矿区生态修复技术

矿区生态修复技术

1 矿山开发中的生态修复

1.1 生态修复任务

矿山生态修复的主要任务,是在目前技术经济水平的条件下,将受到开发影响的主要环境问题,通过科学、系统的生态修复工程和长期的生态抚育措施,使被破坏的、受损的矿山环境功能逐步恢复,使之生态环境自身可持续良性发展,逐步形成自我维持的繁衍生态平衡体系。矿山的主要生态修复对象包括:露天采矿场地、地下开采的采动影响区、排土场、选矿尾矿库、堆浸场、输送管线填埋区、道路、各工业场地等。

1.2 生态修复的时序

矿山生态修复的时期,目前传统的是在开采完成后再来修复。随着复垦工作的深入,和对矿业开发历程的理解,正确的复垦和生态修复活动,应伴随矿山全部开发过程,实施全程动态恢复。也就是生态恢复工作,应贯穿在矿山建设期、运营期和关闭期,以及后延的生态抚育期的全部开发过程。伴随生产时序,实施及时的复垦工程,恢复措施,使其被破坏的工业场地得以科学的、及时地恢复。

1.3 生态修复的内容

矿区不同的开发阶段,蕴含着不同的生态修复重点内容。在矿山基本建设阶段,矿山生态环境修复的主要方面,是矿山开拓阶段形成的道路、边坡、受影响的场地,表土的剥离、贮存和保护,场地恢复的规划设计,植被品种的选择及小区试验、设计,恢复工程材料的筛选和获取。在矿山运营阶段,应按开发建设时序,在运营期长达10-30年的范围内,可按工程进展划分时间段,不同的时间段有不同的复垦生态恢复任务、对象。在尾矿库、排土场、堆浸场、露天采矿场地,已经最终完成的堆筑作业的边坡、台阶、平台或局部场地,应是此阶段的及时、动态安排复垦工程的重点。在大面积完成顶部平台、沉积滩、台阶、道路等场地,应集中安排复垦工程,生态恢复措施。在接近开采完成或闭矿阶段,应重点完成各类场地的生态恢复工程,补充修复质量不能保证正常成活场地的恢复工作。对于建有永久建筑的场地和设施,应评估其质量和依据需要决定保留和拆除。使即将关闭的矿区,保留的设施为当地所用,不能遗留污染场地。拆除的建构筑物和

设施,清理后根据最终的利用去向,实施复垦或利用,合理安排各得其所。贯穿在各阶段中的一项不可缺少的任务,是对已经完成复垦生态恢复的场地和区域,实施持续几年的生态抚育和跟踪,确保恢复修复的质量,实现生态修复取得可持续、自我维持的良性循环机制。经过人工强化的复垦工程,生态修复等措施,

经过几年、十几年的生态循环和演替,矿区生态系统一定可以逐渐朝着恢复到采前的生态环境发展。

2 矿区生态修复对象

2.1 采矿区生态修复

露天矿采场开采后,多形成坡度陡的岩石边坡,以及宽度不大的台阶。凹陷露天坑底部,常有积水,应因地制宜的开展采区以台阶为主的复垦工程,覆盖300-500mm的表土,种植草灌为主的乡土品种,有条件的边坡可喷植植被层,合理安排复垦区的保水和排水。对周边的植林防护林带和露天采区的景观,进行总体设计和实施。

2.2 排土场复垦

排土场复垦技术,包含单一废石堆场的复垦技术。作为金属废弃堆场的排土场,常为酸性排土场,这类堆场生态复垦的特殊性,是硫化矿物的废石,酸度常在pH1-2或更低,常规技术复垦植被难以正常生长。因此,需要处置酸性污染后才可建立植被。近十多年来,国内外对此类堆场的治理做过大量的实验研究,示范工程发展也很快,出现了从源头治理工程,以及堆存后的治理工程的两种不同的治理程序和效果。其中,源头治理措施,主要是通过对废弃物产酸特性、产酸潜势研究后,提出防止措施和实施酸性控制工程,以及气候生态恢复工程。堆存后的治理工程,重在场地酸性的去除,建立人工植被层。国内畅行的是后者。主要是难以实现酸性物排放和治理时序的科学结合,而在废弃堆体形成后,多只能按处理生长基质酸性设计恢复生态工程。从源头研究产酸机制、采用控制产酸过程、防止酸性产生措施的研究,本领域的研究在国内尚未有成熟的技术和规模工程化治理。

2.3 废石边坡复垦技术

国内对石质边坡实施生态防护始于20世纪80年代中期,90年代后期得到

了迅速发展。由于石质边坡的特殊立地条件,土质边坡植被护坡常用的技术,如液压、固相喷播技术、挖沟植草技术、植生带技术及三维网绿化等技术并不适用。厚层基质喷附技术,已经成为我国坡面防护及植被恢复工程的一种常用技术,在全国各地得到普及推广。厚层基质喷附技术,是将人工配制的植物生育基质与植物种子、防侵蚀材料等混合在一起,采用专用设备(喷射机),通过高压空气将其喷射出去,附着在边坡表面的一种植被建植方法。技术优点:一是能在坡面上形成较厚的植物生长发育所需的有机质层(7~15cm);二是使植物种子有比较自然的发芽过程,保证喷撒的种子有较高的发芽率和存活率;三是喷播速度快;四是适用范围广;五是有效防止水土流失,植被覆盖度达到85%。目前,喷播技术广泛的应用于公路、铁路以及部分废弃采石场边坡,技术相对成熟。而喷播技术应用到采矿废石堆场的研究还未见报道。将实用的喷播技术引进到采矿废石堆场边坡生态恢复,对全面实施矿山废弃地的生态恢复,将起到推动作用。

2.4 尾矿库复垦

尾矿库植被恢复的技术难点是尾砂粒径粗、没有土壤的团粒结构,内聚力极低、持水能力差、营养成分低下,甚至存在不同程度的有毒有害成分,植被品种赖以生存的微生物几近为零,风蚀严重,昼夜温差大,尾砂极端温度可达50℃以上等恶劣生境。在查明、确定矿山废弃的废石、尾矿、废渣堆场等污染物处置完成后,可进行矿山各类废弃堆场的复垦和生态恢复工程,完成最终堆场稳定化和生态化处置。在本领域先进、成熟的技术,是尾矿库有土复垦的生态恢复技术和无土复垦生态恢复技术。该技术是针对有色金属矿山尾矿的专业技术,具有针对性符合所在地自然特点、场地及边坡稳定性好、复垦后场地稳定符合安全要求,植被覆盖度高,在缺乏土壤的地区可实施无土覆盖复垦生态恢复工程。相对一般复垦技术相比,该复垦技术成本低、综合复垦工程质量为前沿水平。该技术成功实现了尾矿库边坡上不需要覆土直接建立植被层,实现边坡稳定,水土流失控制达到90%以上,为缺乏土源的地区提供了行之有效的植被稳定边坡的复垦生态恢复技术,受到业主单位的欢迎,推广潜力巨大。

本尾矿库复垦技术,还包括铝土矿尾矿-赤泥堆场复垦生态恢复技术。该技术必须解决强碱性介质、边坡坡度大、基质坚硬、建立植被难以成活等问题。

3 矿区主要生态修复技术

3.1 BS活性土壤生态修复技术

3.1.1 “BS活性土壤生态修复技术”技术原理

“BS活性土壤生态修复技术”,是充分研究和汲取当今世界最先进的生态修复技术成果和理念,在现有客土喷播及高次团粒技术的基础上,不断深化,引入土壤菌理论,集成创新形成的特别适应于矿山废弃地、高陡岩石边坡等特殊困难立地条件生态修复的高新(专利)技术(河南欣安生态建设有限公司)。

该技术研制出具有高生物活性、高纤维、高团粒结构、最适宜植物生长的土壤基材,植物不仅能在团粒保水剂的湿润以及客土、肥料支撑条件下迅速发芽,形成根系网,健康生长发育,还克服了目前土壤基材活性化不足,缺乏可持续肥力供给和植被容易退化的难题;特别是在无土岩石、沙化或生土基面,能够加速岩石风化——土壤化过程,模拟产生“生土熟土化”、“熟土腐植化”,增加土壤自身“造血(肥)”功能,促进土壤基材中肥力的持续性释放,有利于保持土壤基材养分供给与消耗平衡,恢复岩石、土壤、微生物、植物四者之间的自然循环及平衡;降解污染物,净化土壤,解除重金属等污染对土壤的危害和对植物生长的胁迫作用,为植物提供适合的微生态生长环境,再造自然的土壤和植物循环体系,实现植物群落的可持续生长和发育,永不退化,促进特殊困难立地植被群落的可持续演替,在短期内形成期望的植物群落,达到恢复自然生态环境功能的目的和效果。

3.1.2 “BS活性土壤生态修复技术”技术特点

(1)该技术是针对矿山废弃地、高陡岩石边坡等特殊困难立地条件的生态修复建设。其营造的种植基质层不仅保水、保肥、透水、透气,利于植物生长,能有效抵御风雨侵蚀,控制水土流失,更重要的是克服了一般客土喷播、厚层基材喷播以及高次团粒喷播技术喷附基材与岩石(或沙化、混凝土等)基面不能有机融合的难题和“两张皮”、“花盆式”的种植效果,能够加速岩石风化和土壤化,使喷附基材和岩石层逐步形成有机的土壤层,形成自然循环的山坡状态,促进植物群落的自然演替和生态功能的恢复。

(2)该技术倡导的生态修复不同于一般的绿化和“复绿”,注重于形成自然的森林群落,实现生态重建和生态功能的恢复。

(3)不受地形、地势、坡度和地表的限制(75°以上坡度要经过特殊处理),还可应用于城市建筑物绿化、屋顶绿化、墙体绿化、立交桥绿化、城市造园风景绿化、风景区的快速绿化等。

(4)绿化效果与自然良好和谐、防灾效果好。由于是喷播绿化,不仅不破坏荒山荒地地表,而且还保护原有植被;形成的根系与天然植被相似,有利于干早半干早地区的土壤保墒,防止水土流失。

(5)快速绿化,乔灌草结合,控制草本植物,突出木本植物。充分根据已有研究成果,草本植物和木本植物在坡面上生长情况以及根系发育伸展状况的不同,提出控制草本植物数量,以乔灌为主的理念。喷播后,一般当年就能取得良好的植被恢复效果,2~3年就可基本形成期望的早期森林化植被群落,实现可持续自然演替,永不退化。

(6)专有设备、机械化作业,技术规范,操作简便,安全保障。

(7)该技术还可以和生态袋、三维植物网、土工格室、浆砌片石骨架、钢筋混凝土框架、预应力锚索地梁等其他生态修复技术以及工程绿化技术配合使用,形成针对不同立地条件和需求的多种生态修复、立体绿化等系列施工方法。

3.1.3 “BS活性土壤生态修复技术”关键技术流程

施工工艺主要包括施工工人、技术人员、设备进场;清理整修矿渣坡面;做防洪排水处理;挂网锚杆固定;喷播物料前期准备;喷播活性基质营养层和种子层;管理养护等。

(1)基础工程(坡面处理)

