一、新型护坡砌块的研发
1、常见生态护坡技术的现状分析
目前常见的生态护坡技术包括老式护坡砖、连锁护坡砖、植生袋、生态混凝土、土工格室、各类喷播、鱼巢砖等,老式护坡砖的使用较为普遍,这主要是由于同其它生态护坡技术相比具有施工简单、工程造价低、开孔率高等优点,但这项技术却存在着土壤流失量巨大的弊端。
2、新型“坡改平”生态护坡砌块的研发
(1)新型护坡砌块的设计原理
在分析各种护坡技术优缺点的基础上,我们着手研发了一种新型生态护坡砖,它既具有其它护坡技术的优点,又能克服其它护坡技术的弊端。
受山区梯田、水平条等工程形式的启发,我们设想通过把坡面分解为若干个水平面,达到护坡工程土壤稳定的技术,解决坡面土壤流失问题。
通过多方案的论证,最终确定了一种新型的“坡改平”生态护坡砌块(以下称“新型护坡砌块”),通过“坡改平”技术把整个坡面分解为一个个“小平面”,以“小平面”土体的稳定,进而实现整个坡面的稳定。
(2)新型护坡砌块的设计
新型护坡砌块为正六边形,中空,内空部分为正六边形或圆形,底端面与水平面成一夹角α,夹角α的大小与所护边坡坡度相匹配(如图2-1),这样,在坡面铺设护坡砌块时,护坡砌块底部也与坡面相吻合,上端能够保持水平,确保砌块内土体的表面保持水平稳定状态,最大程度地保持土壤。
通过论证和试验,新型护坡砌块形式的变化,带来了自重变大的问题,为了克服砌体自重分力产生的下滑力,减少因重量累加可能对坡面下部砌体的挤压破坏,新型护坡砌块的底端设计至少一组阻滑齿(见图2-2、图2-3),齿长2cm(可2~3cm),护坡砖通过阻滑齿与基础的“咬合”,可以将每块砖体的重力就地传导到坡面上,可以显著减少砖体向下层的重力传导。
(3)稳定及力学性能
由于新型护坡砌块的材料沿用了混凝土,一般混凝土与坡类基土之间的摩擦系数f为0.6~0.65.加之底部设有2~3cm阻滑齿以削减斜面重力分量,可确保砌块整体稳定。护坡砌块砌筑采用面-面镶嵌连接,经分析砖内无土,砖壁应力最大时能够满足稳定要求。初步对比试验表明,新型护坡砌块的横向抗压强度远大于老式护坡砖。
(4)施工工艺
施工工艺与老式护坡砖基本相同,坡下部应根据坡长计算并设置趾墙,铺设时按照“自下而上”的顺序进行,相邻护坡砌块要挤紧,做到横、竖、斜线对齐。
护坡砌块铺设完成后,将种植土填入护坡砌块中,植物措施施工完毕后轻轻拍实。首次灌溉或降雨后砌块内土壤发生沉降,以土壤表面低于上沿1~2cm为宜,有利于蓄水保土。对于靠近边墙和趾墙的空档,可以铺砾石,以防土壤流失。
(5)护坡植物的选择
这种新型护坡砌块把坡面植物栽植转化为平面植物栽植,由于新型护坡单块砖体内栽植植物的土壤容积由现有护坡砖的6394cm3增大到13256cm3.是老式护坡砖容积的2.07倍,更有利于植物生长,涵养水源的能力也比老式护坡砖大大增强,护坡植被的选择也可以由原来的单一植草护坡改善为“灌木+草+藤本”护坡,甚至还可以栽植小乔木(栽植模式见图2-4),既提高了护坡的防护标准,也可以更好地满足了景观建设要求。
(6)应用领域
考虑施工、边坡稳定和经济合理性等因素,这种新型生态护坡砌块适用于1:1~1:4的土质边坡防护,尤其适用用高速公路路基边坡的生态防护,能够有效解决老式护坡砖带来的土壤流失问题,可广泛应用于公路、铁路、河道边坡防护以及公园景观建设等领域。
二、结论及建议
新型护坡砌块具有良好的推广价值和发展前景
新型护坡砌块的研究和试验表明,它具有保土蓄水效果好、坡面绿化措施选择空间大、稳定性好、施工简单、经济实用、后期成本低等特点,是一种保土保水效益显著、实用性强的创新产品,“坡改平”生态护坡技术在国内属首例,具有良好的推广价值和发展前景。
初步的示范推广,使我们看到这是一项生态友好、减少土壤侵蚀和蓄水保墒效益显著、具有巨大生态、经济和社会效益的自主知识产权的水土保持应用好技术。
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