采石邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)模式研究C

1、采石邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)模式研究"趙方瑩徐邦敬$周連兄彳曹玉廷°宋瑞連°（i、北京林業(yè)大學(xué)邊坡綠化研究所，北京，100083；2、北京門頭溝區(qū)水務(wù)局，北京,102300； 3、北京林豐源牛態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京，100083；4、北京門頭溝區(qū)水土保持試驗(yàn)站，北京，102300）摘要:山于人為的生產(chǎn)建設(shè)過程中尤其是在公路、鐵路、礦山、水利、山區(qū)住宅籌基礎(chǔ) 項(xiàng)目的建設(shè)形成不同類型的巖石坡血，以采石場牛產(chǎn)形成的不同坡血牛態(tài)修復(fù)為例，積極開 展科學(xué)技術(shù)研究、因地制宜采用了牛態(tài)植被毯鋪植技術(shù)、植被恢復(fù)基材噴附技術(shù)、掛網(wǎng)+植 被恢復(fù)基材噴附技術(shù)、生態(tài)植被袋防護(hù)技術(shù)、巖面垂宜綠化技

2、術(shù)、生態(tài)灌漿技術(shù)進(jìn)行綜合技 術(shù)組合，為其它類似坡而的植被恢復(fù)提供參考。關(guān)鍵詞:巖石邊坡生態(tài)破壞植被恢復(fù)技術(shù)組合模式山于人為的生產(chǎn)建設(shè)過程中尤其是在公路、鐵路、礦山、水利、山區(qū)住宅籌基礎(chǔ)項(xiàng)目的 建設(shè)過程中擾動(dòng)地貌、開挖山體或大量填方，形成了不同類型的裸露邊坡，根據(jù)地形地貌和 施工的工程特點(diǎn)形成不同類型的坡面，各坡面的坡度、坡長、土石或巖質(zhì)、開挖或回填不盡 相同。對丁土石和土質(zhì)坡面，由于其牛態(tài)口我修復(fù)能力較強(qiáng)，在短時(shí)間內(nèi)基本都能通過口我 或者在人工的簡單配合下實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)，但是對于石質(zhì)陡坡巖面的植被恢復(fù)確實(shí)難度較人。近年來在引進(jìn)日木等發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)和國內(nèi)消化創(chuàng)新的技術(shù)上，基木上在國內(nèi)形成 了如

3、植被混凝土護(hù)坡綠化、丿孚層基材噴射護(hù)坡等一些技術(shù)，這些技術(shù)措施在近幾年在全國的 不同區(qū)域的巖質(zhì)坡血的牛態(tài)植被恢復(fù)工程實(shí)施中得到了廣泛的應(yīng)用，但是僅靠某一種技術(shù)解 決所有的坡面植被恢復(fù)問題顯然不現(xiàn)實(shí)，所以因地制宜摸索解決坡面植被恢復(fù)一系列技術(shù)組 合迫在眉急，本文就采石形成的坡面的植被恢復(fù)提出系列技術(shù)組合探索，以供公路等建設(shè)工 程形成坡而的植被恢復(fù)提供參考。1、項(xiàng)目區(qū)概況1. 1自然氣候條件項(xiàng)h區(qū)為門頭溝區(qū)妙峰山鎮(zhèn)龍風(fēng)嶺采石場，屬屮緯度人陸性季風(fēng)氣候，處在東部濕潤區(qū) 和西部干旱區(qū)之間，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽濕潤，冬季寒冷干燥。西部山 區(qū)為東部平原氣候呈明顯差異。年平均氣溫東部平原11

4、.7°c,極端垠高氣溫東部40.2°c,極 端最低氣溫東部-19.5°co春秋季節(jié)，境內(nèi)風(fēng)、霜頻繁，年平均風(fēng)速為2.7米/秒，8級(jí)以上大 風(fēng)21次，春秋季節(jié)霜凍頻繁，年平均無霜期200天左右。h照時(shí)數(shù)較多，年平均h照2470 小時(shí)。降水量受中緯度大氣環(huán)流的不穩(wěn)定和季風(fēng)影響，降水量年際變化大，多年平均降水.趙方瑩（1974-）,男，工程師，博士，從事邊坡綠化研究、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、水土保持方案 編制工作。e-mail： fyzhao。563.4毫米,最多為970.1毫米（1977年），最少為369.1毫米（2004年）。1. 2項(xiàng)目區(qū)分析項(xiàng)i區(qū)位于109國道左側(cè)，在國道

