一种土工格室三维网坡面防护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种土工格室三维网坡面防护结构及其施工方法，包括金属柔性防护网，金属柔性防护网与坡面贴合；土工格室层铺设在金属柔性防护网上，土工格室层具有横向约束力与一定的刚度；填料层作为坡面覆盖回填土，回填在土工格室层内；植被全覆盖层由位于填料层上的植物茎叶覆盖形成；根土复合体系层由生长在填料层和土工格室层内部、与金属柔性防护网相互交织并向边坡内部延伸生长的植物根系形成；植被全覆盖层、填料层、土工格室层、金属柔性防护网、根土复合体系层相互配合形成复合力学嵌锁体系，具有强大的抗冲刷效果，施工工序简单、效率高、施工周期短，全坡面绿化覆盖。全坡面绿化覆盖。全坡面绿化覆盖。

【技术实现步骤摘要】
一种土工格室三维网坡面防护结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于道路工程领域，涉及一种土工格室三维网坡面防护结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]在丘陵多雨地区修建高速公路时，不可避免地需要进行高填深挖，从而产生大量裸露的坡体，公路边坡的稳定性及其路域环境的生态等安全问题十分突出。花岗岩残积土、砂性岩土等特殊土常用于路基填筑，形成路堤边坡，该类土体颗粒间松散且无粘聚力，其养分含量低，保水保肥性差，受到雨水冲刷后极易流失滑塌。针对该类土质边坡主要采用传统的坡面防护措施，主要包括骨架护坡和生态混凝土护坡：
[0003](1)骨架护坡：一般采用混凝土、浆砌片(块)石等材料在坡面上形成骨架，利用坡面局部固定与局部挡土来提高边坡稳定性；同时在框架中间进行植草、植生袋或客土喷播等绿色防护；但由于修建骨架和植物喷播费时费力、工序复杂、工期较长，且肥效长效性差，框格内土壤大量暴露，植物生长初期遭遇降雨冲刷后难以生长，修复效果难以保障，期间容易造成侵蚀和基底掏空；
[0004](2)生态混凝土护坡：通过掺入一定量的水泥来增加土体强度，有效防止边坡表面受到风化侵蚀和降雨冲刷；然而，植被混凝土防护存在降碱问题难以处理，使得植株的生长长势较差，且植被生长初期需要进行大量补水，而混凝土基材入渗性低，水最终会汇集在混凝土的最下方，使得上部分水分未补充而下部分大量浸水，影响植物生长，导致大面积植物成活率低、后期维护费用成本高，对边坡的防护、修复效果不佳；此外，该方法受到边坡高度、坡率等因素的限制，施工效率低且存在一定的危险性。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的一个目的在于，提供一种土工格室三维网坡面防护结构及其施工方法，以解决砂性土、残积土填筑的路堤边坡坡面生态防护存在生态修复效果差、抗侵蚀能力弱、维护成本高、综合效益低的问题。
[0006]本专利技术实施例所采用的技术方案是：一种土工格室三维网坡面防护结构，包括：
[0007]金属柔性防护网，金属柔性防护网与坡面贴合；
[0008]土工格室层，土工格室层铺设在金属柔性防护网上，土工格室层具有横向约束力与一定的刚度；
[0009]填料层，填料层作为坡面覆盖回填土，回填在土工格室层内；
[0010]植被全覆盖层，由位于填料层上的植物茎叶覆盖形成；
[0011]根土复合体系层，由生长在填料层和土工格室层内部、与金属柔性防护网相互交织并向边坡内部延伸生长的植物根系形成；
[0012]其中：
[0013]植被全覆盖层、填料层、土工格室层、金属柔性防护网、根土复合体系层相互配合
形成复合力学嵌锁体系。
[0014]进一步的，填料层采用黏土，并在黏土中加入植物根系纤维材料与复合肥料。
[0015]进一步的，所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，还包括设置在坡顶和坡脚的锚固沟渠，金属柔性防护网和土工格室层的顶部固定在坡顶的锚固沟渠内，金属柔性防护网和土工格室层的底部固定在坡底的锚固沟渠内。
[0016]进一步的，埋设有金属柔性防护网和土工格室层的锚固沟渠的内表面固定水泥混凝土层。
[0017]进一步的，所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，还包括排水沟渠，排水沟渠设置在边坡侧面，排水沟渠顶部与坡顶的锚固沟渠连通，排水沟渠底部与坡脚的锚固沟渠连通。
[0018]本专利技术实施例所采用的技术方案是：如上所述的一种土工格室三维网坡面防护结构的施工方法，包括以下步骤：
[0019]步骤S1、清理边坡所需护坡区域坡面：对边坡所需护坡区域进行坡面清理，将坡面上影响金属柔性防护网、土工格室与坡面结合强度的杂物清除干净，填补坡面不平整区域，减少开挖后坡体的暴露时间，并避开雨季施工；
[0020]步骤S2、开挖锚固沟渠和排水沟渠，并在所需护坡区域的坡面依次安装金属柔性防护网和土工格室层；
[0021]步骤S3、选取适宜生长的草籽，配比后撒播在土工格室层内；