通过采取土木工程措施,稳定和改善植物生长的基础条件,为植物生长发育创造适宜的生长基质和生活环境要素。主要包括水处理工程、不稳定边坡加固处理工程、挡土工程、弃渣处理工程。

1)坡面清理。消除坡面浮石,消除坡面落石隐患。适度平整坡面,保证植生基材和岩石坡面能紧密结合。

2)根据坡面及降雨情况设计修筑排水沟。

3)挂网锚固。一般用金属网或网绳通过钢筋,水泥或其他材料固定在岩石

或地表。勾花网的铺设应尽量与坡面紧贴,与坡面的间距为5cm,在边坡表面铺设勾花网,网孔直径为4-5cm,并用锚杆固定;两张勾花网的搭接处与坡体两侧覆盖不小于1m,小于1m应用更多的锚杆固定,局部不平整处加密锚杆。

(2)植被建植工程

1)多种有机质,添加剂经特殊处理生产工艺制胶的适合植物生长的活性土壤植生基材。

2)结合当地特点,选择适宜的先锋和目标种子。

3)利用特种喷附机械将制成的活性土壤植生基材与计量混合搅拌后的植物种子分层喷附到整理的坡面,并保持喷附附面薄厚均匀,平均厚度10cm左右,其中种子层3cm左右。喷附应分两次进行,第一次先喷附基质层,厚度为6-7cm;第二次喷附带有种子层,喷附厚度为3-4cm。喷附施工时,喷附者应自上而下对坡面进行喷射、并尽可能保证喷出口与坡面垂直,距离保持在0.8-1m,一次喷附宽度5-6m。

(3)管护工程

1)铺设无纺布

喷播植生基材施工完成后,在边坡表面覆盖无纺布,以保持面水分并减少降雨对种子的冲刷,以促使种子发芽。

2)养护抚育

根据施工季节,工程完成1月内坚持浇水,夏季高温干旱应早晚浇水1-2遍,直到植物出土长至3-5cm时揭开无纺布。

3.1.4 典型案例及效果

河南平顶山市鲁山县铁山岭铁矿区(观音寺乡太平堡村)10000m2,BS生态修复技术应用试验研究表明,播种后四个月乔灌木生长平均高度达到40~45cm,平均盖度达到90%以上,植物根系达到15~20cm,已穿过基质层,扎入堆石层,显示了旺盛的生命力和强大的生态修复能力,取得了理想的植被恢复效果。

3.1.4.1 施工流程:

矿山废弃地(排渣场)坡面处理 挂网锚固

基质配制 喷附施工

3.1.4.2 植被生长发育情况

喷播后17天出苗情况 喷播后28天出苗情况

喷播后68天生长情况 喷播后4个月生长情况

(平均苗高40-45cm)

3.1.5 主要技术参数(指标)

◆基质主要成分:普通粘土(30~40%);有机营养土(35%~45%);土壤改良材料(15%~25%);高含量缓效复合肥(0.6~0.8%);保水剂(0.25%);土壤团粒剂(0.3‰);BS生物活性菌剂(1~5%)等

◆最适宜修复对象:各类废弃矿山环境治理、各类高陡岩石边坡、高速公路边坡、浆砌石混凝土边坡、垃圾场、建筑物等

◆最佳施工时间:基础施工可全年进行,播种施工2~6月

◆最适宜坡度:75°以下;>75°坡面进行特殊施工

◆抗冲刷能力:喷播后30分钟,土壤基质可抵抗暴雨不出现流失;施工次日,可抵抗大暴雨不出现流失,具有很强的水土保持效果

◆形成木本植物群落。草本植物形成株数应限制在200~500株/m2范围内,不允许超过3000株/m2

◆成株复绿时间:2~4个月

◆成林时间:2~3年

◆平均报价:普通工程160~240元(RMB)/m2,特殊工程视具体情况而定。

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3.2 CBS植被混凝土边坡绿化技术

植被混凝土[Concretes biotechnical slope] 简称:植被砼、CBS、CBS植被混凝土。是采用特定混凝土配方和混合植绿种子配方,对岩石边坡进行防护和绿化的一种新技术。此技术的核心是水泥的大量应用,增强护坡强度和抗冲刷能力,快速营造植物生长的环境。植被混凝土生态防护技术不仅可以较好地解决岩质边坡防护与快速绿化问题,而且在灌草植被与基材的共同作用下,基材的抗侵蚀性会得到进一步的增强。保障植被快速成型及生态稳定性。

3.2.1 总则

1.为了使植被混凝土护坡绿化工程的设计、施工及验收工作规范化,实现边坡防护和绿化两大功能,特制定本规程。

2.本规程适用于植被混凝土护坡绿化工程的材料、设计、施工及验收要求。

3.附属分项工程应符合国家现行有关规定。

4.植被混凝土护坡绿化工程施工期间,应符合国家或地方现行有关施工及环境方面的相关规定。

3.2.2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB50300 建筑工程施工质量验收统一标准

GB175 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

GB1499 钢筋混凝土用热扎带肋钢筋

GB7908 林木种子质量分级

GB6142 禾本科主要栽培牧草种子质量分级标准

城市园林绿化养护管理标准(北京市园林局)

3.2.3 术语

下列术语适用本标准。

1.边坡复绿

通过人工手段和自然力的作用,在裸露的岩石边坡上,先营造出供植物长久生长的基质,前期通过先锋植物的生长,达到稳定边坡、保持水土和改善生长环境的目的,后期本土植物逐渐入侵和定居,自然生态逐渐恢复的过程。

2.工程绿化

岩石边坡绿化引出了工程绿化的概念。岩石边坡绿化,必须把人工基质附着在岩石坡面上,建设人工基质是一项建筑工程,附着在岩石坡面上的基质,要有附着力,才稳定,要有一定的强度,才能抵抗冲刷。稳定而抗冲刷、不流失,坡面才能永久绿化。不同于园林绿化重在绿化种草,而是重在基质工程的建设,尔后植草绿化,故叫工程绿化。

3.植被混凝土护坡绿化技术

是将水泥、生植土、混凝土绿化添加剂、腐殖质等与植绿种子均匀混合喷射到工程坡面,形成一层人工基质,厚约10㎝,有一定强度,不龟裂,抗冲刷,稳定的附着在坡面上,植物能在此基质上正常生长,特别适用于劣质土边坡、岩石边坡及混凝土边坡的复绿工程。

4. 植被混凝土绿化添加剂

用于改善植被混凝土物理、化学特性。增加植被混凝土中水泥的用量,增强护坡基质力学强度和抗暴雨冲刷能力,使植被混凝土层不流失、不龟裂。

5.生植土

具备适宜植物生长所需理化性能的自然界中的土壤,含砂量不大于5%。 6.倒坡

坡度大于90°的坡面。 7.截排水工程

对降水、渗透水进行截、排的横向、纵向水沟工程。

3.2.4 材料和设备要求

3.2.4.1. CBS植被混凝土生态基材配方

先进行实验室试验,初步确定配方,再进行现场喷射试验,对配方进行优化,优化后再最终确定配方。

CBS植被混凝土配方中用量最大的是壤土(沙粒含量小于10%,最大粒径不大于1cm,对于达不到要求的土壤,需改良或粉碎),因此对所用壤土的性质进行了解是确定其他组分的先决条件。一般地,需要了解壤土的类型及其其他性质如密度、含水量、养分含量、PH值、交换性酸含量等及盐基饱和度、铁铝富集情况等。根据这些信息,初步得到其他组分如水泥、化肥、添加剂等的用量(可参考土壤学中改良土壤时的方法)。随后再选取几组配方,加水制成拌和物,测试三相比、孔隙率、最大持水量、田间持水量、有效持水量、抗压强度和抗冲刷能力等。将拌和物装进土钵,种植确定的草种,观察生长情况。选取既有强度(7 d无侧限抗压强度大于0.4 MPa),又能让草种发芽和生长良好的配方,进行现场

试验,以检验配方的可施工性(如不堵管、喷射物结构均匀),对配方进行微调,最终确定配方。

经过大量实践,我们得出如表1所给出的配方范围。对其他工程,在进行实验室试验时,可以参照在这个范围内选取几组配方。

表1 CBS植被混凝土生态基材、护坡绿化技术配方

注:草种只在面层使用,30 g是指每平方米的用量。 3.2.4.2. CBS植被混凝土技术喷射厚度的确定

影响喷射厚度的因素有边坡类型、年降雨量(连续干旱天数)、边坡坡度。由于CBS植被混凝土护坡绿化技术主要用于岩石边坡,一般坡度都比较大,成土速度小于侵蚀速度,故喷射厚度不能太小,但出于经济考虑,边坡喷植厚度不宜大于10 cm。

1. 边坡混合植物种子的选定

物种的正确选择是绿化成功的关键之一,选择草种应满足: (1)发芽快,出芽率高、整齐。 (2)根系发达,抗逆性强。 (3)尽量作到物种多样化。

(4)尽量使用当地物种,避免生态灾难。

考虑工程所在地气候条件及草种适应性,采用抗逆抗旱性强的先锋进口草种。目前,工程中使用的草种绝大多数是外国进口草种,一般能做到草种发芽快,

出芽率高,出芽整齐。在此工程中我们采用以下几种草种(含灌木)组合:紫花苜蓿、根茎羊茅、狼尾草、百慕大(狗牙根),用量分别为5 g/㎡、5 g/㎡、2 g/㎡、3 g/㎡,同时适量配置野花组合0.5 g/㎡。

2. CBS技术的工艺过程

CBS技术的工艺过程基本上与喷锚施工工艺一致,但也有其自身特点: (1)为防止堵管,对拌合料的含水量要求更高,经验上要求拌合料用手使劲捏成团,松手后应能散开。

(2)喷射分两层完成,面层厚1 cm,含草种,水泥用量减少。底层不含草种。

(3)壤土的要求是含沙率小于10%,最大粒径不大于1cm。

(4)喷枪距离受喷面距离不宜过远,一般1 m左右,以防止有机质飘逸,造成喷射层孔隙率过低。

喷射机械设备基本与喷锚施工相同,但CBS技术一般需要配备碎土机。 3.2.4.3. 施工材料要求

1. 生植土

经晒干、粉碎、过筛,粒径小于10mm×10mm,将湿度控制在30%以下;疏松,干容重不得高于1.3g/cm3;PH值应为6.5~7.5。

2. 普通硅酸盐水泥32.5按GB175执行 3. 腐殖质以下品种任选其一或混合使用 (1).酒糟 符合相关产品质量标准要求。 (2).醋糟 符合相关产品质量标准要求。

(3).锯末和稻壳各50%,锯末要求为干燥细末,稻壳要求干燥。 (4).草炭土 符合相关产品质量标准要求。 (5).菌苞 符合相关产品质量标准要求。 4. 混凝土绿化添加剂 符合本企业专利产品要求 5. 镀锌铁丝网

