摘要：針對巖質(zhì)邊坡復綠的難題，結合根據(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，從而達到生態(tài)修復的目的思想，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踐，證明了其優(yōu)良的環(huán)境適應性和有效性。
關鍵詞：綠化 巖質(zhì)邊坡 礦山復綠 噴播 生態(tài)基材
1 前言
國土資源部早在十五計劃綱要中就指出“選擇不同類型的礦山進行生態(tài)環(huán)境恢復治理示范建設，對工礦區(qū)損毀土地進行復墾和綠化”，十八大以來，國家大力推進生態(tài)文明建設，國土資源部更是將“發(fā)展綠色礦業(yè)，建設綠色礦山”作為戰(zhàn)略目標。
至2014年，國家級綠色礦山試點單位達到四批共661家，其中有35家礦山企業(yè)已通過驗收，被正式授予“國家級綠色礦山”稱號，其中一項重要的考核指標就是礦區(qū)綠化覆蓋率。“三區(qū)兩線”是在全國“礦山復綠”行動中確立的治理重點，主要涵蓋重要自然保護區(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，南側緊靠當?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℃;年日照時數(shù)為2581.7小時，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，導致綠化失敗。
圖1 原狀邊坡情況
3 技術方案
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，從而達到生態(tài)修復的目的[1-3]。
結合國內(nèi)外先進的坡面柔性防護、防侵蝕和植被恢復技術，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錨固系統(tǒng)作為結構措施確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定，利用改良土漿噴附實現(xiàn)土壤重建，利用高性能生態(tài)基材噴播實現(xiàn)植被快速建立，利用噴灌系統(tǒng)實現(xiàn)后期養(yǎng)護。
圖2 方案示意圖
3.1 結構措施
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，加強土層在坡面的穩(wěn)定，同時三維網(wǎng)絲結構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，確保結構耐久性。
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
高性能生態(tài)基材為精細熱熔木纖維、人造纖維、高分子聚合物保水基質(zhì)、微孔顆粒、生長促進劑等構成的生態(tài)配方，與種子混合后，通過專業(yè)設備噴播施工，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?shù)貧夂驐l件下的后期養(yǎng)護，配套了相應的噴灌系統(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，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)中安全繩擺動將碎石掃落。坡面作業(yè)時，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)順序應從上至下，上部清理完畢后人員方可向下移動。
4.2 加筋麥克墊施工
首先進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系統(tǒng)結構穩(wěn)定的主要承力構件。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，并用噴漆標記。采用風鉆在標記點鉆孔，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。采用標號不低于M20的水泥砂漿，優(yōu)先選用粒徑不大于3mm的中細砂，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)，安裝時單根長度不宜大于30m，每根兩端均折邊30cm并用3個繩夾固定，固定好一端后應先采用緊繩器拉緊再固定另一端。
然后進行加筋麥克墊的鋪設及固定。鋪網(wǎng)前錨桿灌漿養(yǎng)護不得少于三天。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扎固定，所有相鄰點扎距離不大于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扎縫合，扎絲單根長度以30cm為宜。
在坡面應采用加工成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
施工用土需事先運輸?shù)浆F(xiàn)場堆存。堆存場地選用平整的實地便于車輛進出及裝卸，并應滿足堆土容量要求。堆土盡量緊湊，防止平攤面積過大導致鋪墊層的土浪費過多，避免自卸卡車、裝載機在土上碾壓。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，不得不中止施工進行清理，不但降低施工效率，并且可能造成大量材料浪費。盡量采用機械振動篩篩土，以提高效率，滿足噴播機給料需求。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[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。上料可采用裝載機或叉車。土用標準容量的噸袋裝好后直接倒入噴播機進料口。其他添加劑可按配比依次加入。攪拌均勻后方可進行噴射施工。
利用多功能噴播機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?shù)貧夂颉⑦x用草種等來設計確定。一次成型厚度約為1~2cm，同一位置需經(jīng)過多次噴附達到設計厚度。
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。應充分攪拌15分鐘以使各組成成分充分反應并拌合均勻。上料可采用裝載機或叉車。生態(tài)基材為標準規(guī)格包裝，破碎后投入噴播機進料口。其他添加劑可按配比依次加入。
利用進口纖維噴播機將混合攪拌料噴附于土層表面。噴射可采用槍噴或管噴，噴射時應根據(jù)風向、風力調(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?shù)貧夂颉⑦x用草種等來設計確定。可一次成型，也可分兩次噴附達到設計厚度。
4.5、出苗養(yǎng)護
施工結束至植物種子發(fā)芽出苗期間，應保持生態(tài)基材及土壤濕潤，因此當施工期蒸發(fā)強烈時，應進行澆水養(yǎng)護。從開始堅持每天早晚共澆兩次水，澆水時應將水滴霧化，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，利用進口纖維噴播機噴水養(yǎng)護;噴灌系統(tǒng)完成后，采用噴灌系統(tǒng)養(yǎng)護。
5 實施情況
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，一個半月達到一定木質(zhì)化程度，經(jīng)受了一次大雪考驗。工程于10月通過初步驗收，復綠效果得到業(yè)主、園林專家的一致認可和媒體宣傳。青海互助項目的工程實踐對高寒高海拔地區(qū)礦山巖質(zhì)邊坡復綠具有積極意義。
圖4 實施完成
圖5 出苗養(yǎng)護
參考文獻
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