CN103485328A

CN103485328A - 一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法

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Publication number: CN103485328A
Application number: CN201310436492.4A
Authority: CN
Inventors: 刘瑾; 张发明; 孙少锐
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hunan Xindalu Ecological Construction Co ltd
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-23
Also published as: CN103485328B

Abstract

本发明公开了一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特点是将高分子固化剂、泥浆和水以及草种按比例均匀混合形成复合固化剂，然后将复合固化剂喷洒在土质边坡坡面上，在土质边坡坡面上形成厚度约为5-15cm的固化层，待植被生长后，固化层与植被根系协同作用，从而实现土质边坡坡面生态加固。本发明固化层具有良好的抗冲刷性、抗风性能、水稳定性，且保水、透气，利于植被生长等功能，且施工简便，成本低廉，实用性强，生态环保。本发明可广泛应用于公路、岸堤等土质边坡坡面的生态加固，还可应用于矿区生态恢复、工程区生态治理等领域，特别适用于大规模环境建设施工工程，具有很好的社会效益和经济效益。

Description

一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法

技术领域

本发明属于环境保护工程技术领域，特别是涉及一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法。

背景技术

加强环境保护是推进经济社会发展的一项重大任务。在公路、铁路、水利、矿山等基础设施的施工过程中，原地貌植被的破坏不可避免，弃土、弃石、开挖等会给和谐的自然环境留下大量的裸露边坡。坡面加固方法主要有工程加固和植物加固。工程加固通常采用抹面、捶面、喷浆、勾(灌)缝、坡面护墙等形式，但该方法一般只适用于不宜植被生长的陡坡面，对于土质边坡无法实现生态加固。植被加固一般采用铺草、种草和植灌木(树木)形式,该方法虽能适用于土质边坡的生态加固，但在植被生长前或植被稀疏的区域，坡面的土体仍然存在坡面侵蚀、水土流失等问题，甚至会在很大程度上影响植被的生长。高分子固化剂作为一种新型环保的土壤加固材料，因具有参入量较少、运输方便、施工简单、生态环保等优点而备受关注。

中国专利申请200710021619.0提出了“生态土壤稳定剂及其制备方法”，该生态土壤稳定剂包括水或去离子水，共聚单体1：醋酸乙烯酯，共聚单体2：甲基丙烯酸甲酯或与共聚单体3；共聚单体3：丙烯酸酯；聚乙烯醇；乳化剂十二烷基硫酸钠或与OP2-4或均为；引发剂(过硫酸盐)。该方法虽具有良好的环境适宜性及可促进植物生长的优点，但还存在以下不足：一是固化剂液体粘度较大，渗透性极差，坡面形成的固化层极薄，总体上不能满足坡面固化的要求；二是固化时间极长，在实际操作中很难保证固化效果；三是固化层保水性差，容易干裂，影响植被生长。

中国专利申请201110106789.5提出了“一种聚氨酯型生态固沙剂及其制备方法”，该固沙剂由聚氨酯预聚体、分散稳定剂和溶剂组成,聚氨酯预聚体由聚合物多元醇和二异氰酸酯缩聚反应得到，聚合物多元醇由聚氧化丙烯二元醇、聚氧化乙烯二元醇和易降解聚合物二醇组成,聚氧化丙烯二元醇与聚氧化乙烯二元醇的质量比为1∶3～5∶1，易降解聚合物二醇占聚合物多元醇总质量的13～23%；聚合物多元醇与二异氰酸酯的质量比为4∶1～7∶1。该方法虽具有良好的高低温气候适应性和耐老化性的优点，但还存在以下不足：一是固化剂保质期短，在实际中很难保存；二是固化时间极短，在其固化时间内很难完成施工，将直接影响施工质量；三是固化层厚度薄，很难满足坡面加固要求。