14#镀锌铁丝,菱形,网孔50mm×50mm,尺寸2000mm×10000mm,符合相关产品质量标准要求。

6. 锚钉

规格为Ф12~25,长度300mm~1000mm,按GB1499中的HRB335执行。 7. 保水剂

采用粒度100目的保水剂,符合相关产品质量标准要求。 8. 无纺布

规格14-15g/m2,幅宽3200mm~3500mm,符合相关产品质量标准要求。 3.2.4.4. 种子要求

1. 种子质量要求

(1)禾本科植物种子质量应符合 GB6142 中规定的质量标准。 (2)木本科植物种子质量应符合 GB7908 中相关质量标准。

(3)除上述两条规定外,未规定质量要求的植物种子应在使用前进行发芽试验、种子配合比试验,确定种子用量后方可进行大规模的施工。

2. 所选用种子应有相应检验机构出具的检验合格报告。 3. 用种原则 草灌混合,多草种、多灌种混合。 4. 用种量

种子用量每平方米一般应控制在20克之内,但应根据发芽率高低、喷播季节和环境、建植目标群落的不同适当增减。

5. 植被混凝土配方

(1)基层配方 生植土0.80m3~0.90 m3,水泥90~120kg,混凝土绿化添加剂40kg,腐殖质0.20m3,所用材料按本规程第4.1条执行。

(2)面层配方 生植土0.80m3~0.90 m3,水泥65~80kg,混凝土绿化添加剂30kg,腐殖质0.20m3,并加种子,所用材料按本规程第4.1条执行。

6. 主要施工设备

(1)干(潮)混凝土喷射机主要技术参数

喷射能力5.5m3/h,最大传输距离200m,最大骨料粒径15mm,驱动功率5.5KW。

(2)混凝土搅拌机主要技术参数

出料容量250L或350L,进料容量320L或560L,生产率6-8m3/h或10-14m3/h。 (3)柴油移动式空气压缩机主要技术参数

公称容积流量9m3/min~17 m3/min,排气压力0.7Mpa。

3.2.5 设计要求

3.2.5.1 植被混凝土护坡绿化技术应用的条件

(1)施工坡面必须是安全稳定的,对于非稳定坡面,需要用工程方法加固稳定之后再进行绿化工程施工。

(2)坡度40°~75°的坡面,适用于植被混凝土护坡绿化技术。 3.2.5.2 设计流程

(1)设计调查主要包括以下三个方面的内容

1).周边植物调查 根据周围植物的分布情况,类推适合该地区的植物。 2).地形地质调查 对工程所地边坡,观察其边坡形状、坡度、坡高、岩性、表层岩体风化程度、有无涌水等,以便进行锚固件、喷植厚度、截排水工程等设计。

3).气象资料调查 在工程地最近的气象站调查近5年的气象资料,包括年平均降水量、最长连续干旱时间、最低气温、最高气温等。

(2) 网设计要求

网设计要求应符合图3-1规定。

图3-1网设计示意图

1)网的材质按本规程第4.1.5条的执行。

2)植被混凝土护坡绿化工程必须铺设14#镀锌铁丝网,按从上到下顺序铺设并张紧,包上坡顶长度不小于500mm,网片的搭接长度为横向100mm。

3)网与坡面间距,不小于50mm,不大于70mm。 3.2.5.3 锚钉设计要求

锚钉设计要求应符合图3-2规定。

图3-2锚钉设计示意图

1锚钉材质按本规程执行。

2 锚钉采用梅花型布置,间距1000mm×1000mm。

3锚钉长度300mm~500mm,坡顶、坡面较破碎及风化程度较严重锚钉应加粗加大到Ф22,加长到800mm~1000mm。

4 锚钉外露长度80mm,在离坡面50mm~70mm处与镀锌丝网绑扎。 5 排水孔间距3000mm×3000mm,孔径不小于30mm,孔深300mm。如坡面有渗水,需增加排水孔,并安装PVC管。

3.2.5.4 种子配比设计要求

1 植物种子的混配必须考虑植物间的生态生物搭配是否合理。 2 冷季型和暖季型草种互相搭配。

3 抗逆性(特别抗高温、干旱的能力)强,适应粗放管理,具有一定的自播能力。

3.2.5.5 喷植厚度设计要求

1 回填边坡、土夹石边坡喷植设计厚度为50mm~70mm。 2岩石边坡或水泥边坡喷植设计厚度为100mm。

3.2.6 施工要求

3.2.6.1 施工工序流程图

施工程序应符合图3-3规定。

3.2.6.2 (1)植被混凝土护坡绿化工程必须按照批准的绿化工程设计及有关文件施工。

(2)掌握工程资料

了解掌握工程的有关资料,如用地手续、上级批示、工程投标来源、工程要求等。

(3)熟悉设计

应熟悉设计的指导思想、设计意图、图纸和质量要求,并由设计人员向施工单位进行设计交流,施工人员应按设计图进行现场核对。当有不符之处时,应提交设计单位作变更设计。

(4)施工现场勘察

勘察内容一般包括 现场周围环境、施工条件、电源、水源、土源、道路交通、生活设施的位置等。

(5)制定施工计划书

工程开工前应制定施工方案,包括以下内容

1)工程概况 工程项目、工程量、工程特点、工程的有利和不利的条件。 2)施工方法 采用机械喷植施工。 3)编制施工程序和进度计划表。

4)施工组织 指挥系统、部门分工、职责范围、施工队伍的分工等。 5)制定安全措施、技术范围、质量标准和成活率指标。

6)现场平面布置图 包括水源、电源、道路交通、料场、库房、生活设施、具体位置图等。

7)施工方案应附有计划表格,包括用电、用水、劳动力、进度、材料机械运输、防尘降尘措施等。

(6)编制施工预算

根据设计概算、工程定额、现场施工条件和采取的施工方法等编制施工预算。 (7)材料的准备

按本规程的第4.1条的要求,进行材料的采购、堆放、保管。

(8)截排水工程属于上道工序边坡开挖工程,但未设截排水工程的边坡需增加此项目。根据坡体、坡高、坡度和管理条件,设置截排水沟等相应的排水设施。截排水沟的施工必须符合GB50300 的有关规定。 3.2.6.3 坡面整理要求

(1) 清除坡面杂草杂物,开辟施工通道。

(2)打掉突出岩石,使坡面尽可能平整,可采用铁锹、水、气力冲刷清除施工坡体表面的浮石与杂物。

(3)出现倒坡时,用浆砌石找平等。 3.2.6.4 镀锌铁丝网铺设要求

(1)镀锌铁丝网铺设标准如下

1)根据设计要求铺设镀锌铁丝网,按从上到下顺序铺设并张紧,坡顶与网的搭接长度和网片间的搭接长度按设计标准执行。

2)网与坡面间距,按设计标准执行。 3)严禁在绑好的镀锌铁丝网上随意踩踏。 3.2.6.5 锚钉施工要求

(1)施工方法

1)按设计标准测量放线,用白灰做标记或插钎以便准确布孔。

2)钻孔时应垂直坡面或成10°~15°上倾角钻入,一次成孔,孔间距允许偏差±50mm。

3)成孔后及时插入锚钉,防止孔内积杂物、浮土等。 4)按设计标准将锚钉与镀锌铁丝网绑扎。

(2)如有注浆锚钉注浆后必须间隔24小时以上,方可进行下一道工序。 3.2.6.6 喷植施工要求

(1)施工条件 1)雨天不宜喷植施工。

2)施工期间气温低于0℃,不宜进行喷植施工。 (2)施工操作过程

1)植被混凝土拌合物在喷植前要搅拌均匀,搅拌时间不少于1分钟。 2 )喷植时喷枪口距坡面1000mm左右,喷枪与坡面的夹角应尽量垂直,严禁仰喷),不允许漏喷,喷植次序从上到下,喷植完毕表面光滑平整。

3 )厚度 按设计标准执行。

4 )喷植厚度必须达到设计要求,偏差不应大于±10mm。

5 喷植施工中必须控制好用水量,保证基质有足够的含水量而不流淌。 6) 分基层和面层二次喷植,在喷植中应注意找平。 7 )做排水孔,间距、孔径、孔深按设计标准执行。 8 )在面层喷射完成后,铺盖无纺布进行保墒。 3.2.6.7 坡面养护要求

(1)种子发芽及幼苗期,养护浇水喷灌为主,保持植被混凝土呈湿润状态,养护期限视坡面植物生长状况而定,不少于45d。

(2)坡面覆盖后的养护按《城市园林绿化养护管理标准》的有关规定执行。 (3)喷水设备应取用摇臂喷头移动喷洒,杜绝高压水头直接喷射。

3.2.7 验收要求

(1)植被混凝土护坡绿化工程应按相关施工技术规程进行,并作好各工序质量控制及施工记录。

(2)植被混凝土护坡绿化工程施工使用的材料,应按本规程第4.1条的要求执行。

(3)监理部门负责对施工全过程进行监理。 (4) 工程中间验收项目

1)施工过程中及时清理现场,重点交通道路和重点地区应在当天清理完毕,保持场地整洁。

2)工程中间验收,应由监理部门和施工单位分别填写验收记录并签字。

3) 植被混凝土配方必须按本规程第4.3条的要求执行。

4)坡面整理、镀锌铁丝网铺设、锚钉施工等一系列工序在进入下一道工序前均要进行分项验收,分别填写验收记录并签字,按本规程第6.3、6.4、6.5条的要求执行。

(5)工程质量应符合下列规定

1)力学强度应达到0.3Mpa左右。

2)外观无龟裂现象。

3)抗冲刷强度100mm/h。

4)浇水或下雨,坡面应无浑水产生,年流失率低于1%。

(6) 工程竣工验收前,施工单位应于一周前向绿化主管和监理部门提供下列有关文件:

1)工程项目开工报告、竣工报告。

2)竣工图和工程决算书。

3)设计变更、技术变更文件。

4)工程各阶段验收记录

(7)工程竣工验收标准

工程竣工验收应符合下表规定。

表3-1工程竣工验收表

(8)工程竣工后,主管部门应在受理竣工验收申请后,一周内组织验收。

(9)竣工验收结论为:验收合格和需整改。验收需整改项目在施工单位采取整改措施,自检合格以后,再提出验收申请,再行验收。

3.3.7 CBS技术的效果 目前应用了CBS

的坡面植被生长良好,经在边坡随即抽取1块面积25 m2的样地调查,共有植物4种,植被覆盖度超过99%。未发生坡面坍塌、基材与坡体剥离等现象,同时通过坡体基材侵蚀模数监测试验,在80 mm/h的降雨条件下,植被未覆盖时基材侵蚀模数小于10 g/(m2·h);植被覆盖率达到90%后,侵蚀模数接近为零。可以预见,随着应用年限的增长,本地植物的组建进入和先锋物种的退化,边坡植被的物种结构、物种多样性将逐步增强,岩石边坡的生态功能将逐步达到与周围自然环境一致。自然山坡是最稳定、最漂亮的边坡,边坡防护的最终目标也应该是边坡自然化,也就是通过工程措施将工程边坡恢复为覆盖植被的山坡。无论采取什么手段对其治理,最好的结果是恢复边坡原有生态系统,并让新的生态系统能够稳定存在。除少量城市、旅游景点边坡绿化的目的是为了观赏外,绝大多数边坡绿化的最终目的为了恢复边坡原有植被。而CBS边坡柔性绿化治理技术是值得推广的边坡绿化防护技术,修复前后对比:

修复前

修复后

修复前

修复后

修复前

修复后

修复前

修复后

传统的边坡防护措施(如喷锚、浆砌片石骨架、水泥骨架、挡土墙等) ,虽然能有效确保边坡的稳定,但与周边的生态景观协调性差,满足不了现代城市景观和人们追求舒适居住环境的要求[3],同时没有系统地、综合地以恢复生态学理论为基础进行全面的整体规划。而裸露岩石边坡的生态景观修复则是一项系统的、综合的过程,是一项集岩土工程学、植物学、土壤学、恢复生态学、水土保持学和景观生态学等诸学科于一体的综合性的科学技术,它既能保证裸露山体的稳定性、安全性,又能逐步建立起一个健康、稳定、可持续的生态系统。作者在总结了大量的国内外资料的基础上从施工技术、基质组成、植物选择、施工原则以及发展趋势等五个方面对裸露岩石边坡的生态修复进行介绍。

3.3 生态护坡施工技术

3.3.1 客土喷播护坡技术

所谓客土喷播技术[4],就是指将植物生长的基础——土壤与有机基材、粘结剂、保水剂、肥料、酸碱调节剂和种子等按一定比例混合,经过机械充分搅拌均匀后,利用客土喷播机提供的动力喷射到坡面上形成植物生长的土壤层,种子发芽、生长成坪后,可以对边坡的稳定起到有效的保护,从而达到快速重建植被生

态系统和生物护坡的目的。客土喷播技术适用于边坡坡率较缓的全风化及强风化边坡、植物根系容易插入的石质边坡。客土喷播防护边坡主要靠植物的根系来实现。植物根系垂直扎入较为稳定的岩土层,如同在边坡上打了无数的锚杆,对边坡起到锚固的作用,浅层交错盘结的根系对边坡起到加筋的作用,把整个边坡连接成有机整体。此外,植物的茎叶能避免坡面被雨水直接冲刷,并能有效减缓地表径流速度,从而起到保护边坡的作用。

3.3.2 喷混植生护坡技术

喷混植生护坡技术[5]是指利用液态播种原理,将生命力强、且能满足各种绿化功能的植物种子经科学处理后与肥料、防土壤侵蚀剂、内覆纤维材料、保水剂、色素以及水等按一定比例放入混料灌内,通过搅拌器将混合液搅拌至全悬浮状态后,利用离心泵把混合液导入消防软管,经喷枪喷播在欲建边坡裸地形成均匀覆盖层保护下的植物种子层,再铺设无纺布防护的一种进行坡面强制绿化的护坡技术。该护坡技术的特点[6]有三:一是喷混植生技术采用镀锌铁丝网和钢杆锚固,抗拉力强度大,可有效地防止崩塌和碎石掉落,确保山体和道路长治久安,该方法适用于恶劣环境的岩石边坡,如砾石层、软岩、破碎层及较硬的基岩石等;二是抗侵蚀性和水土流失;三是保障植被快速成型及生态稳定性。

3.3.3 厚层基材植被护坡技术

厚层基材植被护坡技术[7]是指使用经改进的混凝土喷射机将拌和均匀的厚层基材与植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需防护的工程坡面的绿色护坡技术。它是集岩土工程学、植物学、土壤学、肥料学、高分子化学和环境生态学等多学科于一体的综合工程技术。厚层基材植被防护功能通过锚杆、复合材料网、植物根系的力学加固和坡面植物的水文效应实现。其基本结构主要由锚杆、镀锌网和基材混合物组成。该技术适用于年平均降雨量大于600 mm ,连续干旱时间小于50 d 的非高寒地区,且坡度不超过1∶0. 5 的硬质岩边坡、混凝土面、浆砌片石面,也适用于稳定的碎石坡面边坡以及各类软质岩边坡等。

3.3.4 纤维网植被护坡技术

纤维网植被护坡技术[8]是指栽种固坡植物并结合纤维地衣等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过固坡植物的生长对边坡进行加固

或美化的一门新技术。根据边坡地形、地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层纤维网材料,并按一定的组合种植多种植物,通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。

3.3.5 液压喷播植草护坡技术

液压喷播植草护坡技术[9],是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施,是将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀,通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草旋工的。其特点是:①旋工简单、速度快;②施工质量高,草籽喷播均匀,而且由于在坡面形成了一层能保水保温薄膜,使得种子发芽生长快,整齐一致;③防护效果好.正常情况下,喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上,两个月后形成防护、绿化功能;④适用性广,可在任何气候及边坡条件下施工。

3.3.6 土工网植草护坡技术

土工网植草护坡技术主要采用的材料是三维植被固土网垫,它[10]是由多层塑料凹凸网和高强度平网复合而成的立体网结构。面层外观凹凸不平,材质疏松柔韧,留有90 %以上的空间可填充土壤及砂粒,将草籽及表层土壤牢牢护在立体网中间。这种复合体系具有极强的抗冲刷能力,能够达到有效防护边坡的目的。该技术的适用边坡坡率缓于1∶1 的路堑边坡和坡率缓于1∶1. 5 的路堤边坡。

3.3.7 蜂巢式网格植草护坡技术

蜂巢式网格植草护坡技术[11],是指在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,在网格内铺填种植土,再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可在预制场批量生产,其受力结构合理,拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流,减缓水流速度,防止坡面冲刷,保护草皮生长。这种护坡施工简单,外观齐整,造型美观大方,具有边坡防护、绿化双重效果,该技术多用于填方边坡的防护。

3.3.8 生物活性无土植被毯护坡技术

生物活性无土植被毯护坡技术[12]是指一种用于泊岸和斜坡的活性固土植被培植构件,由至少一个固底构件构成,任意一个固底构件均由一个纤维束构成,环绕任意一个纤维束的外侧均分别设置有网格加固层。固底构件中均设置有植物,植物具有根须。将固底构件沿泊岸和斜坡的底端线或者中间方向排列,纤维吸水后,固底构件的重量增加,不能移动,从而防止泊岸和斜坡底端的土石随水流失。进一步地利用设置在固底构件中的植物根须伸入泊岸和斜坡的底端面内,可以进一步巩固泊岸和斜坡底端的土石,阻断泥土向下流或者塌方,同时生长在固底构件中的植物也可以改善景观,绿化环境。该技术适用于边坡坡度小于45°的全风化及强风化边坡。

3.3.9 六边形混凝土空心砖植物护坡技术

六边形混凝土空心砖植物护坡技术[13]适用于坡度缓于1∶ 0.75 的全风化、强风化的岩石边坡。可防止边坡受雨水侵蚀,避免坡面上产生沟槽。该技术节省材料,造价较低,施工方便。宜在春秋施工,雨季施工时,为使草种免受雨水冲失,应加盖无纺布等。其缺点是不能全覆盖护坡,易出现局部斑秃;蓄水能力一般;维护烦琐,人工浇灌时水分会沿坡流失,费工费水。

3.3.10 火山岩护坡砖护坡技术

火山岩护坡砖[14]是以火山岩(粒径10~40 mm)为骨料,水泥为黏合剂预制的(400mm×400 mm×100 mm)砌块。火山岩砖内置植物生长成份,上平面预留20 个孔径为35 mm的植被生长孔,是一种新型的生态护坡方式。具有透水、蓄水、透气、无黄土外露的特点,有利于植物生长、防止水土流失、节水、环保。

3.3.11 挂笼砖绿化护坡技术

挂笼砖绿化护坡技术[15]是指采用工厂生产配制的栽培基质加粘合剂压制成砖状土坯,加入草、藤类植物,形成长满絮状草根的绿化草砖,将草砖装入过塑网笼砖内,形成绿化笼砖,施工时用锚钉将绿化笼砖固定在岩质坡面上,达到即时绿化效果的绿化技术,主要用于75°以上的石壁边坡绿化。

3.3.12 浆砌片石骨架植草护坡技术

浆砌片石骨架植草护坡技术[16]是指用浆砌片石在坡面形成框架,在框架里铺填种植土,然后喷播植草的一种边坡护坡措施。适用于边坡高度不高且坡度较缓的各种强风化岩石边坡。

3.3.13 植被混凝土绿化护坡技术

植被混凝土绿化护坡技术[17],是指在开挖边坡形成以后,通过种植植物,利用植物与岩土体的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固,使之既能满足对边坡表层稳定的要求,又能恢复被破坏的自然植被的生态治理方法,同时又形成与周围环境相协调,与现代文明城市发展相适应的开放性生态系统。它综合考虑了各方面因素,遵循水力稳定性原则、生态原则和回归自然原则。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、园艺学、恢复生态学和水土保持工程学等学科于一体的综合生态治理技术,也是高陡边坡水土保持综合治理的一项基本措施[18],此技术主要应用在高陡岩石边坡、混凝土边坡的护坡绿化工程以及硬化河道的生态修复工程上。

3.3.14 藤蔓植物护坡技术

藤蔓植物护坡[19],又称垂直绿化,是指利用植物本身的攀缘或垂吊生长习性,如爬山虎、常春藤、黄素馨、络石、葛藤等,栽植这些植物以遮盖岩石或泥质边坡,从而达到美化环境的绿化效果。

3.3.15 生态护坡基质组成

在这些生态护坡的施工技术中,最为常用的是客土喷播护坡技术、厚层基材植被护坡技术、喷混植生护坡技术以及液压喷播植草护坡技术等,这些技术无一例外的都需要自制适合植物在石质边坡上生长的基质,如此才可以使植物在裸露的岩石边坡上顺利地生长。为了更好地达到生态护坡的效果,配制的基质应该有以下三点特征[20]:一是配制的基质具有抗雨水冲刷性能,以保证在植物生长成型前不被雨水冲失;二是配制的基质应具有一定的团粒结构,便于协调水、肥、气、热等以适应植物生长的需要;三是所配基质应该可以保证植物生长所需养分的长期有效性,以使在坡面形成稳定的植被群落之前不会出现养分耗尽的现象。

一般情况基质是由种植土、肥料、保水剂、粘合剂、团粒剂和酸碱调节剂组成的,有的基质还包括染色剂、有机质、高分子外加剂和活力剂等物质。

3.3.15.1 种植土

种植土[21]可因地选材,选择就近可以采集的粘土、黄土或沙土,但往往沙土、黄土、粘土的肥力不足,一般可用其他肥土以1 :1 配合使用,土要干净无杂质,无杂草且疏松,经晒干、粉碎、过筛,粒径小于10mm×10mm ,将湿度控制在30 %以下,干容重不得高于1. 3g/ cm3 ,p H 值应为6. 5~7. 5。

3.3.15.2 肥料

肥料的使用是为了给植物的生长提供养分,其用量取决于施工土壤的贫瘠程度,如果施工土层土壤肥沃,或者回填了比较肥沃的客土,肥料的施用量可以根据实际情况进行增减。同时,国产复合肥和进口复合肥在配方上也有所差异,这也必然会导致肥料施用量的不一致。肥料[22]应根据选用植物、肥力的可靠性和持续性、粘合剂、基床材料等选定种类。一般使用高效化肥、缓效性IB 态化肥或石炭酸系列树脂、聚烯烃系列树脂包裹的编码肥料。

3.3.15.3 保水剂

保水剂[23]是无毒、无害的高分子聚合物,能吸收自身重量400 倍左右的水分,具有快速吸水,缓慢释放,促进植物吸收的特点。它能够增强土壤和基质的保水保肥能力,改善土壤的团粒结构,持续供应植物生长所需水分,抗旱抗逆、节水省肥。保水剂的使用能够明显的提高植物种子的生根发芽率,保证乔灌木及草坪的生长质量,延长绿期。保水剂的使用应根据种植地的地质地貌条件,土壤性质、气候条件以及植物种子和种植方式,采用不同的型号、配方。

3.3.15.4 粘合剂

为避免风雨等自然因素对种植基材造成的侵蚀、冲刷,必须在种植基层中加入相当数量的粘合剂[24],以促使基质与岩石粘结和增强基质本身的抗侵蚀冲刷. 粘合剂常用有化学粘合剂和普通硅酸盐水泥,水泥的碱性对种子生根、发芽是有害的,因此加入水泥时应严格控制其用量,最大用量不得超过80kg/m3. 对于土壤的酸碱性和物理机能,视情况加入一定的土壤改良剂.