5、上對項(xiàng)目區(qū)一覽無余，另一側(cè)僅距永定河5（）0米，水 源方便。項(xiàng)目現(xiàn)場主要分三個(gè)區(qū)域，一是釆石場的開采而，光巖裸壁、坡度極陡，甚至還有 部分反坡，而積約為4000平方氷。巖面山于爆破作業(yè)留有大量裂隙，但是巖性堅(jiān)硬、深層 穩(wěn)定，并且坡頂上部沒有外部來水；第二是由于采石作業(yè)形成的開釆平臺(tái)和開釆棄渣，血積 約為3000平方米，局部坡腳欠穩(wěn)定，但是仍需做相應(yīng)的穩(wěn)定坡腳穩(wěn)定處理，渣體內(nèi)含土量 偏少，植被自然恢復(fù)不易；第三是周邊由于破壞植被稀疏區(qū)域，面積約為3000平方米，土石 坡面，坡而相對穩(wěn)定，經(jīng)過改良植被能夠生長，實(shí)現(xiàn)植被恢復(fù)。1. 3項(xiàng)目施工條件111 109國道通往項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)有現(xiàn)成的施工道路，并

6、且項(xiàng)目在門頭溝水土保持試驗(yàn)站的 水土保持科技示范園區(qū)范圍內(nèi)，水源離施工現(xiàn)場僅50米，施工和養(yǎng)護(hù)用水能夠得到保證。 施工用土通過協(xié)調(diào)利用龍風(fēng)嶺部分建設(shè)用地的表土。施工用電采用柴油發(fā)電機(jī)供電。項(xiàng)kl于 2005年3月開始設(shè)計(jì)準(zhǔn)備等前期工作，于4-6 m份完成丿施工，之后進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。2、采用的主要技術(shù)及植物品種選擇根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的具體特點(diǎn)以及已有科研成果推廣應(yīng)用的可能性，采用了牛態(tài)植被毯鋪植技 術(shù)、植被恢復(fù)基材噴附技術(shù)、掛網(wǎng)+植被恢復(fù)基材噴附技術(shù)、牛態(tài)植被袋防護(hù)技術(shù)、巖面垂 直綠化技術(shù)、生態(tài)灌漿技術(shù)。2. 1采用技術(shù)措施2. 1. 1生態(tài)植被毯牛態(tài)植被毯是利用稻草、麥秸等植物為原料生產(chǎn)出來的,在載體層

7、添加草種、保水劑、 營養(yǎng)土等材料是國際上常用的最簡潔有效的水土保持植被恢復(fù)措施,植被毯的結(jié)構(gòu)分上網(wǎng)、 植物纖維層、種子層、木漿紙層、下網(wǎng)五層。植被毯可以固定土壤，增加地ifii粗糙度，減少坡 面徑流量，減緩徑流速度,緩解雨水對坡面表土的沖刷，并tl由于在草毯屮加入肥料、保水劑等 材料，為植物種子出苗、后期生長提供了良好的基礎(chǔ)條件，尤其是人工養(yǎng)護(hù)管理有一定困難 的區(qū)域，大大減少了后期的養(yǎng)護(hù)管理工作量。植被毯能夠生物降解，無污染，保水保境，建 植簡易、快捷，維護(hù)管理粗放，養(yǎng)護(hù)管理成本低廉。2. 1. 2植被恢復(fù)基材噴附植牛基材噴附技術(shù)集成了生態(tài)、材料、植物、土壤、工程等方血多項(xiàng)技術(shù)為一體的主態(tài) 破

