專利名稱：一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的河道護(hù)坡主要有漿砌或干砌塊石護(hù)坡、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡等。這些護(hù)坡工程的造價均相對較高，且水下施工、維護(hù)工作難度較大。其最大的缺點(diǎn)還在于，它僅僅從滿足河道岸坡的穩(wěn)定性和河道行洪排澇功能的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計施工，很少考慮其對環(huán)境和生態(tài)的影響。傳統(tǒng)的護(hù)坡工程將整個河岸表面封閉起來，隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，使原先生長在岸坡上的生物不能繼續(xù)生存，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈斷開；為了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡，新型生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前，廣泛使用的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)方法主要有人工種草護(hù)坡、植被生態(tài)護(hù)坡、三維植被網(wǎng)護(hù)岸技術(shù)、生態(tài)袋護(hù)坡、網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡、以及植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡等。 微生物加固土體的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是近年來發(fā)展起來的生態(tài)護(hù)坡新技術(shù)，既經(jīng)濟(jì)又簡便。其技術(shù)原理是特定的微生物加入到土體中，會發(fā)生生物阻塞和生物膠結(jié)現(xiàn)象。生物阻塞是通過微生物的活動或產(chǎn)物來減少土壤和多孔巖石的水力傳導(dǎo)系數(shù)，封堵土顆粒之間的孔隙；生物膠結(jié)是通過微生物的新陳代謝活動或代謝產(chǎn)物來粘合土粒，改善土顆粒間的膠結(jié)能力，提高土壤的強(qiáng)度和剛度特性。微生物在加固邊坡土的同時，會產(chǎn)生大量氣泡，均勻地分布在土體中，大大降低了土體處于飽和狀態(tài)的機(jī)率，對于預(yù)防砂土液化，提高土的抗震性能，效果明顯。本發(fā)明之前，中國專利“一種用于邊坡加固的微生物加固液及其使用方法”(CN102604641 A)介紹了利用芽孢桿菌進(jìn)行邊坡加固的方法；中國專利“一種環(huán)境友好型微生物-植物聯(lián)合護(hù)坡方法”(CN 102677683 A)，在專利(CN 102604641 A)的基礎(chǔ)上，在土壤中加入植物種子，提出芽孢桿菌-植物聯(lián)合護(hù)坡方法。該兩種護(hù)坡方法成功的將微生物技術(shù)引入到護(hù)坡工程中；但是，當(dāng)其被應(yīng)用在加固江河岸堤邊坡時，均不能適應(yīng)水位的變化；當(dāng)水位變化到加固段以上時，芽孢桿菌不宜成活，失去加固邊坡的作用；菌類單一，不能充分利用營養(yǎng)液或岸堤填土中的有效物質(zhì)進(jìn)行增殖，加固效果有限；而且通過注入或噴淋方式將微生物加固液加入到邊坡，不能保證含水層以上微生物加固液的均勻性，加固后坡體的剛度和強(qiáng)度有差別，邊坡穩(wěn)定性不好。針對目前使用的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，總體上來講，經(jīng)濟(jì)性還是不強(qiáng)，也不能對廢物進(jìn)行重新利用，微生物護(hù)坡能很好地解決這些問題。但是對于江河邊強(qiáng)水流作用下的岸堤，單一的微生物生態(tài)護(hù)坡的強(qiáng)度還是不足。將微生物生態(tài)護(hù)坡與其他護(hù)坡相結(jié)合，這種混合型微生物生態(tài)護(hù)坡既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又操作方便，還能滿足強(qiáng)度要求，是未來生態(tài)護(hù)坡的發(fā)展趨勢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述護(hù)坡技術(shù)的不足與缺陷，提出一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。