3.3.15.5 团粒剂

团粒剂[25]是高分子树脂类制剂,能解决有机基材混合形成易于植物生长团粒结构。

3.3.15.6 酸碱调节剂

酸碱调节剂的加入是为了调节所配基质的PH 值,由于基质的组成材料中有酸性的,也有碱性的,如果不加以调节便有可能使基质的PH 值不利于植物的生长。

3.3.15.7 染色剂

染色剂是一种颜色标志物,以界定喷播的地域。鉴于它没有营养价值所以对于一些熟练的工人以及专业草坪喷播公司而言,一般不考虑添加染色剂。这在一定程度上也可以降低生产成本。

3.3.15.8 有机质

有机质的使用主要是增加土的肥力和保证土壤的通气性,常用的有东北泥碳、腐叶土、堆肥、锯木屑、谷壳、经充分发酵的家畜肥料等。

3.3.15.9 高分子外加剂

为使绿化基材在岩石坡面上保持水土, 降低水分的蒸发量,在拌制和喷射基材时还要加入适量的高分子外加剂[26]。它是一种高分子有机聚合物,呈粉末状,不仅吸水率大,而且在溶水后会变成极光滑且粘稠的物质。它与其他基材混合后形成非常均匀的糊状稠化物,有利于喷播施工,喷播后会在岩石坡面形成性能良好的保水、牢固、透气、松软的“混凝土”。高分子外加剂掺量的多少取决于岩石边坡的坡度,坡度越大,用量相应增大。

3.3.16 生态护坡植物选择

为了更好地达到护坡的绿化效果,植物的选择也是至关重要的。一般情况下,植物的选择应该注意以下几点:一是要充分考虑施工目的和绿化目标[27];二是要适应施工场地气候,发芽能力、繁殖能力旺盛;三是能改善土壤性质,使之肥沃化,地表植被效果好,土壤加固效果好;四是不同特性的植物要组合选择;五是种子容易获取、使用安全。生态护坡常选用的植物是高羊茅、白三叶、狗牙根、黑麦草、结缕草以及早熟禾等。

3.3.16.1 高羊茅

高羊茅[28]是多年生丛生型禾草,呈疏丛状,须根发达,入土很深。适应于多种土壤和气候条件。喜温耐热,有强的抗热性,在高温炎热的夏季,许多冷季型禾草都进入休眠期,但它不休眠。较抗寒,耐荫耐湿又较抗旱,能良好适应pH4.7~8.5 的酸碱土壤。

3.3.16.2 白三叶

白三叶[29]是多年生草本植物,根部分蘖能力及再生能力强,侧根发达并集中于表土15cm 以内。喜温凉湿润气候,亦能耐半荫,不耐干旱,稍耐潮湿,耐热性稍差,抗寒能力较强,生长适温19 -24℃,在我国长江流域以南地区生长,冬季保持常绿不枯,不耐盐碱。

3.3.16.3 狗牙根

狗牙根[30]是多年生禾草,具根状茎和匍匐枝。喜光稍耐荫,在光照良好的开旷地上,草色浓绿厚密,长势旺盛,而林下长势较弱。喜温暖,当气温降低至0℃时,生长受到严重影响。因根系浅,须根少,遇夏季干旱气候,容易出现匍匐枝嫩尖成片枯黄。

3.3.16.4 黑麦草

黑麦草[29]为非匍匐性丛生型禾草,茎直立,秆丛生,具有喜弱的根状茎,须根稠密。喜温暖湿润夏季较凉爽的环境,抗寒、抗霜而不耐热,在35℃以上气温时则生长势变弱,气温低于-15℃时会产生冻害。耐湿而不耐干旱,也不耐瘠薄。寿命一般为4-6a。

3.3.16.5 结缕草

结缕草[30]是我国栽培最早、应用最广的一种禾草,喜光、抗旱、耐高温、耐瘠薄和抗寒,但不耐荫。入冬后草根在-20℃左右能安全越冬,20~25℃生长最盛,30~32℃生长速度减弱,36℃以上生长缓慢或停止。适应pH5.5~8.5 土壤。

3.3.16.6 早熟禾

早熟禾是多年生疏丛型禾草。秆丛生,须根数量极多。适应性较强,喜光耐荫,喜温暖湿润,适宜在气候冷凉、湿度较大的地区生长,又具有很强的耐寒能力,在-30℃的寒冷地区能安全越冬。但该植物抗旱和耐炎热性差。

3.3.17 生态护坡施工原则

生态护坡工程是一个耗资较大的工程,为了保证工程的质量,生态护坡工在实施过程中应该遵循以下原则。

3.3.17.1 边坡稳定原则

边坡稳定[31]是生态环境治理的基础, 没有稳定的边坡, 也就没有稳定的边坡植被。因此首先要对边坡进行清理, 排除边坡崩塌、危岩、滑石隐患, 以期达到边坡的基本稳定。同时要根据山体形状设置截、排水沟和挡土墙等配套设施。

3.3.17.2 协调性原则

协调性原则[32]是指裸露山体的生态恢复应符合总体规划,与周围景观相协调。根据周围环境和城市总体规划,可将裸露山体缺口设计为工业园区、山庄别墅、景点公园等。

3.3.17.3 生态自然修复与景观再造相结合原则

所谓生态自然修复与景观再造相结合原则[33],是指裸露山体缺口由于其形态、颜色与周围环境形成强烈反差,属于生态脆弱带,因此必须以恢复生态学、景观生态学原理为依据,同时与景观再造相结合,增加景观异质性与多样性,提高视觉效果。

3.3.17.4 生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则

现代城市应是自然- 经济- 社会复合生态系统,不能一味注重经济效益发展而忽略对生态的保护,更不能以牺牲生态环境为代价来追求经济效益的增长。生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则[34]是指裸露山体生态恢复应既恢复其生态功能,又尽可能地发挥土地的使用价值,在生态、社会和经济效益方面发挥最大的综合效益。

3.3.18 生态护坡发展趋势

生态护坡经过几十年的发展,已逐渐形成了自己的一套理论体系和方法技术。随着生态文明的提出和发展,对于越来越多的裸露岩石边坡开展生态修复已经是势在必行,今后其发展趋势将有以下几点:

(1)自从边坡开展生态修复以来,多是从国外引进生态修复理论和技术方法,而结合我国实际情况的理论和技术研究还很缺乏,今后应该多从我国实际情

况出发,完善生态修复理论和方法,同时应多做一些现场试验,以便积累更多的工程经验。

(2)不同的地域、不同的边坡应该有不同的护坡施工技术、不同的基质配比和选择不同的植物,以后应该针对不同的情形开展具有特色的生态修复。

(3)现在学者多是对较为缓和的边坡开展生态修复,而对于一些高坡度岩石边坡的生态修复则是研究的较少,今后应该增加对一些高坡度边坡的生态修复研究.

(4)现在开展的岩石边坡生态修复多是学者独自开展,所以研究信息不够畅通,今后应该加强合作,并在此基础上制定符合我国实际情况的生态修复施工标准或者规范。

(5)虽然基质的配制比例有所不同,但基质的粘结度、基质的酸碱度和基质的营养与水分的长效供应,一直都是基质配制研究的重点,因此基质的配制比例研究还应该继续下去,同时,在配制基质的研究中应该尽量考虑当地资源和当地废弃物的充分利用,并经工厂化特种处理,产业化生产植被护坡基质是可行的。

(6)护坡植被的种类已由当初的一种发展到现在采用几种植物混播的方法,但是开发利用乡土草种较少,利用木本植物进行岩体护坡更少。因此大力开发乡土灌木甚至小乔木和草本进行岩石边坡的生态修复,与当地自然植被景观构成一体,并创造自然演替的植物群落条件,是护坡植物选择中的创新内容。

3.3.19 结语

裸露岩石边坡的生态修复能有效地改善山体景观,营造生态环境,以实现边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合。生态护坡植被的根系有提高表层土粘聚力的作用,同时由于土体加筋材料的形成,对于边坡的整体稳定性有很大的意义。生态修复不仅有利于边坡的稳定,而且还可恢复植被,吸收噪声,减少太阳辐射,净化大气污染,调节局部小气候等特点,这种防护方式越来越受到重视,同时也是边坡防护发展的必然趋势。

[参考文献]

[1] 吴长文,章梦涛. 裸露山体缺口生态治理[M ]. 北京:科学出版社,2007.

[2] 丰瞻,许文年,李少丽,等(et al).基于恢复生态学理论的裸露山体生态修复模式研究[J].中国水土保持,2012,(4):23~26.

[3] 章梦涛,邱金淡,颜冬.客土喷播在边坡生态修复与防护中的应用[J].中国水土保持科学,2004,2(3):10~12.

[4] 肖建波.客土喷播技术介绍[J].北京水务,2012,(4):39~40.

[5] 汪群,徐忠诚,周建文.喷混植生技术在岩石边坡护坡绿化中的应用[J].公路,2007,(11):210~212.

[6] 陈东.论喷混植生护坡露茜边坡施工中的应用[J].现代商贸工业,2012,

(5):257~258.

[7] 杨启维.厚层基材植被边坡防护技术[J].铁道标准设计,2007,(1):32~34.

[8] 汤毅.纤维网植被生态护坡技术研究[J].湖南交通科技,2006,32(1):60~61.

[9] 宁金谋.公路边坡植物防护技术[J].工程技术,2012,(1):83.

[10] 朱传明.公路边坡植物防护技术分析[J].山西建筑,2012,35(15):246~247.

[11] 巫祖进.浅谈护坡工程的施工技术[J].中国高新技术企业,2012,

(8):152~153.

[12] 张菊茹.浅谈植物生态护坡技术在高速公路中的应用[J].山西建筑.2012,.35(18):268~269.

[13] 赵警卫,芦建国.王荣华.七种生态护坡在高速公路边坡的应用效果[J]. 公路,2006(1):201~202.