8、壞區(qū)域牛態(tài)植被恢復(fù)綜合工程技術(shù)體系。主要是先將有機(jī)質(zhì)、保水劑、黏合劑、土壤改良 劑、緩效肥、植物種子等材料經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)，配置成核心基質(zhì)材料，再根據(jù)施工現(xiàn)場可利川 土源和施工現(xiàn)場的土壤地質(zhì)條件，對慕質(zhì)跡行二次調(diào)配，通過高壓噴射系統(tǒng)將植物生長基質(zhì) 噴射到山于人為或者自然造成的植被破壞而缺少植物生長土壤條件的區(qū)域，營造植物生長條 件，并讓混入的植物種子迅速發(fā)芽牛長形成植被覆蓋。植牛基材噴附技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是基質(zhì)材料 能夠具有較強(qiáng)的抗侵蝕能力、保水能力、較好的土壤結(jié)構(gòu)、并且能夠?yàn)橹参锏呐ｉL捉供持續(xù) 的養(yǎng)分條件，植被恢復(fù)的速度快、效果好，成本適中的特點(diǎn)；同時(shí)植生基材噴附技術(shù)使用范 圍廣，對土石渣體、砂石河床灘

9、地能夠適川，對巖石坡面、土石坡面等坡面能夠與錨桿掛網(wǎng) 等工程措施結(jié)合使用。掛網(wǎng)+植被恢復(fù)基質(zhì)噴附技術(shù)針對不具備植被口然修復(fù)土壤條件的坡血，包括土質(zhì)、土 石、巖|由于植被恢復(fù)基質(zhì)直接噴附，存在附著穩(wěn)定以及由于植被恢復(fù)基質(zhì)的自重引起的 坡而穩(wěn)定問題，一般衣通過錨桿固定和土工網(wǎng)附著的工程措施的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行植被恢復(fù)基 質(zhì)噴附工程。根據(jù)坡面的穩(wěn)定程度選擇錨桿的長度、密度以及土工網(wǎng)的類型。2. 1. 3生態(tài)植被袋生物防護(hù)生態(tài)植被袋生物防護(hù)技術(shù)是將選定的植物種子通過兩層木漿紙附著在可降解的纖維材 料編織袋的內(nèi)側(cè)，在施工時(shí)在植被袋內(nèi)裝入營養(yǎng)土，封口按照坡面防護(hù)耍求碼放，經(jīng)過澆水 養(yǎng)護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)施工現(xiàn)場的牛態(tài)

10、修復(fù)。牛態(tài)植被袋既可以用于土石坡面，也可以用于巖石坡 面，但是當(dāng)坡度較陡時(shí)適用的坡面不宜太長。巖面垂直綠化技術(shù)是在普通垂直綠化的基礎(chǔ)上的技術(shù)延伸，是通過對坡度較陡，不適合 采用其它綠化方式的裸露巖體，在巖體現(xiàn)有或者工程處理出相對平坦和坑洼，在這些部位種 植攀緣植物的容器苗，實(shí)現(xiàn)巖體、扌當(dāng)墻綠化和生態(tài)修復(fù)的技術(shù)措施。延伸了以往只在巖體或 者擋墻下部種植攀緣植物的格式，結(jié)合工程措施在它們的上部或中部種植攀緣植物的容器大 苗（貼枝綠化）的模式。這種巖ini垂直綠化技術(shù)能夠解決其它方式不能復(fù)綠區(qū)域，實(shí)現(xiàn)牛態(tài) 修復(fù)的成木低、見效快，具有其他模式不可替代的作川，特別是在條件惡劣的廢棄礦區(qū)其意 義將更大。2

11、. 1. 4生態(tài)灌漿技術(shù)生態(tài)灌漿技術(shù)是沿用工程灌漿的一項(xiàng)技術(shù)措施。是針對對石質(zhì)堆渣、卵石灘地等地表物 質(zhì)呈塊狀、空隙大、缺少植物生長的土壤物質(zhì)基礎(chǔ)的區(qū)域，先用植被恢復(fù)基質(zhì)材料、黏十.、 水根據(jù)一定的比例配置成漿狀，然后對表層的植物生長層進(jìn)行灌漿，通過灌漿起到穩(wěn)定、防 滲，并且給植物的牛長提供了土壤和肥力條件，使植被恢復(fù)成為可能，是對類似的地表物質(zhì) 組成區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)修復(fù)有效途徑。2. 2植物品種的選擇植物品種主要選擇12個(gè)主要植物種作為坡而防護(hù)的頂級(jí)祥落植物種、23個(gè)輔助植物 種在頂級(jí)植物種沒有完全郁閉前防護(hù)坡面、12個(gè)草種作為先鋒植物種來改善坡血植物生長 環(huán)境增加土層肥力。具體草種有堿茅、葦狀