中国专利申请201110106794.6提出了“一种防尘固沙方法”，该方法将聚氨酯型生态固沙剂用水稀释，聚氨酯预聚体的重量百分比浓度为0.5～5%；然后将固沙剂稀释液喷洒在沙土上，在沙土表层形成固化层；其中，所述聚氨酯型生态固沙剂的活性成分为聚氨酯预聚体，所述聚氨酯预聚体由聚合物多元醇和二异氰酸酯化合物缩聚反应得到，所述聚合物多元醇由聚氧化丙烯二元醇、聚氧化乙烯二元醇和易降解聚合物二醇组成,聚氧化丙烯二元醇与聚氧化乙烯二元醇的质量比为1∶3～5∶1，易降解聚合物二醇占聚合物多元醇总质量的13～23%；聚合物多元醇与二异氰酸酯化合物的质量比为4∶1～7∶1，所述易降解聚合物二醇为聚ε-己内酯二醇、聚乳酸二醇或其任意比例的混合物。该方法所形成的固化层虽具有良好的抗冲刷和抗风蚀性能等优点，但还存在以下不足：一是固化时间极短，在其固化时间内很难完成施工；二是固化层厚度薄，很难满足坡面加固要求；三是固化剂稀释直接喷洒在撒播植被草种后的沙土上，容易造成草种的移位，坡面植被分布均匀性极差。

综上所述，如何克服现有技术的不足，有效解决在环境开发建设中，因开挖而造成生态体系失衡、原生植被损坏或裸露土质边坡出现的土壤土质松散、含水量降低、易风化、容易造成坡面侵蚀、水土流失、坡体坍塌、河流阻塞、滑坡、水污染等灾害问题，已成为当今环境保护工程技术领域中亟待攻克的重点难题之一。

发明内容

本发明目的是为克服现有技术的不足而提供一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，本发明的固化层具有良好的抗冲刷性、抗风性能、水稳定性，且保水、透气，利于植被生长等功能，实用性强。

本发明提出的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，坡面整平：采用机械或人工对天然边坡或人工边坡有明显冲沟或不平整处进行坡面整平；

步骤二，加固液配制：首先按质量百分比计：将5-20%高分子固化剂、5-10%泥浆和70-90%水均匀混合，然后与草种均匀搅拌组成复合固化剂，其中草种的加入量为25-35g/m²坡面；

步骤三，加固液喷洒：将步骤二得到的复合固化剂按4-5L/m²坡面喷洒量喷洒在土质边坡坡面上，使得土质边坡坡面上形成固化层；

步骤四，边坡养护：在草种发芽前后提供充足的水分，促使植被生长，使得植被根系与步骤三得到的固化层协同作用，从而实现土质边坡坡面生态加固；

步骤五，评估维护：对步骤四实现生态加固后的土质边坡坡面的损坏情况、植被生长情况等生态加固效果进行定期评估，以追加维护保养。

本发明实现生态固坡的机理是：为克服现有技术使用单一高分子固化剂的不足，本发明的加固液采用了复合固化剂，因复合固化剂与土质边坡坡面的相容性好，所以复合固化剂喷洒在土质边坡坡面上，容易从土颗粒孔隙渗入到土体内部，填充土颗粒间的孔隙并包裹土颗粒，随着水分的蒸发，固化剂在土颗粒表面以及内部形成空间网络结构，详见图1，将土颗粒与草种粘结成网络状的结构整体，从而在土体表层形成一定厚度的固化层；该复合固化剂形成的网状膜结构可储备水分，促进植被生长，待草种生长后，植被根系纵横交错地伸展在土体内部，进一步加强了土质边坡坡面固化层的网状结构，详见图2，同时植被的叶子覆盖在土质边坡坡面上，很大程度上可减小土质边坡坡面被雨水冲刷，在复合固化剂与植被的协同作用下实现土质边坡坡面的生态加固。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：一是本发明采用了复合固化剂，能够有效解决土质边坡坡面侵蚀、水土流失、植被破坏、坡面失稳等问题；二是应用本发明加固后所形成的生态固化层具有良好的抗冲刷性、抗风性能、水稳定性，且保水、透气和利于植被生长等功能；三是本发明将复合固化剂与植被相结合，发挥了极好的协同作用，真正凸显了生态环保的效益；四是本发明的方法施工简便、工程成本低、实用性强、生态环保。本发明可广泛应用于公路、岸堤等土质边坡坡面的生态加固，还可应用于矿区生态恢复、工程区生态治理等领域，特别适用于大规模环境建设施工工程，具有很好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明提出的应用复合固化剂实施生态固化的机理示意图。

图2为本发明提出的应用复合固化剂实施边坡坡面生态加固的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提出的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，它包括以下步骤：