其特征在于常水位線以上，采用微生物-植物-土工格柵聯(lián)合護(hù)坡形式；水位變化區(qū)，采用干砌塊石-水生植物聯(lián)合護(hù)坡形式；常水位線以下，采用混凝土預(yù)制塊加砂、石墊層的護(hù)坡形式。所述的常水位線以上的護(hù)坡首先將邊坡填土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、植物種子、壤土或砂壤土充分拌合后的微生物混合物分兩次回填到開挖的土方格中，并分別在填土面上噴射微生物濃縮液和營養(yǎng)液，然后在坡體上鋪設(shè)雙向土工格柵。所述的水位變化區(qū)的護(hù)坡在平整后的坡面上鋪設(shè)一層麻布，麻布上鋪厚度為5-10 cm的碎石墊層,再鋪設(shè)厚30-40 cm的干砌塊石,最后在面層干砌塊石之間的縫隙內(nèi)用混合有水生植物種子、開挖邊坡土、腐殖質(zhì)、長效肥，沙壤土的微生物混合物回填。所述的常水位線以下的護(hù)坡從下到上，依次為粗砂墊層，厚度5-10 cm;直徑為I. 5-3. O cm的碌石鋪墊厚度為10-20 cm ;石塊層鋪設(shè)厚度為25-50 cm ;預(yù)制混凝土層厚度為15-20 cm。該護(hù)坡能夠起到透氣的作用，并且能夠防止岸坡的坍塌。
所述的植物種子為冷季型與暖季型混合噴播，確保植被能四季常青，其中水位變化區(qū)的植物種子以江河路堤旁常生的水生植物為主。所述的微生物混合物為邊坡填土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、植物種子、壤土或砂壤土經(jīng)過充分拌合以后所形成的，將其分兩次回填至開挖的土方格中，第一次回填結(jié)束時將微生物濃縮液和營養(yǎng)液噴灑在填土面上；間隔2-3天，第二次回填，結(jié)束后再次噴灑微生物濃縮液和營養(yǎng)液于填土面上。所述的常水位線以上的護(hù)坡在微生物加固邊坡的基礎(chǔ)上，鋪設(shè)雙向土工格柵，雙向土工格柵的縱向和橫向都具有很強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度，能夠在土壤中提供一個有效的力的承擔(dān)和擴(kuò)散的理想的連鎖系統(tǒng)。鋪設(shè)時，將土工格柵的縱向及水平方向拉緊，主要受力方向垂直于路堤軸線方向，使之充分發(fā)揮強(qiáng)度特性，然后在格柵的各邊緣端用錨桿進(jìn)行錨固，以增強(qiáng)護(hù)坡的整體穩(wěn)定性和整體性，特別適用于江河邊強(qiáng)水流作用下邊坡的加固。能夠很好的預(yù)防強(qiáng)水流的沖擊。該護(hù)坡充分利用了微生物與土體結(jié)合會產(chǎn)生膠結(jié)和阻塞作用，通過微生物的新陳代謝活動或代謝產(chǎn)物來粘合土粒，改善土顆粒間的膠結(jié)能力，提高土壤的強(qiáng)度和剛度，聯(lián)合植物與巖土體的相互作用(根系錨固作用)及土工格柵將土體與網(wǎng)格相互鎖合成整體的特性，達(dá)到防護(hù)、加固邊坡表層的效果，使之既能滿足對邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境的護(hù)坡形式，是一種有效的護(hù)坡、固坡手段。，然后在格柵的各邊緣端用錨桿進(jìn)行錨固，以增強(qiáng)護(hù)坡的整體穩(wěn)定性。所述加固江河岸堤的微生物類型，本發(fā)明不限定使用某種菌種，給出了可以進(jìn)行邊坡加固的多種不同微生物菌種，如藻類、好氧和兼厭氧異養(yǎng)菌、微需氧細(xì)菌、硝化細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、氨化細(xì)菌、鐵還原菌、真菌、異養(yǎng)菌、芽孢桿菌、芽孢乳桿菌、梭菌和脫硫菌等，通過開挖土方，分次填埋，噴射微生物加固液的方式使微生物與土壤充分接觸，使微生物能夠在坡體填土中混合均勻，增強(qiáng)坡體的整體性。同時充分考慮水位的變化對微生物的影響，選用適宜的微生物類型，最優(yōu)選擇兼性厭氧型，以保證在水位上升時不影響微生物對坡體的加固作用。一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡的施工方法，其特征在于包括以下技術(shù)步驟
(1)準(zhǔn)備混凝土預(yù)制塊、石塊、礫石、粗沙；
(2)配備植物種子，及種子生長所需的腐殖質(zhì)、長效劑、保水劑、砂土壤；