12、羊茅、高羊茅、紫花苜蓿、沙打旺、雜草，灌木 有荊條、胡枝子、擰條、紫穗槐，草花有二刀藍(lán)、波斯菊、鶯尾，攀緣植物有五葉地錦。3、技術(shù)組合模式總結(jié)根據(jù)項(xiàng)ri區(qū)的現(xiàn)場情況和技術(shù)特點(diǎn)，通過單項(xiàng)技術(shù)成果的宜接應(yīng)川及成熟技術(shù)的組裝、 配套與集成，解決廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的技術(shù)難點(diǎn)，包扌斤如卜具體技術(shù)組合。3. 1簡易植被恢復(fù)基材噴附對較高較陡的坡體局部有平臺(tái)和坑凹、以及巖體邊緣裂隙較大的部分，采用簡易客土噴 播技術(shù)實(shí)施牛態(tài)修復(fù)。混合后的植?；耐ㄟ^專業(yè)施工機(jī)械噴射到的坡面的坑洼和巖縫處， 直至坑洼和巖縫填滿。嚴(yán)防基質(zhì)下流、客土下層空洞現(xiàn)象的出現(xiàn)。3. 2掛雙向格柵+植被恢復(fù)基材噴附+生態(tài)植被毯主要針對因開采形

13、成的接近75°的裸露巖石坡面的治理，通過對巖石坡面的坡度進(jìn)行處 理和調(diào)整灰，由于沒冇外來匯水并冃由于項(xiàng)口區(qū)天然降水量不大，所以未單獨(dú)設(shè)置坡而排水 系統(tǒng)。具體工序如下：%1 清理坡面清除坡而浮右、消除坡而落石隱患。適度平整坡而，保證植生基材和巖右坡而能緊密 結(jié)合。對于光滑的坡面和60°以上的坡面，在坡面上鑿孔以增加坡面粗糙率。%1 錨桿及注漿按設(shè)計(jì)布置錨桿孔位，錨桿呈梅花形分布，1.5mx1.5m：對于不平順的位置需增設(shè)錨 桿孔位；用風(fēng)鉆鑿孔，鉆孔孔眼方向與坡而垂直。錨桿用18螺紋鋼，長度lm。安裝錨桿 時(shí)，外跟9 cm,外需部分做瀝青防銹處理。采用水泥注漿固定錨桿，注漿后1

14、2小時(shí)進(jìn)行下 一步驟的施工。%1 網(wǎng)的鋪設(shè)雙向格柵緊貼坡面鋪設(shè),選用型號(hào)為ss20,坡頂上方延伸50cm,用45cm長的錨桿固 定后，回填土。坡頂固定好后，自上而下掛網(wǎng)，搭接距離不小于10cm,川火燒絲將其綁扎 牢固；兩層雙向格柵間距89cm綁縛。%1 噴附植被恢復(fù)基材植被恢復(fù)基材袋裝成品，施工時(shí)與當(dāng)?shù)刂踩劳涟幢壤旌虾笫褂茫踩劳吝x用工程當(dāng)?shù)?表土（含水量w30%）過10mm篩后使用。混合后的植?；耐ㄟ^專業(yè)沌工機(jī)械噴射到掛網(wǎng) 后的坡面上。噴射植生基材時(shí)盡可能從正面進(jìn)行，凹凸部及死如要充分注意；依照從上到下、 從左至右的順序分層述行，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)厚度標(biāo)準(zhǔn)控制實(shí)際噴射厚度，噴附基材厚度為 10

15、cm；嚴(yán)防皋質(zhì)下流、客土下層空洞現(xiàn)象的出現(xiàn)。%1 生態(tài)植被毯的鋪設(shè)待植被恢復(fù)基材噴射層定型后在坡血鋪設(shè)生態(tài)植被毯，自上而下鋪設(shè)生態(tài)植被毯，植被 毯不必搭接，須將其拍實(shí)，與坡面充分接觸并用3nun鍍鋅u形鐵釘固定，鐵釘間距20cm, 梅花形交錯(cuò)布設(shè)。施工后立即噴水，保持坡面濕潤直至種子發(fā)芽。3. 3掛三圍網(wǎng)+植被恢復(fù)基材噴附對部分1： 1的坡度的土石坡而采川了掛三圍網(wǎng)+植被恢復(fù)慕材噴附的方法實(shí)施生態(tài)修 復(fù)。先對坡而進(jìn)行削坡和挖填，然后鋪設(shè)三圍網(wǎng)，三圍網(wǎng)橫向鋪設(shè)采用1米的錨桿固定。由 于坡度較緩。再加上是土石坡面需要噴附的基材厚度較小，所以錨桿的密度較小，沿三圍網(wǎng) 的邊沿4米一根進(jìn)行固定。同掛網(wǎng)噴