[14] 王京京,姚伟,张玉轻.新型生态护坡在阜石路工程中的应用[J].市政技术,2012,27(2):95~97.

[15] 张笛.浅谈公路边坡生态护坡技术[J].山西建筑,2012,35(24):296~297.

[16] 陈向阳.永武高速边坡生态防护工程技术[J].山西建筑,2012,34(32):24~25.

[17] 宋玲,余娜,许文年,等.植被混凝土护坡绿化技术在高陡边坡生态治理中的应用[J].中国水土保持,2012,(5):15~16.

[18] 王铁桥,许文年,叶建军,等. 挖方岩石边坡绿化技术与方法探讨[ J ]. 三峡大学学报:自然科学版,2003, 25 (2):101~104.

[19] 刘本同,钱华,何志华等.我国岩石边坡植被修复技术现状和展望[J].浙江林业科技,2004,24(3):47~54.

[20] 冯朝辉.厚层喷射基材植被在边坡防护中的应用[J].工程技术,2012,(3):71.

[21] 陈东.论喷混植生护坡在路堑边坡施工中的应用[J].现代商贸工业,2012,

(5):257~258.

[22] 刘海燕,刘庆煜,贺恒达.公路护坡草坪喷播技术的施工配方比较分析[J].安徽农学通报,2012,15(13):120~121.

[23] 夏兴峰,王强.浅谈喷播技术及在城市中的应用前景[J].现代园林,2012,

(12):22~25.

[24] 孙荣欣.岩石边坡喷混植生植物护坡技术[J].徐州工程学院学报,2007,22(12):27~29.

[25] 苏洪斌.喷混植生绿化防护技术在软质岩路堑边坡上的应用[J].湖南交通科技,2012,34(2):52~53.

[26] 尹艳纯.石质路基边坡喷植混凝土护坡的施工[J].交通标准化,2012,(4):191~192.

[27] 洪伟,丁新红,陈明德.岩质边坡喷混植生防护技术在铁路工程中的应用

[J].铁道标准设计,2006(7):22~24.

[28] 陈有民.园林树木学[M].北京:中国林业出版社,2006.

[29] 中国植物志编辑委员会.中国植物志:第75 卷[M].北京:科学出版社,1979.

[30] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物恚:第39 卷[M],北京:科学出版社,1988.

[31] 吴征镒.论中国植物区系的分区问题[J].云南植物研究, 1979, 1( 1) :1~20.

[32] 范志平,曾德慧,余新晓. 生态工程理论基础与构建技术[M ]. 北京:化学工业出版社, 2006.

矿区生态修复技术

1 矿山开发中的生态修复

1.1 生态修复任务

矿山生态修复的主要任务,是在目前技术经济水平的条件下,将受到开发影响的主要环境问题,通过科学、系统的生态修复工程和长期的生态抚育措施,使被破坏的、受损的矿山环境功能逐步恢复,使之生态环境自身可持续良性发展,逐步形成自我维持的繁衍生态平衡体系。矿山的主要生态修复对象包括:露天采矿场地、地下开采的采动影响区、排土场、选矿尾矿库、堆浸场、输送管线填埋区、道路、各工业场地等。

1.2 生态修复的时序

矿山生态修复的时期,目前传统的是在开采完成后再来修复。随着复垦工作的深入,和对矿业开发历程的理解,正确的复垦和生态修复活动,应伴随矿山全部开发过程,实施全程动态恢复。也就是生态恢复工作,应贯穿在矿山建设期、运营期和关闭期,以及后延的生态抚育期的全部开发过程。伴随生产时序,实施及时的复垦工程,恢复措施,使其被破坏的工业场地得以科学的、及时地恢复。

1.3 生态修复的内容

矿区不同的开发阶段,蕴含着不同的生态修复重点内容。在矿山基本建设阶段,矿山生态环境修复的主要方面,是矿山开拓阶段形成的道路、边坡、受影响的场地,表土的剥离、贮存和保护,场地恢复的规划设计,植被品种的选择及小区试验、设计,恢复工程材料的筛选和获取。在矿山运营阶段,应按开发建设时序,在运营期长达10-30年的范围内,可按工程进展划分时间段,不同的时间段有不同的复垦生态恢复任务、对象。在尾矿库、排土场、堆浸场、露天采矿场地,已经最终完成的堆筑作业的边坡、台阶、平台或局部场地,应是此阶段的及时、动态安排复垦工程的重点。在大面积完成顶部平台、沉积滩、台阶、道路等场地,应集中安排复垦工程,生态恢复措施。在接近开采完成或闭矿阶段,应重点完成各类场地的生态恢复工程,补充修复质量不能保证正常成活场地的恢复工作。对于建有永久建筑的场地和设施,应评估其质量和依据需要决定保留和拆除。使即将关闭的矿区,保留的设施为当地所用,不能遗留污染场地。拆除的建构筑物和

设施,清理后根据最终的利用去向,实施复垦或利用,合理安排各得其所。贯穿在各阶段中的一项不可缺少的任务,是对已经完成复垦生态恢复的场地和区域,实施持续几年的生态抚育和跟踪,确保恢复修复的质量,实现生态修复取得可持续、自我维持的良性循环机制。经过人工强化的复垦工程,生态修复等措施,

经过几年、十几年的生态循环和演替,矿区生态系统一定可以逐渐朝着恢复到采前的生态环境发展。

2 矿区生态修复对象

2.1 采矿区生态修复

露天矿采场开采后,多形成坡度陡的岩石边坡,以及宽度不大的台阶。凹陷露天坑底部,常有积水,应因地制宜的开展采区以台阶为主的复垦工程,覆盖300-500mm的表土,种植草灌为主的乡土品种,有条件的边坡可喷植植被层,合理安排复垦区的保水和排水。对周边的植林防护林带和露天采区的景观,进行总体设计和实施。

2.2 排土场复垦

排土场复垦技术,包含单一废石堆场的复垦技术。作为金属废弃堆场的排土场,常为酸性排土场,这类堆场生态复垦的特殊性,是硫化矿物的废石,酸度常在pH1-2或更低,常规技术复垦植被难以正常生长。因此,需要处置酸性污染后才可建立植被。近十多年来,国内外对此类堆场的治理做过大量的实验研究,示范工程发展也很快,出现了从源头治理工程,以及堆存后的治理工程的两种不同的治理程序和效果。其中,源头治理措施,主要是通过对废弃物产酸特性、产酸潜势研究后,提出防止措施和实施酸性控制工程,以及气候生态恢复工程。堆存后的治理工程,重在场地酸性的去除,建立人工植被层。国内畅行的是后者。主要是难以实现酸性物排放和治理时序的科学结合,而在废弃堆体形成后,多只能按处理生长基质酸性设计恢复生态工程。从源头研究产酸机制、采用控制产酸过程、防止酸性产生措施的研究,本领域的研究在国内尚未有成熟的技术和规模工程化治理。

2.3 废石边坡复垦技术

国内对石质边坡实施生态防护始于20世纪80年代中期,90年代后期得到

了迅速发展。由于石质边坡的特殊立地条件,土质边坡植被护坡常用的技术,如液压、固相喷播技术、挖沟植草技术、植生带技术及三维网绿化等技术并不适用。厚层基质喷附技术,已经成为我国坡面防护及植被恢复工程的一种常用技术,在全国各地得到普及推广。厚层基质喷附技术,是将人工配制的植物生育基质与植物种子、防侵蚀材料等混合在一起,采用专用设备(喷射机),通过高压空气将其喷射出去,附着在边坡表面的一种植被建植方法。技术优点:一是能在坡面上形成较厚的植物生长发育所需的有机质层(7~15cm);二是使植物种子有比较自然的发芽过程,保证喷撒的种子有较高的发芽率和存活率;三是喷播速度快;四是适用范围广;五是有效防止水土流失,植被覆盖度达到85%。目前,喷播技术广泛的应用于公路、铁路以及部分废弃采石场边坡,技术相对成熟。而喷播技术应用到采矿废石堆场的研究还未见报道。将实用的喷播技术引进到采矿废石堆场边坡生态恢复,对全面实施矿山废弃地的生态恢复,将起到推动作用。

2.4 尾矿库复垦

尾矿库植被恢复的技术难点是尾砂粒径粗、没有土壤的团粒结构,内聚力极低、持水能力差、营养成分低下,甚至存在不同程度的有毒有害成分,植被品种赖以生存的微生物几近为零,风蚀严重,昼夜温差大,尾砂极端温度可达50℃以上等恶劣生境。在查明、确定矿山废弃的废石、尾矿、废渣堆场等污染物处置完成后,可进行矿山各类废弃堆场的复垦和生态恢复工程,完成最终堆场稳定化和生态化处置。在本领域先进、成熟的技术,是尾矿库有土复垦的生态恢复技术和无土复垦生态恢复技术。该技术是针对有色金属矿山尾矿的专业技术,具有针对性符合所在地自然特点、场地及边坡稳定性好、复垦后场地稳定符合安全要求,植被覆盖度高,在缺乏土壤的地区可实施无土覆盖复垦生态恢复工程。相对一般复垦技术相比,该复垦技术成本低、综合复垦工程质量为前沿水平。该技术成功实现了尾矿库边坡上不需要覆土直接建立植被层,实现边坡稳定,水土流失控制达到90%以上,为缺乏土源的地区提供了行之有效的植被稳定边坡的复垦生态恢复技术,受到业主单位的欢迎,推广潜力巨大。

本尾矿库复垦技术,还包括铝土矿尾矿-赤泥堆场复垦生态恢复技术。该技术必须解决强碱性介质、边坡坡度大、基质坚硬、建立植被难以成活等问题。

3 矿区主要生态修复技术

3.1 BS活性土壤生态修复技术

3.1.1 “BS活性土壤生态修复技术”技术原理

“BS活性土壤生态修复技术”,是充分研究和汲取当今世界最先进的生态修复技术成果和理念,在现有客土喷播及高次团粒技术的基础上,不断深化,引入土壤菌理论,集成创新形成的特别适应于矿山废弃地、高陡岩石边坡等特殊困难立地条件生态修复的高新(专利)技术(河南欣安生态建设有限公司)。

该技术研制出具有高生物活性、高纤维、高团粒结构、最适宜植物生长的土壤基材,植物不仅能在团粒保水剂的湿润以及客土、肥料支撑条件下迅速发芽,形成根系网,健康生长发育,还克服了目前土壤基材活性化不足,缺乏可持续肥力供给和植被容易退化的难题;特别是在无土岩石、沙化或生土基面,能够加速岩石风化——土壤化过程,模拟产生“生土熟土化”、“熟土腐植化”,增加土壤自身“造血(肥)”功能,促进土壤基材中肥力的持续性释放,有利于保持土壤基材养分供给与消耗平衡,恢复岩石、土壤、微生物、植物四者之间的自然循环及平衡;降解污染物,净化土壤,解除重金属等污染对土壤的危害和对植物生长的胁迫作用,为植物提供适合的微生态生长环境,再造自然的土壤和植物循环体系,实现植物群落的可持续生长和发育,永不退化,促进特殊困难立地植被群落的可持续演替,在短期内形成期望的植物群落,达到恢复自然生态环境功能的目的和效果。