所述的高分子固化剂为聚氨酯固化剂与保水剂按质量比9:1-15:1的混合剂，其粘度为600-1200mpa.s、固化时间6-8h、PH值6-8；

所述的聚氨酯固化剂为二元醇混合物与甲苯二异氰酸酯按质量比2:1-3.5:1配置后进行缩聚反应，得到聚氨酯预聚体；再将按质量份数：10-20份聚氨酯预聚体与30-35份乙酸乙酯、1-1.5份十二烷基硫酸钠进行配置并充分搅拌，而制得聚氨酯固化剂成品；所述的二元醇混合物是由聚氧化丙烯二元醇与聚氧化乙烯二元醇按质量比1:3.5-1:5组成，其中：聚氧化丙烯二元醇的数均分子量为4000、聚氧化乙烯二元醇的数均分子量为2000。

所述的保水剂为一种固体状、吸水能力200-300倍和再生性好的高吸水性树脂；

所述的泥浆的组分为，按质量份数计包括：30-40份膨润土、10-15份KCl、2-4份KOH、1-1.5份消泡剂和40-50份水；

步骤三，加固液喷洒：将步骤二得到的复合固化剂按4-5L/m²喷洒量喷洒在土质边坡坡面上，使得土质边坡坡面上形成固化层；所述的固化层厚度为5-15cm；

现以高速公路土质边坡试验段为例，进一步详细说明本发明的具体实施方式及其应用性能测试分析结果。

本实施例具体实施步骤和要求同上，其中部分具体参数如下：

高速公路土质边坡试验段：坡长为20米、坡面斜边10米、坡角35°，坡面加固总面积200m²；加固液按质量百分比计：20%高分子固化剂、5%泥浆和75%水，加固液喷洒量为5L/m²坡面，高分子固化剂为聚氨酯固化剂与保水剂按质量比9:1的混合剂，草种为等质量比的狗牙根、白三叶、百喜草和榴花菊，草种用量25g/m²坡面；试验段加固液总用量1000L，配制加固液各组分所需用量如表1所示。

表1 试验段加固液中各组分的用量

高速公路土质边坡试验段固化层的厚度为10.5cm，该试验段加固后的坡面经过1个月、3个月、6个月、12个月的效果评估，结果均显示坡面土颗粒完整，未有冲刷痕迹，植被分布均匀且生长茂盛，达到很好的坡面生态加固效果。

本发明经反复现场试验验证，取得了满意的应用效果。本发明的复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法的优异性能详见表2。

表2 本发明与现有高分子固化剂边坡加固方法对比表

以上具体实施方式及实施例是对应用本发明提出的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法的技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims

1.一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤三，加固液喷洒：将步骤二得到的复合固化剂按4-5 L/m²坡面喷洒量喷洒在土质边坡坡面上，使得土质边坡坡面上形成固化层；

2.根据权利要求1所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是步骤二所述的高分子固化剂为聚氨酯固化剂与保水剂按质量比9:1-15:1的混合剂，其粘度为600-1200 mpa.s、固化时间6-8h、PH值6-8。

3.根据权利要求1所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是步骤二所述的泥浆的组分为，按质量份数计包括：30-40份膨润土、10-15份KCl、2-4份KOH、1-1.5份消泡剂和40-50份水。

4.根据权利要求1所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是步骤二所述的草种由狗牙根、白三叶、百喜草、榴花菊、胡枝子中的一种或两种以上按任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是步骤三所述的固化层厚度为5-15cm。

6.根据权利要求2所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是所述的聚氨酯固化剂为二元醇混合物与甲苯二异氰酸酯按质量比2:1-3.5:1配置后进行缩聚反应，得到聚氨酯预聚体；再将按质量份数：10-20份聚氨酯预聚体与30-35份乙酸乙酯、1-1.5份十二烷基硫酸钠进行配置并充分搅拌，而制得聚氨酯固化剂成品；所述的二元醇混合物是由聚氧化丙烯二元醇与聚氧化乙烯二元醇按质量比1:3.5-1:5组成，其中：聚氧化丙烯二元醇的数均分子量为4000、聚氧化乙烯二元醇的数均分子量为2000。

7.根据权利要求2所述的一种复合固化剂对土质边坡坡面生态加固的方法，其特征是所述的保水剂为一种固体状、吸水能力200-300倍和再生性好的高吸水性树脂。