摘要：針對巖質(zhì)邊坡復(fù)綠的難題，結(jié)合根據(jù)邊坡形貌、周邊環(huán)境、氣候條件，采用適宜的工程和生物手段，解決巖質(zhì)陡邊坡的立土、抗沖刷、調(diào)節(jié)植被生長環(huán)境、加速植被發(fā)芽及生長等問題，從而達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的思想，提出了高性能加筋生態(tài)基材噴播方案。方案主要由加筋麥克墊層、噴附土層、生態(tài)基材植生層及噴灌系統(tǒng)等組成，通過青海互助花石山石灰石礦的工程實(shí)踐，證明了其優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性和有效性。
關(guān)鍵詞：綠化 巖質(zhì)邊坡 礦山復(fù)綠 噴播 生態(tài)基材
1 前言
國土資源部早在十五計(jì)劃綱要中就指出“選擇不同類型的礦山進(jìn)行生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理示范建設(shè)，對工礦區(qū)損毀土地進(jìn)行復(fù)墾和綠化”，十八大以來，國家大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，國土資源部更是將“發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)綠色礦山”作為戰(zhàn)略目標(biāo)。
至2014年，國家級綠色礦山試點(diǎn)單位達(dá)到四批共661家，其中有35家礦山企業(yè)已通過驗(yàn)收，被正式授予“國家級綠色礦山”稱號，其中一項(xiàng)重要的考核指標(biāo)就是礦區(qū)綠化覆蓋率。“三區(qū)兩線”是在全國“礦山復(fù)綠”行動(dòng)中確立的治理重點(diǎn)，主要涵蓋重要自然保護(hù)區(qū)、景觀區(qū)、居民集中生活區(qū)和重要交通干線、河流湖泊直觀可視范圍。
花石山石灰石礦位于青海省互助縣柏木硤口，南側(cè)緊靠當(dāng)?shù)芈糜喂?威北公路)，毗鄰北山國家森林公園的迎賓大門。隨著礦山的開采，原有地形地貌遭到改變、地表植被受到破壞。礦山開采后形成的裸露邊坡及南側(cè)放礦溜槽，破壞了地形地貌、裸露的山體顯得十公刺眼，影響景觀，治理任務(wù)非常迫切。
2 工程概況
工程所在地互助土族自治縣屬大陸寒溫帶氣候，平均氣溫為5.8℃，極端最高氣溫為30.3℃，極端最低氣溫為-26.9℃;年日照時(shí)數(shù)為2581.7小時(shí)，無霜期114天，年降水量477.4mm，年蒸發(fā)量1198.3mm，年相對濕度63%，年平均風(fēng)速0.9m/s，雷暴日數(shù)39天。全縣88.9%土壤為石質(zhì)性土壤，以輕石質(zhì)、中石質(zhì)為主，地表土多為黑鈣土和粟鈣土。
工程邊坡海拔高度為3100m，坡長300m，最大坡高100m，總面積約25000m2，坡度65°~70°，邊坡表面為爆破產(chǎn)生的凹凸不規(guī)則坡面和殘留的碎石，碎石直徑為5~30cm，大塊巖石直徑在1.5m，施工難度較大。坡面附近自然植被為沙棘、金露梅、銀露梅、狼毒花等小葉草本及灌木。由于環(huán)境惡劣，處于高寒地區(qū)，全年降雨量少，晝夜溫差大，植物較難成活且生長極其緩慢。施工期為7-8月，工期緊張，10月后氣溫將驟降不利于植物生長，必須加速植物生長達(dá)到較好的木質(zhì)化程度抗凍。施工期正值雨季，由于邊坡高陡，匯流能量大，易將土壤和種子沖走，導(dǎo)致綠化失敗。
圖1 原狀邊坡情況
3 技術(shù)方案
解決該問題，需根據(jù)邊坡形貌、周邊環(huán)境、氣候條件，采用適宜的工程和生物手段，解決巖質(zhì)陡邊坡的立土、抗沖刷、調(diào)節(jié)植被生長環(huán)境、加速植被發(fā)芽及生長等問題，從而達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的[1-3]。
結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的坡面柔性防護(hù)、防侵蝕和植被恢復(fù)技術(shù)，擬采用高性能加筋生態(tài)基材噴播方案。該方案利用加筋麥克墊及相應(yīng)錨固系統(tǒng)作為結(jié)構(gòu)措施確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定，利用改良土漿噴附實(shí)現(xiàn)土壤重建，利用高性能生態(tài)基材噴播實(shí)現(xiàn)植被快速建立，利用噴灌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后期養(yǎng)護(hù)。
