2015-07-20 09:38:04 來源:水泥人網

青?;ブ嗟V山巖質邊坡復綠工程實踐

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環境恢復治理示范建設,對工礦區損毀土地進行復墾和綠化”,十八大以來,國家大力推進生態文明建設,國土資源部更是將“發展綠色礦業,建設綠色礦山”作為戰略目標。

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綠化覆蓋率?!叭齾^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、景觀區、居民集中生活區和重要交通干線、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,南側緊靠當地旅游公路(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℃;年日照時數為2581.7小時,無霜期114天,年降水量477.4mm,年蒸發量1198.3mm,年相對濕度63%,年平均風速0.9m/s,雷暴日數39天。全縣88.9%土壤為石質性土壤,以輕石質、中石質為主,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°,邊坡表面為爆破產生的凹凸不規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。由于環境惡劣,處于高寒地區,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,需根據邊坡形貌、周邊環境、氣候條件,采用適宜的工程和生物手段,解決巖質陡邊坡的立土、抗沖刷、調節植被生長環境、加速植被發芽及生長等問題,從而達到生態修復的目的[1-3]。

結合國內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基材噴播方案。該方案利用加筋麥克墊及相應錨固系統作為結構措施確保系統安全穩定,利用改良土漿噴附實現土壤重建,利用高性能生態基材噴播實現植被快速建立,利用噴灌系統實現后期養護。

圖2 方案示意圖

3.1 結構措施

加筋麥克墊[4]為加筋的三維網墊,通過錨固系統錨固貼合在坡面,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定,同時三維網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。改良后的土壤提高了對巖石表面的粘附力,改善了內部的營養平衡有利于植被生長存活。

3.3 建植技術

高性能生態基材為精細熱熔木纖維、人造纖維、高分子聚合物保水基質、微孔顆粒、生長促進劑等構成的生態配方,與種子混合后,通過專業設備噴播施工,起到保水保溫,加速植被發芽和根系發展等作用。

3.4 噴灌系統

考慮到當地氣候條件下的后期養護,配套了相應的噴灌系統。噴灌系統以山頂水箱為水源,通過供水管路引水至坡頂,在坡頂經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。該系統充分利用了重力勢能,無需用電,安全可靠,小噴頭群協同作業,可實現均勻完全覆蓋。

4 施工工藝流程

4.1 清坡

作業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上固定,并先清理掉上端平臺碎石,防止作業中安全繩擺動將碎石掃落。坡面作業時,作業人員一字排開,采用鐵鍬、釘耙等鏟除碎屑,敲擊浮石,作業順序應從上至下,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結構穩定的主要承力構件。為防止坡頂巖石在錨桿拉力下發生破壞,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,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。鋪網前錨桿灌漿養護不得少于三天。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。

加筋麥克墊網幅尺寸為25m×2m,網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到現場堆存。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。

自然環境取的土中難免會夾雜一些碎石,如果直接用于噴播會經常發生堵罐、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。篩網的網目不宜過疏,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,具體厚度需根據邊坡情況、土壤條件、當地氣候、選用草種等來設計確定。一次成型厚度約為1~2cm,同一位置需經過多次噴附達到設計厚度。

4.4、生態基材植生層施工

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。生態基材為標準規格包裝,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,噴射時應根據風向、風力調整噴頭和手法,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,具體厚度需根據當地氣候、選用草種等來設計確定??梢淮纬尚?,也可分兩次噴附達到設計厚度。

4.5、出苗養護

施工結束至植物種子發芽出苗期間,應保持生態基材及土壤濕潤,因此當施工期蒸發強烈時,應進行澆水養護。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,并根據降水情況調整。

噴灌系統完成前,利用進口纖維噴播機噴水養護;噴灌系統完成后,采用噴灌系統養護。

5 實施情況

工程于7月初開工,8月中旬完工,期間經歷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化程度,經受了一次大雪考驗。工程于10月通過初步驗收,復綠效果得到業主、園林專家的一致認可和媒體宣傳。青?;ブ椖康墓こ虒嵺`對高寒高海拔地區礦山巖質邊坡復綠具有積極意義。

圖4 實施完成

圖5 出苗養護

參考文獻

[1] 周連碧,王瓊,代宏文,等. 礦山廢棄地生態修復研究與實踐[M].北京:中國環境科學出版社,2010.

[2] 顧衛,江源,于海龍,等. 人工坡面植被恢復設計與技術[M].北京:中國環境科學出版社,2009.

[3] 趙方瑩,孫保平,等. 礦山生態植被恢復技術[M].北京:中國林業出版社,2009.

[4]. 黃倩,王震,李帆,張柏英. 新型生態防護技術在劍河清水江防洪堤工程中的應用[J]. 中國水利,2014,20:68.

[5]. 趙平. 噴播技術設備的類型與性能比較[J]. 公路,2005,01:200-206.