16、附進(jìn)行植被恢復(fù)基質(zhì)材料的噴附，但是rh于下部是土石 層所以噴附厚度約8cm左右。3. 4生態(tài)植被袋生態(tài)防護(hù)對巖面缺土并且高度不是太高的側(cè)坡，采川裝有植被恢復(fù)基質(zhì)的植牛袋實(shí)現(xiàn)牛態(tài)修復(fù)。 將選定的植物種子通過兩層木漿紙附著在可降解的纖維材料編織袋的內(nèi)側(cè)，在施工時(shí)在植被 袋內(nèi)裝入營養(yǎng)土、封口、按照坡而防護(hù)要求碼放，經(jīng)過澆水養(yǎng)護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)施工現(xiàn)場的生態(tài) 修復(fù)。生態(tài)植被袋碼放時(shí)首先對坡血進(jìn)行整理，使坡面平順并口拍實(shí)，注意碼放床茬保證植 被袋的穩(wěn)定性。3. 5客土大苗造林對由于礦山開采造成的植被稀疏區(qū)域，采川客土造林的方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。主要是對局 部裸戡的坡而客土栽植香、珍珠梅、黃扶等鄉(xiāng)土花灌木，提高植被

17、的覆蓋率，快速實(shí)現(xiàn)生 態(tài)修復(fù)。3. 6漿砌石坡腳擋墻+攀緣植物垂直綠化市于部分開采坡血坡腳具有一定的不穩(wěn)定性，采用修建漿砌石擋渣矮墻進(jìn)行工程防護(hù)， 保證坡面穩(wěn)定和防止渣體外泄，并h通過在擋墻內(nèi)側(cè)栽植爬山虎實(shí)施垂直綠化，當(dāng)經(jīng)過一年 的生長后，漿砌右擋渣矮墻為爬山虎覆蓋，形成生物墻。3. 7生態(tài)植被毯鋪設(shè)對鮫為平緩的坡體渣面，通過渣面平整采用鋪有植物種了生態(tài)植被毯實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。先 對渣坡進(jìn)行清理平整，然肩縱項(xiàng)鋪設(shè)生態(tài)植被毯即白上而下鋪設(shè)生態(tài)植被毯，植被毯不必搭 接，須將其拍實(shí)，與坡而充分接觸并用3mm鍍鋅u形鐵釘固定，鐵釘間距20cm,梅花形 交錯(cuò)布設(shè)。3. 8生態(tài)灌漿+植被毯鋪設(shè)對渣體巖塊偏多導(dǎo)

18、致缺土空隙人的渣體，先對表層采取生態(tài)灌漿的技術(shù)對表層渣體實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)定、防滲、保水的處理然后在表層噴附植物種了或者鋪設(shè)生態(tài)植被毯的方式實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù), 生態(tài)植被毯的鋪設(shè)同上。3. 9清淤土整地+撒播植物種子對開采平臺(tái)，由于表層土壤缺乏，利用三家店水庫淸淤的土與在表層對渣土進(jìn)行平整改 良，然后撒播植物混合種子實(shí)現(xiàn)牛態(tài)修復(fù)。3. 10巖面容器苗垂直綠化在坡度陡于75。的裸專巖石坡而，通過對下部和頂部栽植爬山虎以外，同時(shí)利用巖而局 部坑洼和人工采川工程措施呈梅花狀實(shí)施的坑洼部位栽植爬山虎，從多個(gè)方位進(jìn)行垂直綠 化，尤其是釆用藤木植物結(jié)合貼枝綠化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。為了確?；謴?fù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)防護(hù)目標(biāo)而進(jìn)行的管理，在各項(xiàng)技術(shù)措施實(shí)施完成后的45天左 右，保證這期間