[0022]步骤S4、回填加入植物根系纤维与复合肥料的黏土，形成填料层。
[0023]进一步的，步骤S3的具体操作过程如下：
[0024]对坡面进行少量多次洒水浇灌，渗透坡面土壤5cm以上；选用适宜生长的草籽撒播在土工格室层内，并将草籽覆盖面控制在9～10kg/m2，撒播时进行少量多次重复播撒；
[0025]步骤S4在回填土中掺入植物根系纤维和复合肥料，将混合后的回填土进行机械拌合后均匀回填至土工格室层内，回填土覆盖土工格室层的厚度控制在1.5～2cm，从上到下依次回填，并按压回填后形成的填料层，使其与土工格室层、坡面充分贴合。
[0026]进一步的，步骤S4中的植物根系纤维通过下述方式获得：
[0027]选取生长茂盛的草本植物，清除植物周围杂草，通过竖直下挖的方式进行采集，并注意避免损坏植物根系；剪去植物根系上部茎叶保留植物根系，将植物根系风干3～4h，得到植物根系纤维；
[0028]步骤S4的回填土中黏土、植物根系纤维和复合肥料的质量比为13:6:1；
[0029]草籽由本植物草籽和根系发达灌木种子组成，根系发达灌木种子占草本植物草籽总量的30～35％。
[0030]进一步的，步骤S2中，通过有限元数值模拟，确定不同工况条件下坡度、土工格室规格参数、植被覆盖率与土壤流失量的关系，得到基于土壤流失量的边坡的坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室的高度h
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、间距s
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、厚度t
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的设计模型，利用基于土壤流失量的边坡坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室的高度h
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、间距s
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、厚度t
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的设计模型，设计不同边坡坡度下的土工格室的高度h
gs
、间距s
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、厚度t
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以及土工格室内植草覆盖率；
[0031]通过有限元数值模拟，确定不同工况条件下坡度、土工格室规格参数、植被覆盖率与土壤流失量的关系，得到基于土壤流失量的坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室
的高度h
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、间距s
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、厚度t
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的设计模型的具体过程如下：
[0032]步骤S21、选择合适的土壤流失量的计算模型，通过已有的降雨入渗模型和有限元软件，建立土壤流失量的计算模型，通过有限元强度折减法确定综合土工格室的高度h
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、间距s
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、厚度t
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的土工格室调整系数的计算模型，并使得考虑土工格室后的土壤流失量的计算模型的侵蚀系数＝土工格室调整系数*原侵蚀系数，得到包含了土工格室的高度h
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、间距s
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、厚度t
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的土壤流失量的计算模型；
