土填充，如此，柔性护垫的缝隙少，不易储水，从而防冻胀性能好，不易被冻胀损坏。并且，第一石块被第一钢网袋兜住，第一石块的位置牢固，不易从边坡上滑落，安全性高。柔性护垫上设有防护骨架，防护骨架与边坡固定连接，防护骨架位置牢固，且能够起到固定柔性护垫的位置的作用。防护骨架具有多个容置格，每个容置格中设有依次层叠排布的防渗层、储水层和缓冲层，在缓冲层和防护骨架外层铺设土壤层，在土壤层上种植与边坡原有植被相同的植物。雨水先接触土壤层，穿过土壤层后依次经过缓冲层并被储存在储水层中，有防渗层的作用，雨水不会继续流动至柔性护垫和边坡处，边坡和柔性护垫内储水少，不易被冻伤损坏，边坡不易滑坡，安全性高。同时，植物根系具有保水防渗的作用，与土壤层、防渗层和柔性护垫配合，整个护坡结构的保水防渗效果好，不易有雨水进入到边坡，边坡不易被雨水浸泡而松散，不易滑坡，也不易因为雨水储量过大而造成冻胀损坏，安全性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的防渗防冻生态护坡结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的柔性护垫的结构示意图；

图3为本发明实施例的防护骨架的结构示意图；

图4为本发明实施例的防护结构层的部分结构示意图；

图5为本发明实施例的缓冲层的结构示意图；

图6为本发明实施例的缓冲层的变形结构示意图。

图标：

001-边坡；100-柔性护垫；110-第一钢网袋；120-第一石块；130-隔离板；200-防护结构层；210-防护骨架；211-钢筋混凝土层；212-锚固件；213-容置格；220-防护单元；221-防渗层；222-储水层；223-缓冲层；2231-单向渗透孔；2232-溢流孔；224-管道；230-土壤层；240-调整层；300-植物层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图6，本实施例提供一种防渗防冻生态护坡结构，防渗防冻效果好，边坡001不易滑坡，不易被冻胀损坏，安全性高。

请参阅图1和图4，本实施例中，防渗防冻生态护坡结构包括：

设于边坡001表面的柔性护垫100，柔性护垫100包括第一钢网袋110以及设于第一钢网袋110内的填土和多个第一石块120；

防护结构层200，防护结构层200包括防护骨架210、防护单元220以及土壤层230，防护骨架210与柔性护垫100远离边坡001的一侧连接，防护骨架210设有多个容置格213；防护单元220设有多个，多个防护单元220分别设于多个容置格213中；每个防护单元220包括依次层叠设置的防渗层221、储水层222和缓冲层223，防渗层221与柔性护垫100远离边坡001的一侧连接；土壤层230同时覆盖防护骨架210以及多个防护单元220的缓冲层223；

以及植被层，植被层设于土壤层230上。

本实施例提供的防渗防冻生态护坡结构，在边坡001上设置有柔性护垫100，在柔性护垫100上设有防护结构层200，在防护结构层200上设有植物层300，植物根系具有保水防渗作用，结合柔性护垫100的防渗以及防护结构层200的防渗保水，使得边坡001内不易储存大量雨水，边坡001不易被冻伤损坏，不易滑坡，安全性高，更加环保。相比传统的边坡001防护，本实施例中不需要设置土工膜，简化施工，降低成本。

具体的，柔性护垫100包括利用第一钢网袋110包裹的填土和多个第一石块120，多个第一石块120之间的间隙被填土填充，如此，柔性护垫100的缝隙少，不易储水，从而防冻胀性能好，不易被冻胀损坏。并且，第一石块120被第一钢网袋110兜住，第一石块120的位置牢固，不易从边坡001上滑落，安全性高，使用寿命长。柔性护垫100上设有防护骨架210，防护骨架210与边坡001固定连接，防护骨架210位置牢固，且能够起到固定柔性护垫100的位置的作用。防护骨架210具有多个容置格213，每个容置格213中设有依次层叠排布的防渗层221、储水层222和缓冲层223，在缓冲层223和防护骨架210外层铺设土壤层230，在土壤层230上种植与边坡001原有植被相同的植物。雨水先接触土壤层230，穿过土壤层230后依次经过缓冲层223并被储存在储水层222中，有防渗层221的作用，雨水不会继续流动至柔性护垫100和边坡001处，边坡001和柔性护垫100内储水少，不易被冻伤损坏，边坡001不易滑坡，安全性高。同时，植物根系具有保水防渗的作用，与土壤层230、防渗层221和柔性护垫100配合，整个护坡结构的保水防渗效果好，不易有雨水进入到边坡001，边坡001不易被雨水浸泡而松散，不易滑坡，也不易因为雨水储量过大而造成冻胀损坏，安全性好。