圖2 方案示意圖
3.1 結(jié)構(gòu)措施
加筋麥克墊[4]為加筋的三維網(wǎng)墊，通過錨固系統(tǒng)錨固貼合在坡面，坡頂采用反包錨桿鋼絲繩固定，坡面采用錨釘固定。加筋麥克墊對土層起到加筋牽掛作用，加強(qiáng)土層在坡面的穩(wěn)定，同時(shí)三維網(wǎng)絲結(jié)構(gòu)能與土顆粒及植物根系交織，防止土顆粒受雨水沖刷流失。另外，配套噴灌系統(tǒng)的加筋麥克墊，自帶了豎向分管和噴頭。
加筋麥克墊、鋼絲繩錨桿、鋼絲繩的鋼絲均采用熱鍍高爾凡(Zn-5%Al合金+稀土元素)防腐處理，確保結(jié)構(gòu)耐久性。
3.2 土壤重建
土層厚約8~10cm，是由黏土混合添加谷殼、泥炭土、肥料、保水劑、粘合劑、土壤改良劑等配方后，通過專用噴播設(shè)備噴附到巖面，為植物提供生長介質(zhì)。改良后的土壤提高了對巖石表面的粘附力，改善了內(nèi)部的營養(yǎng)平衡有利于植被生長存活。
3.3 建植技術(shù)
高性能生態(tài)基材為精細(xì)熱熔木纖維、人造纖維、高分子聚合物保水基質(zhì)、微孔顆粒、生長促進(jìn)劑等構(gòu)成的生態(tài)配方，與種子混合后，通過專業(yè)設(shè)備噴播施工，起到保水保溫，加速植被發(fā)芽和根系發(fā)展等作用。
3.4 噴灌系統(tǒng)
考慮到當(dāng)?shù)貧夂驐l件下的后期養(yǎng)護(hù)，配套了相應(yīng)的噴灌系統(tǒng)。噴灌系統(tǒng)以山頂水箱為水源，通過供水管路引水至坡頂，在坡頂經(jīng)控制分流到加筋麥克墊上的豎向分管，最終從豎向風(fēng)管上的噴頭澆水。該系統(tǒng)充分利用了重力勢能，無需用電，安全可靠，小噴頭群協(xié)同作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)均勻完全覆蓋。
4 施工工藝流程
4.1 清坡
作業(yè)人員必須佩戴安全帽，穿防滑鞋，系安全繩。使用安全繩時(shí)，上端栓在鋼絲繩錨桿套環(huán)上固定，并先清理掉上端平臺碎石，防止作業(yè)中安全繩擺動(dòng)將碎石掃落。坡面作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員一字排開，采用鐵鍬、釘耙等鏟除碎屑，敲擊浮石，作業(yè)順序應(yīng)從上至下，上部清理完畢后人員方可向下移動(dòng)。
4.2 加筋麥克墊施工
首先進(jìn)行頂部鋼絲繩錨桿及支撐繩的安裝。頂部鋼絲繩錨桿及支撐繩是保證整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要承力構(gòu)件。為防止坡頂巖石在錨桿拉力下發(fā)生破壞，頂部鋼絲繩錨桿及支撐繩的位置線可為坡頂邊緣線向內(nèi)平移安全距離2m左右。
放線并按2m的間距測定鋼絲繩錨桿孔位，并用噴漆標(biāo)記。采用風(fēng)鉆在標(biāo)記點(diǎn)鉆孔，鉆孔方向自上而下，孔徑φ50mm，孔深不小于2m。向孔內(nèi)注漿并插入雙股直徑為φ16mm的鍍高爾凡鋼絲繩錨桿。采用標(biāo)號不低于M20的水泥砂漿，優(yōu)先選用粒徑不大于3mm的中細(xì)砂，確保漿液飽滿。
將直徑為φ16mm的熱鍍高爾凡支撐繩依次穿過鋼絲繩錨桿的套環(huán)，安裝時(shí)單根長度不宜大于30m，每根兩端均折邊30cm并用3個(gè)繩夾固定，固定好一端后應(yīng)先采用緊繩器拉緊再固定另一端。
然后進(jìn)行加筋麥克墊的鋪設(shè)及固定。鋪網(wǎng)前錨桿灌漿養(yǎng)護(hù)不得少于三天。將加筋麥克墊上端從支撐繩下部穿過后折回，反包30~50cm，采用絞合鋼絲折成雙股點(diǎn)扎固定，所有相鄰點(diǎn)扎距離不大于20cm，另一端沿著坡面向下展開。
加筋麥克墊網(wǎng)幅尺寸為25m×2m，網(wǎng)面間需采用絞合鋼絲點(diǎn)扎縫合，扎絲單根長度以30cm為宜。
在坡面應(yīng)采用加工成L型的鋼筋錨釘對加筋麥克墊固定，使其貼合坡面。錨釘一般規(guī)格為：錨固段長150mm，彎折段長50mm。錨釘一般按每平m1個(gè)呈梅花形布置，采用電錘打孔，然后錘擊敲入。