[0033]步骤S22、确定边界条件并建立边坡模型、土工格室层的模型，基于包含了土工格室的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土工格室三维网坡面防护结构，其特征在于，包括：金属柔性防护网(1)，金属柔性防护网(1)与坡面贴合；土工格室层(2)，土工格室层(2)铺设在金属柔性防护网(1)上，土工格室层(2)具有横向约束力；填料层(3)，填料层(3)作为坡面覆盖回填土，回填在土工格室层(2)内；植被全覆盖层(8)，由位于填料层(3)上的植物茎叶覆盖形成；根土复合体系层(9)，由生长在填料层(3)和土工格室层(2)内部、与金属柔性防护网(1)相互交织并向边坡内部延伸生长的植物根系形成；其中：植被全覆盖层(8)、填料层(3)、土工格室层(2)、金属柔性防护网(1)、根土复合体系层(9)相互配合形成复合力学嵌锁体系。2.根据权利要求1所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，其特征在于，填料层(3)采用黏土，并在黏土中加入植物根系纤维材料与复合肥料。3.根据权利要求1所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，其特征在于，还包括设置在坡顶和坡脚的锚固沟渠(5)，金属柔性防护网(1)和土工格室层(2)的顶部固定在坡顶的锚固沟渠(5)内，金属柔性防护网(1)和土工格室层(2)的底部固定在坡底的锚固沟渠(5)内。4.根据权利要求3所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，其特征在于，埋设有金属柔性防护网(1)和土工格室层(2)的锚固沟渠(5)的内表面固定水泥混凝土层。5.根据权利要求1～4所述的一种土工格室三维网坡面防护结构，其特征在于，还包括排水沟渠(4)，排水沟渠(4)设置在边坡侧面，排水沟渠(4)顶部与坡顶的锚固沟渠(5)连通，排水沟渠(4)底部与坡脚的锚固沟渠(5)连通。6.如权利要求1～5任一项所述的一种土工格室三维网坡面防护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、清理边坡所需护坡区域坡面：对边坡所需护坡区域进行坡面清理，将坡面上影响金属柔性防护网(1)、土工格室与坡面结合强度的杂物清除干净，填补坡面不平整区域，减少开挖后坡体的暴露时间，并避开雨季施工；步骤S2、开挖锚固沟渠(5)和排水沟渠(4)，并在所需护坡区域的坡面依次安装金属柔性防护网(1)和土工格室层(2)；步骤S3、选取适宜生长的草籽，配比后撒播在土工格室层(2)内；步骤S4、回填加入植物根系纤维与复合肥料的黏土，形成填料层(3)。7.根据权利要求6所述的一种土工格室三维网坡面防护结构的施工方法，其特征在于，步骤S3的具体操作过程如下：对坡面进行少量多次洒水浇灌，渗透坡面土壤5cm以上；选用适宜生长的草籽撒播在土工格室层(2)内，并将草籽覆盖面控制在9～10kg/m2，撒播时进行少量多次重复播撒；所述步骤S4在回填土中掺入植物根系纤维和复合肥料，将混合后的回填土进行机械拌合后均匀回填至土工格室层(2)内，回填土覆盖土工格室层(2)的厚度控制在1.5～2cm，从上到下依次回填，并按压回填后形成的填料层(3)，使其与土工格室层(2)、坡面充分贴合。8.根据权利要求7所述的一种土工格室三维网坡面防护结构的施工方法，其特征在于，
步骤S4中的植物根系纤维通过下述方式获得：选取生长茂盛的草本植物，清除植物周围杂草，通过竖直下挖的方式进行采集，并注意避免损坏植物根系；剪去植物根系上部茎叶保留植物根系，将植物根系风干3～4h，得到植物根系纤维；步骤S4的回填土中黏土、植物根系纤维和复合肥料的质量比为13:6:1；草籽由本植物草籽和根系发达灌木种子组成，根系发达灌木种子占草本植物草籽总量的30～35％。9.根据权利要求6所述的一种土工格室三维网坡面防护结构的施工方法，其特征在于，步骤S2中，通过有限元数值模拟，确定不同工况条件下坡度、土工格室规格参数、植被覆盖率与土壤流失量的关系，得到基于土壤流失量的边坡的坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室的高度h
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的设计模型，利用基于土壤流失量的边坡坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室的高度h
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的设计模型，设计不同边坡坡度下的土工格室的高度h
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以及土工格室内植草覆盖率；通过有限元数值模拟，确定不同工况条件下坡度、土工格室规格参数、植被覆盖率与土壤流失量的关系，得到基于土壤流失量的坡度、土工格室内植草覆盖率以及土工格室的高度h
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚永胜，李崛，汪雷，廖嘉欣，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：