需要说明的是，植物层300可以设置为在保证原有植物的种类不变的前提下加入新的植物，提高土壤层230的保水防渗性能。

本实施例中，边坡001为其坡面(顶部表面)与水平面具有夹角的斜坡结构，在进行边坡001防护时，处理边坡001的表面，将边坡001的坡面整理平整，边坡001的坡面角度按需设置即可。

本实施例中，可选的，柔性护垫100的数量为多个，多个柔性护垫100大致呈长方体形，多个柔性护垫100依次排布在边坡001上，相邻柔性护垫100直接接触。应当理解，每个柔性护垫100的尺寸按需设置即可。

请参阅图2，进一步的，在施工时，先加工第一钢网袋110铺设在边坡001上，且第一钢网袋110具有开口，从开口处先填充第一石块120至第一钢网袋110内，第一石块120可以是石头、鹅卵石等，第一石块120的粒径小于第一钢网袋110的网孔，第一石块120不会从第一钢网袋110中掉落。

需要说明的是，第一石块120包括规则的石块以及不规则的石块，不规则的第一石块120的粒径可以取第一石块120上位于不同面上的最远的两点的距离与最近的两点的距离之和的平均值。

将第一石块120填充在第一钢网袋110后，折叠第一钢网袋110，使其关闭开口，然后，将填土填充至第一钢网袋110中，填土能够进入到第一石块120的缝隙中，填充缝隙。填土可以是整理边坡001时余留的土，节省成本。柔性护垫100设于边坡001后，柔性护垫100的长度沿边坡001的顶部向底部的方向，柔性护垫100的高度方向为边坡001的厚度方向，柔性护垫100的宽度方向沿边坡001的延伸方向。

可选的，在填充第一石块120时，可以在第一钢网袋110中设置隔离板130，隔离板130可以是柔性板，隔离板130为条形板，隔离板130的长度方向柔性护垫100的宽度方向相同，也即，在柔性护垫100的长度方向上，通过隔离板130将第一钢网袋110内部分隔形成多个子腔，每个子腔中储存有第一石块120和填土。通过设置隔离板130，隔离板130起到增强第一钢网袋110的强度的作用，能够使第一钢网袋110保持设定形状，牢固性好。

进一步的，隔离板130可以是金属板，且隔离板130的厚度不均匀，如此，在隔离板130上形成有多个强度不同的区域，在与第一石块120接触时，隔离板130的变形不均匀，能够增强多个第一石块120和隔离板130之间的结合力，且具有一定的形变能力，在冻胀时能够吸收部分冻胀力，使得柔性护垫100不易被损坏。

进一步的，在隔离板130上设置有通孔，使得填土能够填充在隔离板130和第一石块120之间的缝隙中，柔性护垫100的整体性更强，抗形变能力强。

本实施例中，应当理解，第一钢网袋110采用多根钢丝编织而成，第一钢网袋110的每根钢丝均采用防锈处理，抗腐蚀性能好，不易被损坏，使用寿命长。

本实施例中，可选的，柔性护垫100铺设在边坡001后，在柔性护垫100上设置调整层240，调整层240包括第二钢网袋和设于第二钢网袋内的第二石块，第二石块的粒径小于第一石块120的粒径。换句话说，调整层240的形变能力强于柔性护垫100的形变能力，如此，在柔性护垫100施工后，柔性护垫100可能存在凹凸不平的区域，如此，通过设置调整层240，调整层240的一侧适应柔性护垫100背离边坡001的一面，且调整层240背离柔性护垫100的一面调整为平面，调整层240的表面为施工防护结构层200的基础面，调整层240的表面调整平整后，增强了防护结构层200的牢固性，便于防护结构层200的施工。

需要说明的是，第二石块可以包括石头和鹅卵石，且第二石块的粒径与第一石块120的粒径的确定方式可以相同。

进一步的，可以在第二石块的缝隙中填充沙土。

应当理解，调整层240可以设置为一个，且铺设在多个柔性护垫100的同一侧，调整层240背离柔性护垫100的一面便于调整平整度，整体性好，便于防护结构层200的设置。