3.1.2 “BS活性土壤生态修复技术”技术特点

(1)该技术是针对矿山废弃地、高陡岩石边坡等特殊困难立地条件的生态修复建设。其营造的种植基质层不仅保水、保肥、透水、透气,利于植物生长,能有效抵御风雨侵蚀,控制水土流失,更重要的是克服了一般客土喷播、厚层基材喷播以及高次团粒喷播技术喷附基材与岩石(或沙化、混凝土等)基面不能有机融合的难题和“两张皮”、“花盆式”的种植效果,能够加速岩石风化和土壤化,使喷附基材和岩石层逐步形成有机的土壤层,形成自然循环的山坡状态,促进植物群落的自然演替和生态功能的恢复。

(2)该技术倡导的生态修复不同于一般的绿化和“复绿”,注重于形成自然的森林群落,实现生态重建和生态功能的恢复。

(3)不受地形、地势、坡度和地表的限制(75°以上坡度要经过特殊处理),还可应用于城市建筑物绿化、屋顶绿化、墙体绿化、立交桥绿化、城市造园风景绿化、风景区的快速绿化等。

(4)绿化效果与自然良好和谐、防灾效果好。由于是喷播绿化,不仅不破坏荒山荒地地表,而且还保护原有植被;形成的根系与天然植被相似,有利于干早半干早地区的土壤保墒,防止水土流失。

(5)快速绿化,乔灌草结合,控制草本植物,突出木本植物。充分根据已有研究成果,草本植物和木本植物在坡面上生长情况以及根系发育伸展状况的不同,提出控制草本植物数量,以乔灌为主的理念。喷播后,一般当年就能取得良好的植被恢复效果,2~3年就可基本形成期望的早期森林化植被群落,实现可持续自然演替,永不退化。

(6)专有设备、机械化作业,技术规范,操作简便,安全保障。

(7)该技术还可以和生态袋、三维植物网、土工格室、浆砌片石骨架、钢筋混凝土框架、预应力锚索地梁等其他生态修复技术以及工程绿化技术配合使用,形成针对不同立地条件和需求的多种生态修复、立体绿化等系列施工方法。

3.1.3 “BS活性土壤生态修复技术”关键技术流程

施工工艺主要包括施工工人、技术人员、设备进场;清理整修矿渣坡面;做防洪排水处理;挂网锚杆固定;喷播物料前期准备;喷播活性基质营养层和种子层;管理养护等。

(1)基础工程(坡面处理)

通过采取土木工程措施,稳定和改善植物生长的基础条件,为植物生长发育创造适宜的生长基质和生活环境要素。主要包括水处理工程、不稳定边坡加固处理工程、挡土工程、弃渣处理工程。

1)坡面清理。消除坡面浮石,消除坡面落石隐患。适度平整坡面,保证植生基材和岩石坡面能紧密结合。

2)根据坡面及降雨情况设计修筑排水沟。

3)挂网锚固。一般用金属网或网绳通过钢筋,水泥或其他材料固定在岩石

或地表。勾花网的铺设应尽量与坡面紧贴,与坡面的间距为5cm,在边坡表面铺设勾花网,网孔直径为4-5cm,并用锚杆固定;两张勾花网的搭接处与坡体两侧覆盖不小于1m,小于1m应用更多的锚杆固定,局部不平整处加密锚杆。

(2)植被建植工程

1)多种有机质,添加剂经特殊处理生产工艺制胶的适合植物生长的活性土壤植生基材。

2)结合当地特点,选择适宜的先锋和目标种子。

3)利用特种喷附机械将制成的活性土壤植生基材与计量混合搅拌后的植物种子分层喷附到整理的坡面,并保持喷附附面薄厚均匀,平均厚度10cm左右,其中种子层3cm左右。喷附应分两次进行,第一次先喷附基质层,厚度为6-7cm;第二次喷附带有种子层,喷附厚度为3-4cm。喷附施工时,喷附者应自上而下对坡面进行喷射、并尽可能保证喷出口与坡面垂直,距离保持在0.8-1m,一次喷附宽度5-6m。

(3)管护工程

1)铺设无纺布

喷播植生基材施工完成后,在边坡表面覆盖无纺布,以保持面水分并减少降雨对种子的冲刷,以促使种子发芽。

2)养护抚育

根据施工季节,工程完成1月内坚持浇水,夏季高温干旱应早晚浇水1-2遍,直到植物出土长至3-5cm时揭开无纺布。

3.1.4 典型案例及效果

河南平顶山市鲁山县铁山岭铁矿区(观音寺乡太平堡村)10000m2,BS生态修复技术应用试验研究表明,播种后四个月乔灌木生长平均高度达到40~45cm,平均盖度达到90%以上,植物根系达到15~20cm,已穿过基质层,扎入堆石层,显示了旺盛的生命力和强大的生态修复能力,取得了理想的植被恢复效果。

3.1.4.1 施工流程:

矿山废弃地(排渣场)坡面处理 挂网锚固

基质配制 喷附施工

3.1.4.2 植被生长发育情况

喷播后17天出苗情况 喷播后28天出苗情况

喷播后68天生长情况 喷播后4个月生长情况

(平均苗高40-45cm)

3.1.5 主要技术参数(指标)

◆基质主要成分:普通粘土(30~40%);有机营养土(35%~45%);土壤改良材料(15%~25%);高含量缓效复合肥(0.6~0.8%);保水剂(0.25%);土壤团粒剂(0.3‰);BS生物活性菌剂(1~5%)等

◆最适宜修复对象:各类废弃矿山环境治理、各类高陡岩石边坡、高速公路边坡、浆砌石混凝土边坡、垃圾场、建筑物等

◆最佳施工时间:基础施工可全年进行,播种施工2~6月

◆最适宜坡度:75°以下;>75°坡面进行特殊施工

◆抗冲刷能力:喷播后30分钟,土壤基质可抵抗暴雨不出现流失;施工次日,可抵抗大暴雨不出现流失,具有很强的水土保持效果

◆形成木本植物群落。草本植物形成株数应限制在200~500株/m2范围内,不允许超过3000株/m2

◆成株复绿时间:2~4个月

◆成林时间:2~3年

◆平均报价:普通工程160~240元(RMB)/m2,特殊工程视具体情况而定。

2

3.2 CBS植被混凝土边坡绿化技术

植被混凝土[Concretes biotechnical slope] 简称:植被砼、CBS、CBS植被混凝土。是采用特定混凝土配方和混合植绿种子配方,对岩石边坡进行防护和绿化的一种新技术。此技术的核心是水泥的大量应用,增强护坡强度和抗冲刷能力,快速营造植物生长的环境。植被混凝土生态防护技术不仅可以较好地解决岩质边坡防护与快速绿化问题,而且在灌草植被与基材的共同作用下,基材的抗侵蚀性会得到进一步的增强。保障植被快速成型及生态稳定性。

3.2.1 总则

1.为了使植被混凝土护坡绿化工程的设计、施工及验收工作规范化,实现边坡防护和绿化两大功能,特制定本规程。

2.本规程适用于植被混凝土护坡绿化工程的材料、设计、施工及验收要求。

3.附属分项工程应符合国家现行有关规定。

4.植被混凝土护坡绿化工程施工期间,应符合国家或地方现行有关施工及环境方面的相关规定。

3.2.2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB50300 建筑工程施工质量验收统一标准

GB175 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

GB1499 钢筋混凝土用热扎带肋钢筋

GB7908 林木种子质量分级

GB6142 禾本科主要栽培牧草种子质量分级标准

城市园林绿化养护管理标准(北京市园林局)

3.2.3 术语

下列术语适用本标准。

1.边坡复绿

通过人工手段和自然力的作用,在裸露的岩石边坡上,先营造出供植物长久生长的基质,前期通过先锋植物的生长,达到稳定边坡、保持水土和改善生长环境的目的,后期本土植物逐渐入侵和定居,自然生态逐渐恢复的过程。

2.工程绿化

岩石边坡绿化引出了工程绿化的概念。岩石边坡绿化,必须把人工基质附着在岩石坡面上,建设人工基质是一项建筑工程,附着在岩石坡面上的基质,要有附着力,才稳定,要有一定的强度,才能抵抗冲刷。稳定而抗冲刷、不流失,坡面才能永久绿化。不同于园林绿化重在绿化种草,而是重在基质工程的建设,尔后植草绿化,故叫工程绿化。

3.植被混凝土护坡绿化技术

是将水泥、生植土、混凝土绿化添加剂、腐殖质等与植绿种子均匀混合喷射到工程坡面,形成一层人工基质,厚约10㎝,有一定强度,不龟裂,抗冲刷,稳定的附着在坡面上,植物能在此基质上正常生长,特别适用于劣质土边坡、岩石边坡及混凝土边坡的复绿工程。

4. 植被混凝土绿化添加剂

用于改善植被混凝土物理、化学特性。增加植被混凝土中水泥的用量,增强护坡基质力学强度和抗暴雨冲刷能力,使植被混凝土层不流失、不龟裂。

5.生植土

具备适宜植物生长所需理化性能的自然界中的土壤,含砂量不大于5%。 6.倒坡

坡度大于90°的坡面。 7.截排水工程

对降水、渗透水进行截、排的横向、纵向水沟工程。

3.2.4 材料和设备要求

3.2.4.1. CBS植被混凝土生态基材配方

先进行实验室试验,初步确定配方,再进行现场喷射试验,对配方进行优化,优化后再最终确定配方。

CBS植被混凝土配方中用量最大的是壤土(沙粒含量小于10%,最大粒径不大于1cm,对于达不到要求的土壤,需改良或粉碎),因此对所用壤土的性质进行了解是确定其他组分的先决条件。一般地,需要了解壤土的类型及其其他性质如密度、含水量、养分含量、PH值、交换性酸含量等及盐基饱和度、铁铝富集情况等。根据这些信息,初步得到其他组分如水泥、化肥、添加剂等的用量(可参考土壤学中改良土壤时的方法)。随后再选取几组配方,加水制成拌和物,测试三相比、孔隙率、最大持水量、田间持水量、有效持水量、抗压强度和抗冲刷能力等。将拌和物装进土钵,种植确定的草种,观察生长情况。选取既有强度(7 d无侧限抗压强度大于0.4 MPa),又能让草种发芽和生长良好的配方,进行现场

试验,以检验配方的可施工性(如不堵管、喷射物结构均匀),对配方进行微调,最终确定配方。

经过大量实践,我们得出如表1所给出的配方范围。对其他工程,在进行实验室试验时,可以参照在这个范围内选取几组配方。

表1 CBS植被混凝土生态基材、护坡绿化技术配方

注:草种只在面层使用,30 g是指每平方米的用量。 3.2.4.2. CBS植被混凝土技术喷射厚度的确定

影响喷射厚度的因素有边坡类型、年降雨量(连续干旱天数)、边坡坡度。由于CBS植被混凝土护坡绿化技术主要用于岩石边坡,一般坡度都比较大,成土速度小于侵蚀速度,故喷射厚度不能太小,但出于经济考虑,边坡喷植厚度不宜大于10 cm。