(3)選取微生物，并配置微生物生長的營養(yǎng)液。微生物選種可以從兼性厭氧菌、微需氧菌、厭氧發(fā)酵菌、無氧呼吸菌中選取。具體可以是藻類、好氧和兼厭氧異養(yǎng)菌、微需氧細(xì)菌、硝化細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、氨化細(xì)菌、鐵還原菌、真菌、異養(yǎng)菌、芽孢桿菌、芽孢乳桿菌、梭菌和脫硫囷等。(4)開挖邊坡土，將開挖出來的邊坡土與腐殖質(zhì)、長效肥、保水劑、砂土壤混合均勻，分兩次回填至土方格中。一次回填后，在填土面上噴灑微生物加固液，然后第二次回填，完成后再次在填土面上噴灑微生物加固液。(5)邊坡土二次回填后，在邊坡表面鋪設(shè)雙向土工格柵。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于與其他生態(tài)護(hù)坡相比，微生物在發(fā)揮生物阻塞與生物膠結(jié)的同時，會釋放出大量小而均勻的氣體。由于微生物可以像流水一樣自由運(yùn)動，氣體很容易填充在土體中，降低了土體的飽和度，提高了土體的動力力學(xué)性能。微生物加固邊坡技術(shù)施工方便，與使用混凝土材料增強(qiáng)邊坡土體強(qiáng)度相比，略去了混凝土的澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等施工流程，大大降低了施工的難度，節(jié)省了時間。同時采用微生物與植物聯(lián)合護(hù)坡，既能充分利用微生物對邊坡的加固作用，也能充分利用植物根系對巖土體的錨固作用，產(chǎn)生防護(hù)、加固邊坡表層的效果，使之既能滿足對邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境的護(hù)坡方式，是一種有效的護(hù)坡、固坡手段。本發(fā)明采用特殊的方式將微生物加固液與土壤結(jié)合，克服了普通噴射微生物加固液只加固土體表層的缺點(diǎn)，并將生態(tài)護(hù)坡與土工格柵相結(jié)合，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又滿足了強(qiáng)水流下對護(hù)坡的強(qiáng)度及穩(wěn)定性方面的要求。


圖I為本發(fā)明的縱向結(jié)構(gòu)及常水位線上下接觸面局部示意 圖2為本發(fā)明的常水位線以上結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。其中，I為粗沙墊層，2為礫石墊層，3為石塊墊層，4為混凝土預(yù)制塊墊層，5為土方格，6為土工格柵，7為土工格柵錨桿，8為微生物混合填土，9為麻布，10為碎石層，11為干砌塊石層，12為排水溝。
具體實施例方式 以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅局限于本實施方式的描述。一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。其特征在于常水位線以下采用混凝土預(yù)制塊加砂、石墊層的護(hù)坡形式。水位變化區(qū)，采用干砌塊石-水生植物聯(lián)合護(hù)坡形式；常水位線以上采用微生物-植物-土工格柵聯(lián)合護(hù)坡形式；
首先，常水位線以下的護(hù)坡形式
(I)先將水位下降至所需的護(hù)坡深度處。(2)在坡表面鋪設(shè)粗沙墊層1，厚度為5-10 cm。
(3)在粗沙墊層I上面鋪設(shè)直徑為I. 5-3. O cm的礫石墊層2，鋪墊厚度為10_20cm。(4)在礫石墊層2上方鋪設(shè)厚度為25-50 cm的石塊墊層3。(5)最后，將厚度為15-20 cm的混凝土預(yù)制塊墊層4放置于石塊墊層3上。其次，水位變化區(qū)采用干砌塊石-植物聯(lián)合的護(hù)坡形式
(I)清理坡面，在坡面上鋪設(shè)一層麻布9，以形成反濾，確保施工期護(hù)坡的滲透穩(wěn)定。(2)在麻布9上鋪設(shè)厚度為5-10 cm的碎石墊層10。(3)在碎石墊層10上鋪設(shè)厚度為20-40 cm的干砌塊石層11。 (4)在面層干砌塊石層11之間的縫隙內(nèi)用混合有水生植物種子、開挖邊坡土、腐殖質(zhì)、長效肥，沙壤土回填。最后，常水位線以上采用微生物加固生態(tài)護(hù)坡與鋪設(shè)雙向土工格柵的聯(lián)合加固的護(hù)坡形式