请参阅图3，本实施例中，可选的，防护骨架210包括钢筋混凝土层211以及锚固件212，钢筋混凝土层211浇筑在调整层240上，锚固件212挂穿钢筋混凝土层211、调整层240以及柔性护垫100，并固定在边坡001中。防护骨架210施工时，将锚固件212先贯穿调整层240以及柔性护垫100并锚固在边坡001中，然后在调整层240上浇筑钢筋混凝土层211，钢筋混凝土层211形成有多个容置格213。如此，利用锚固件212将钢筋混凝土层211、调整层240和柔性护垫100均固定在边坡001上，与边坡001的结合牢固。

应当理解，锚固件212可以是锚杆。

进一步的，钢筋混凝土层211包括交错排布的横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条，横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条共同限定出容置格213；且锚固件212设于横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条的交叉位置处。横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条均为多条，多条横向钢筋混凝土条平行设置，每条横向钢筋混凝土条在边坡001的延伸方向上延伸；多条纵向钢筋混凝土条平行设置，每条纵向钢筋混凝条在边坡001的高度方向上延伸，横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土垂直设置。横向钢筋混凝土条和纵向钢筋混凝土条共同限定出矩形状的容置格213。

每个容置格213中设有一个防护单元220。

可选的，在容置格213中设置防护单元220时，先将防渗层221设于容置格213中，防渗层221与调整层240接触，防渗层221可以设置为膨胀性粘土层，具有自修复能力，防渗透效果好。然后，将储水层222设于防渗层221上，储水层222可以是沙层或沙土层。最后将缓冲层223设于储水层222上，缓冲层223为单向渗透层，也即，缓冲层223设有单向渗透孔2231，单向渗透孔2231缓允许雨水从上往下渗透至储水层222，而不允许储水层222中返回至缓冲层223中。

请参阅图5和图6，例如，缓冲层223可以包括多根单向渗透管，单向渗透管中设有皮阀，阀片仅允许雨水从缓冲层223表面经由单向渗透管进入到储水层222。如此设置，储水层222中的水不易被蒸发，储水时间长，储水效果好。

进一步的，缓冲层223还设有溢流孔2232，溢流孔2232用于在储水层222内储水足量后，使储水层222中的水排出，避免储水过量。溢流孔2232的高度高于单向渗透孔2231的高度，且溢流孔2232的开孔面积小于单向渗透孔2231的开孔面积，其中，溢流孔2232的开孔面积是指多个溢流孔2232的横截面面积的总和，同理，多个单向渗透孔2231的开孔面积为多个单向渗透孔2231的横截面面积的总和。在每个溢流孔2232处连通的管道224，管道224为暗管，没有暴露在外部环境中。并且，溢流孔2232内设有引水件，引水件可以是棉线或毛细管，引水件的一端与储水层222连通，另一端与土壤层230连通。在土壤层230缺水时，引水件能够将储水层222中的水引入到土壤层230中，从而为土壤层230中种植的植物补水。

本实施例中，防护骨架210和防护单元220设置完成后，在防护骨架210和防护单元220远离边坡001的一侧铺设土壤层230，土壤层230上种植植物，植物与边坡001原有植被类型相同，进行边坡001防护的位置与周围环境的协调性好，利于植物生长，更加环保。

本实施例提供的防渗防冻生态护坡结构，在设于边坡001后，边坡001持水能力较差，不容易形成冻胀破坏，且边坡001内部温度变化不大，整个坡体内部的结构稳定性较好，与传统滑坡结构相比，具备明显的优越性。

本实施例还提供了一种防渗防冻生态护坡施工方法，包括如下步骤：

整理边坡001；

在边坡001上铺设柔性护垫100；

在柔性护垫100上设置具有多个容置格213的钢筋混凝土层211，在每个容置格213中均依次设置在边坡001的高度方向上层叠排布的防渗层221、储水层222和缓冲层223，且防渗层221与柔性护垫100连接；

在缓冲层223和钢筋混凝土层211上铺设土壤层230，并在土壤层230中种植植物。

本实施例中，防渗防冻生态护坡结构施工方法简单快捷，施工周期短，施工成本低，且边坡001防护效果好，不易滑坡，安全可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。