水泥人網

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環境恢復治理示范建設,對工礦區損毀土地進行復墾和綠化”,十八大以來,國家大力推進生態文明建設,國土資源部更是將“發展綠色礦業,建設綠色礦山”作為戰略目標。

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綠化覆蓋率?!叭齾^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、景觀區、居民集中生活區和重要交通干線、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,南側緊靠當地旅游公路(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℃;年日照時數為2581.7小時,無霜期114天,年降水量477.4mm,年蒸發量1198.3mm,年相對濕度63%,年平均風速0.9m/s,雷暴日數39天。全縣88.9%土壤為石質性土壤,以輕石質、中石質為主,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°,邊坡表面為爆破產生的凹凸不規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。由于環境惡劣,處于高寒地區,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。

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圖1 原狀邊坡情況

3 技術方案

解決該問題,需根據邊坡形貌、周邊環境、氣候條件,采用適宜的工程和生物手段,解決巖質陡邊坡的立土、抗沖刷、調節植被生長環境、加速植被發芽及生長等問題,從而達到生態修復的目的[1-3]。

結合國內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基材噴播方案。該方案利用加筋麥克墊及相應錨固系統作為結構措施確保系統安全穩定,利用改良土漿噴附實現土壤重建,利用高性能生態基材噴播實現植被快速建立,利用噴灌系統實現后期養護。

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圖2 方案示意圖

3.1 結構措施

加筋麥克墊[4]為加筋的三維網墊,通過錨固系統錨固貼合在坡面,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定,同時三維網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。改良后的土壤提高了對巖石表面的粘附力,改善了內部的營養平衡有利于植被生長存活。

3.3 建植技術

高性能生態基材為精細熱熔木纖維、人造纖維、高分子聚合物保水基質、微孔顆粒、生長促進劑等構成的生態配方,與種子混合后,通過專業設備噴播施工,起到保水保溫,加速植被發芽和根系發展等作用。

3.4 噴灌系統

考慮到當地氣候條件下的后期養護,配套了相應的噴灌系統。噴灌系統以山頂水箱為水源,通過供水管路引水至坡頂,在坡頂經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。該系統充分利用了重力勢能,無需用電,安全可靠,小噴頭群協同作業,可實現均勻完全覆蓋。

4 施工工藝流程

4.1 清坡

作業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上固定,并先清理掉上端平臺碎石,防止作業中安全繩擺動將碎石掃落。坡面作業時,作業人員一字排開,采用鐵鍬、釘耙等鏟除碎屑,敲擊浮石,作業順序應從上至下,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結構穩定的主要承力構件。為防止坡頂巖石在錨桿拉力下發生破壞,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,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。鋪網前錨桿灌漿養護不得少于三天。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。

加筋麥克墊網幅尺寸為25m×2m,網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。

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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到現場堆存。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。

自然環境取的土中難免會夾雜一些碎石,如果直接用于噴播會經常發生堵罐、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。篩網的網目不宜過疏,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,具體厚度需根據邊坡情況、土壤條件、當地氣候、選用草種等來設計確定。一次成型厚度約為1~2cm,同一位置需經過多次噴附達到設計厚度。

4.4、生態基材植生層施工

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。生態基材為標準規格包裝,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,噴射時應根據風向、風力調整噴頭和手法,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,具體厚度需根據當地氣候、選用草種等來設計確定??梢淮纬尚?,也可分兩次噴附達到設計厚度。

4.5、出苗養護

施工結束至植物種子發芽出苗期間,應保持生態基材及土壤濕潤,因此當施工期蒸發強烈時,應進行澆水養護。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,并根據降水情況調整。

噴灌系統完成前,利用進口纖維噴播機噴水養護;噴灌系統完成后,采用噴灌系統養護。

5 實施情況

工程于7月初開工,8月中旬完工,期間經歷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化程度,經受了一次大雪考驗。工程于10月通過初步驗收,復綠效果得到業主、園林專家的一致認可和媒體宣傳。青?;ブ椖康墓こ虒嵺`對高寒高海拔地區礦山巖質邊坡復綠具有積極意義。

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圖4 實施完成

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圖5 出苗養護

參考文獻

[1] 周連碧,王瓊,代宏文,等. 礦山廢棄地生態修復研究與實踐[M].北京:中國環境科學出版社,2010.

[2] 顧衛,江源,于海龍,等. 人工坡面植被恢復設計與技術[M].北京:中國環境科學出版社,2009.

[3] 趙方瑩,孫保平,等. 礦山生態植被恢復技術[M].北京:中國林業出版社,2009.

[4]. 黃倩,王震,李帆,張柏英. 新型生態防護技術在劍河清水江防洪堤工程中的應用[J]. 中國水利,2014,20:68.

[5]. 趙平. 噴播技術設備的類型與性能比較[J]. 公路,2005,01:200-206.

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