(I)清理平整坡面。清除坡面淤積物、浮石、打掉突出巖石，使坡面盡可能平整。(2)修筑排水溝12。在邊坡四周、碼道、邊坡縱向每15-20 m設(shè)置排水溝12。(3)在邊坡上每隔 2O-3O cm 開挖 10 cmXIO cmX (12-15) cm (厚)的土方格5。將開挖出來的邊坡土配合腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、植物種子、壤土或砂壤土拌勻后形成的混合物，分兩次回填，第一次填筑好后，在填土面上噴灑含微生物的營養(yǎng)液。2-3天后第二次回填，完成后再在填土面上噴灑含微生物的營養(yǎng)液。(4)在邊坡土上層鋪設(shè)雙向土工格柵6。土工格柵6鋪筑時在縱向及水平方向拉緊，鋪設(shè)格柵的縱向應(yīng)力與主要受力方向一致，各邊緣端用錨桿7錨固在坡面上。(5)噴水養(yǎng)護(hù)。保持邊坡土呈濕潤狀態(tài)。噴水設(shè)備應(yīng)采用噴霧噴頭移動噴灑，杜絕高壓水頭直接噴灌。一般養(yǎng)護(hù)期為植物覆蓋地面為限(50天左右)。(6)后期管理。微生物之所以能夠加固軟土，需要微生物不斷地新陳代謝，在后期的管理中，及時噴灑含碳源的營養(yǎng)礦物質(zhì)溶液。
權(quán)利要求
1.一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，其特征在于常水位線以上，采用微生物-植物-土工格柵聯(lián)合護(hù)坡形式；水位變化區(qū)，采用干砌塊石-水生植物聯(lián)合護(hù)坡形式；常水位線以下，采用混凝土預(yù)制塊加砂、石墊層的護(hù)坡形式； 所述的常水位線以上的護(hù)坡首先將邊坡填土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、植物種子、壤土或砂壤土充分拌合后的混合物分兩次回填到開挖的土方格中，并分別在填土面上噴射微生物濃縮液和營養(yǎng)液，然后在坡體上鋪設(shè)雙向土工格柵，所述的水位變化區(qū)的護(hù)坡在平整后的坡面上鋪設(shè)一層麻布，麻布上鋪厚度為5-10 Cm的碎石墊層，再鋪設(shè)厚30-40 cm的干砌塊石，最后在面層干砌塊石之間的縫隙內(nèi)用混合有水生植物種子、開挖邊坡土、腐殖質(zhì)、長效肥，沙壤土的微生物混合物回填；所述的常水位線以下的護(hù)坡從下到上，依次為粗砂墊層，厚度5-10 cm;直徑為I. 5-3. O cm的礫石鋪墊厚度為10-20 cm ;石塊層鋪設(shè)厚度為25-50 cm ;預(yù)制混凝土層厚度為15-20 cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，其特征在于選取的植物種子為冷季型與暖季型混合噴播，確保植被能四季常青，其中水位變化區(qū)的植物種子以江河路堤旁常生的水生植物為主。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，其特征在于所述的微生物混合物為邊坡填土、腐植質(zhì)、長效肥、保水劑、植物種子、壤土或砂壤土經(jīng)過充分拌合以后所形成的，將其分兩次回填至開挖的土方格中，第一次回填結(jié)束時將微生物濃縮液和營養(yǎng)液噴灑在填土面上；間隔2-3天，第二次回填，結(jié)束后再次噴灑微生物濃縮液和營養(yǎng)液于填土面上。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種微生物加固江河岸堤生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。根據(jù)岸堤防護(hù)在水位線上下的不同特點(diǎn)，在常水位線以上，采用微生物-植物-土工格柵聯(lián)合護(hù)坡形式；水位變化區(qū)，采用干砌塊石-水生植物聯(lián)合護(hù)坡形式；常水位線以下，采用混凝土預(yù)制塊加砂、石墊層的護(hù)坡形式。本發(fā)明充分發(fā)揮微生物的阻塞和膠結(jié)作用、植物根系對巖土體的錨固作用和雙向土工格柵縱橫向的強(qiáng)度特性及對土體的鎖固作用，增加了江河岸堤的整體穩(wěn)定性。該技術(shù)采用微生物-植物-土工格柵聯(lián)合護(hù)坡形式，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又降低了施工難度，節(jié)省了施工時間。同時根據(jù)水位線變化情況，采取不同的護(hù)坡形式，能夠有效地抵抗強(qiáng)水流的沖擊，增強(qiáng)了其在江河岸堤護(hù)坡中的適用性。
文檔編號A01G1/00GK102953353SQ20121045453
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者莊妍, 孔綱強(qiáng), 徐惠民, 張子龍, 崔曉艷 申請人:河海大學(xué), 南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司