圖3 加筋麥克墊及錨固示意圖
4.3、土層施工
施工用土需事先運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場堆存。堆存場地選用平整的實(shí)地便于車輛進(jìn)出及裝卸，并應(yīng)滿足堆土容量要求。堆土盡量緊湊，防止平攤面積過大導(dǎo)致鋪墊層的土浪費(fèi)過多，避免自卸卡車、裝載機(jī)在土上碾壓。堆土后需用塑料膜、雨布等覆蓋防雨。
自然環(huán)境取的土中難免會夾雜一些碎石，如果直接用于噴播會經(jīng)常發(fā)生堵罐、堵管，不得不中止施工進(jìn)行清理，不但降低施工效率，并且可能造成大量材料浪費(fèi)。盡量采用機(jī)械振動(dòng)篩篩土，以提高效率，滿足噴播機(jī)給料需求。篩網(wǎng)的網(wǎng)目不宜過疏，宜采用1~1.5mm的篩孔。篩過的土應(yīng)與原土分離堆存或噸袋裝盛。
上料攪拌和噴射。先在多功能噴播機(jī)[5]中加入約二分之一的水，然后加入土和添加料，開啟攪拌器。上料可采用裝載機(jī)或叉車。土用標(biāo)準(zhǔn)容量的噸袋裝好后直接倒入噴播機(jī)進(jìn)料口。其他添加劑可按配比依次加入。攪拌均勻后方可進(jìn)行噴射施工。
利用多功能噴播機(jī)將混合攪拌料噴附于巖面上。噴射可采用槍噴或管噴。噴附厚度一般為8cm左右，具體厚度需根據(jù)邊坡情況、土壤條件、當(dāng)?shù)貧夂颉⑦x用草種等來設(shè)計(jì)確定。一次成型厚度約為1~2cm，同一位置需經(jīng)過多次噴附達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。
4.4、生態(tài)基材植生層施工
上料攪拌及噴射。先在噴播機(jī)中加入約三分之一的水，然后加入生態(tài)基材、種子和其他添加料，開啟攪拌器。應(yīng)充分?jǐn)嚢?5分鐘以使各組成成分充分反應(yīng)并拌合均勻。上料可采用裝載機(jī)或叉車。生態(tài)基材為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格包裝，破碎后投入噴播機(jī)進(jìn)料口。其他添加劑可按配比依次加入。
利用進(jìn)口纖維噴播機(jī)將混合攪拌料噴附于土層表面。噴射可采用槍噴或管噴，噴射時(shí)應(yīng)根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)力調(diào)整噴頭和手法，讓基材呈雪花狀飄灑在坡面上。噴播厚度一般為0.5~1cm左右，具體厚度需根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颉⑦x用草種等來設(shè)計(jì)確定。可一次成型，也可分兩次噴附達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。
4.5、出苗養(yǎng)護(hù)
施工結(jié)束至植物種子發(fā)芽出苗期間，應(yīng)保持生態(tài)基材及土壤濕潤，因此當(dāng)施工期蒸發(fā)強(qiáng)烈時(shí)，應(yīng)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。從開始堅(jiān)持每天早晚共澆兩次水，澆水時(shí)應(yīng)將水滴霧化，隨后隨植物的生長可逐漸減少澆水次數(shù)，并根據(jù)降水情況調(diào)整。
噴灌系統(tǒng)完成前，利用進(jìn)口纖維噴播機(jī)噴水養(yǎng)護(hù);噴灌系統(tǒng)完成后，采用噴灌系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)。
5 實(shí)施情況
工程于7月初開工，8月中旬完工，期間經(jīng)歷2次冰雹。施工完成后10天左右植物開始出苗，生長迅速，一個(gè)半月達(dá)到一定木質(zhì)化程度，經(jīng)受了一次大雪考驗(yàn)。工程于10月通過初步驗(yàn)收，復(fù)綠效果得到業(yè)主、園林專家的一致認(rèn)可和媒體宣傳。青海互助項(xiàng)目的工程實(shí)踐對高寒高海拔地區(qū)礦山巖質(zhì)邊坡復(fù)綠具有積極意義。
圖4 實(shí)施完成
圖5 出苗養(yǎng)護(hù)
參考文獻(xiàn)
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