1. 边坡混合植物种子的选定

物种的正确选择是绿化成功的关键之一,选择草种应满足: (1)发芽快,出芽率高、整齐。 (2)根系发达,抗逆性强。 (3)尽量作到物种多样化。

(4)尽量使用当地物种,避免生态灾难。

考虑工程所在地气候条件及草种适应性,采用抗逆抗旱性强的先锋进口草种。目前,工程中使用的草种绝大多数是外国进口草种,一般能做到草种发芽快,

出芽率高,出芽整齐。在此工程中我们采用以下几种草种(含灌木)组合:紫花苜蓿、根茎羊茅、狼尾草、百慕大(狗牙根),用量分别为5 g/㎡、5 g/㎡、2 g/㎡、3 g/㎡,同时适量配置野花组合0.5 g/㎡。

2. CBS技术的工艺过程

CBS技术的工艺过程基本上与喷锚施工工艺一致,但也有其自身特点: (1)为防止堵管,对拌合料的含水量要求更高,经验上要求拌合料用手使劲捏成团,松手后应能散开。

(2)喷射分两层完成,面层厚1 cm,含草种,水泥用量减少。底层不含草种。

(3)壤土的要求是含沙率小于10%,最大粒径不大于1cm。

(4)喷枪距离受喷面距离不宜过远,一般1 m左右,以防止有机质飘逸,造成喷射层孔隙率过低。

喷射机械设备基本与喷锚施工相同,但CBS技术一般需要配备碎土机。 3.2.4.3. 施工材料要求

1. 生植土

经晒干、粉碎、过筛,粒径小于10mm×10mm,将湿度控制在30%以下;疏松,干容重不得高于1.3g/cm3;PH值应为6.5~7.5。

2. 普通硅酸盐水泥32.5按GB175执行 3. 腐殖质以下品种任选其一或混合使用 (1).酒糟 符合相关产品质量标准要求。 (2).醋糟 符合相关产品质量标准要求。

(3).锯末和稻壳各50%,锯末要求为干燥细末,稻壳要求干燥。 (4).草炭土 符合相关产品质量标准要求。 (5).菌苞 符合相关产品质量标准要求。 4. 混凝土绿化添加剂 符合本企业专利产品要求 5. 镀锌铁丝网

14#镀锌铁丝,菱形,网孔50mm×50mm,尺寸2000mm×10000mm,符合相关产品质量标准要求。

6. 锚钉

规格为Ф12~25,长度300mm~1000mm,按GB1499中的HRB335执行。 7. 保水剂

采用粒度100目的保水剂,符合相关产品质量标准要求。 8. 无纺布

规格14-15g/m2,幅宽3200mm~3500mm,符合相关产品质量标准要求。 3.2.4.4. 种子要求

1. 种子质量要求

(1)禾本科植物种子质量应符合 GB6142 中规定的质量标准。 (2)木本科植物种子质量应符合 GB7908 中相关质量标准。

(3)除上述两条规定外,未规定质量要求的植物种子应在使用前进行发芽试验、种子配合比试验,确定种子用量后方可进行大规模的施工。

2. 所选用种子应有相应检验机构出具的检验合格报告。 3. 用种原则 草灌混合,多草种、多灌种混合。 4. 用种量

种子用量每平方米一般应控制在20克之内,但应根据发芽率高低、喷播季节和环境、建植目标群落的不同适当增减。

5. 植被混凝土配方

(1)基层配方 生植土0.80m3~0.90 m3,水泥90~120kg,混凝土绿化添加剂40kg,腐殖质0.20m3,所用材料按本规程第4.1条执行。

(2)面层配方 生植土0.80m3~0.90 m3,水泥65~80kg,混凝土绿化添加剂30kg,腐殖质0.20m3,并加种子,所用材料按本规程第4.1条执行。

6. 主要施工设备

(1)干(潮)混凝土喷射机主要技术参数

喷射能力5.5m3/h,最大传输距离200m,最大骨料粒径15mm,驱动功率5.5KW。

(2)混凝土搅拌机主要技术参数

出料容量250L或350L,进料容量320L或560L,生产率6-8m3/h或10-14m3/h。 (3)柴油移动式空气压缩机主要技术参数

公称容积流量9m3/min~17 m3/min,排气压力0.7Mpa。

3.2.5 设计要求

3.2.5.1 植被混凝土护坡绿化技术应用的条件

(1)施工坡面必须是安全稳定的,对于非稳定坡面,需要用工程方法加固稳定之后再进行绿化工程施工。

(2)坡度40°~75°的坡面,适用于植被混凝土护坡绿化技术。 3.2.5.2 设计流程

(1)设计调查主要包括以下三个方面的内容

1).周边植物调查 根据周围植物的分布情况,类推适合该地区的植物。 2).地形地质调查 对工程所地边坡,观察其边坡形状、坡度、坡高、岩性、表层岩体风化程度、有无涌水等,以便进行锚固件、喷植厚度、截排水工程等设计。

3).气象资料调查 在工程地最近的气象站调查近5年的气象资料,包括年平均降水量、最长连续干旱时间、最低气温、最高气温等。

(2) 网设计要求

网设计要求应符合图3-1规定。

图3-1网设计示意图

1)网的材质按本规程第4.1.5条的执行。

2)植被混凝土护坡绿化工程必须铺设14#镀锌铁丝网,按从上到下顺序铺设并张紧,包上坡顶长度不小于500mm,网片的搭接长度为横向100mm。

3)网与坡面间距,不小于50mm,不大于70mm。 3.2.5.3 锚钉设计要求

锚钉设计要求应符合图3-2规定。

图3-2锚钉设计示意图

1锚钉材质按本规程执行。

2 锚钉采用梅花型布置,间距1000mm×1000mm。

3锚钉长度300mm~500mm,坡顶、坡面较破碎及风化程度较严重锚钉应加粗加大到Ф22,加长到800mm~1000mm。

4 锚钉外露长度80mm,在离坡面50mm~70mm处与镀锌丝网绑扎。 5 排水孔间距3000mm×3000mm,孔径不小于30mm,孔深300mm。如坡面有渗水,需增加排水孔,并安装PVC管。

3.2.5.4 种子配比设计要求

1 植物种子的混配必须考虑植物间的生态生物搭配是否合理。 2 冷季型和暖季型草种互相搭配。

3 抗逆性(特别抗高温、干旱的能力)强,适应粗放管理,具有一定的自播能力。

3.2.5.5 喷植厚度设计要求

1 回填边坡、土夹石边坡喷植设计厚度为50mm~70mm。 2岩石边坡或水泥边坡喷植设计厚度为100mm。

3.2.6 施工要求

3.2.6.1 施工工序流程图

施工程序应符合图3-3规定。

3.2.6.2 (1)植被混凝土护坡绿化工程必须按照批准的绿化工程设计及有关文件施工。

(2)掌握工程资料

了解掌握工程的有关资料,如用地手续、上级批示、工程投标来源、工程要求等。

(3)熟悉设计

应熟悉设计的指导思想、设计意图、图纸和质量要求,并由设计人员向施工单位进行设计交流,施工人员应按设计图进行现场核对。当有不符之处时,应提交设计单位作变更设计。

(4)施工现场勘察

勘察内容一般包括 现场周围环境、施工条件、电源、水源、土源、道路交通、生活设施的位置等。

(5)制定施工计划书

工程开工前应制定施工方案,包括以下内容

1)工程概况 工程项目、工程量、工程特点、工程的有利和不利的条件。 2)施工方法 采用机械喷植施工。 3)编制施工程序和进度计划表。

4)施工组织 指挥系统、部门分工、职责范围、施工队伍的分工等。 5)制定安全措施、技术范围、质量标准和成活率指标。

6)现场平面布置图 包括水源、电源、道路交通、料场、库房、生活设施、具体位置图等。

7)施工方案应附有计划表格,包括用电、用水、劳动力、进度、材料机械运输、防尘降尘措施等。

(6)编制施工预算

根据设计概算、工程定额、现场施工条件和采取的施工方法等编制施工预算。 (7)材料的准备

按本规程的第4.1条的要求,进行材料的采购、堆放、保管。

(8)截排水工程属于上道工序边坡开挖工程,但未设截排水工程的边坡需增加此项目。根据坡体、坡高、坡度和管理条件,设置截排水沟等相应的排水设施。截排水沟的施工必须符合GB50300 的有关规定。 3.2.6.3 坡面整理要求

(1) 清除坡面杂草杂物,开辟施工通道。

(2)打掉突出岩石,使坡面尽可能平整,可采用铁锹、水、气力冲刷清除施工坡体表面的浮石与杂物。

(3)出现倒坡时,用浆砌石找平等。 3.2.6.4 镀锌铁丝网铺设要求

(1)镀锌铁丝网铺设标准如下

1)根据设计要求铺设镀锌铁丝网,按从上到下顺序铺设并张紧,坡顶与网的搭接长度和网片间的搭接长度按设计标准执行。

2)网与坡面间距,按设计标准执行。 3)严禁在绑好的镀锌铁丝网上随意踩踏。 3.2.6.5 锚钉施工要求

(1)施工方法

1)按设计标准测量放线,用白灰做标记或插钎以便准确布孔。

2)钻孔时应垂直坡面或成10°~15°上倾角钻入,一次成孔,孔间距允许偏差±50mm。

3)成孔后及时插入锚钉,防止孔内积杂物、浮土等。 4)按设计标准将锚钉与镀锌铁丝网绑扎。

(2)如有注浆锚钉注浆后必须间隔24小时以上,方可进行下一道工序。 3.2.6.6 喷植施工要求

(1)施工条件 1)雨天不宜喷植施工。

2)施工期间气温低于0℃,不宜进行喷植施工。 (2)施工操作过程

1)植被混凝土拌合物在喷植前要搅拌均匀,搅拌时间不少于1分钟。 2 )喷植时喷枪口距坡面1000mm左右,喷枪与坡面的夹角应尽量垂直,严禁仰喷),不允许漏喷,喷植次序从上到下,喷植完毕表面光滑平整。

3 )厚度 按设计标准执行。

4 )喷植厚度必须达到设计要求,偏差不应大于±10mm。

5 喷植施工中必须控制好用水量,保证基质有足够的含水量而不流淌。 6) 分基层和面层二次喷植,在喷植中应注意找平。 7 )做排水孔,间距、孔径、孔深按设计标准执行。 8 )在面层喷射完成后,铺盖无纺布进行保墒。 3.2.6.7 坡面养护要求

(1)种子发芽及幼苗期,养护浇水喷灌为主,保持植被混凝土呈湿润状态,养护期限视坡面植物生长状况而定,不少于45d。

(2)坡面覆盖后的养护按《城市园林绿化养护管理标准》的有关规定执行。 (3)喷水设备应取用摇臂喷头移动喷洒,杜绝高压水头直接喷射。

3.2.7 验收要求

(1)植被混凝土护坡绿化工程应按相关施工技术规程进行,并作好各工序质量控制及施工记录。

(2)植被混凝土护坡绿化工程施工使用的材料,应按本规程第4.1条的要求执行。

(3)监理部门负责对施工全过程进行监理。 (4) 工程中间验收项目

1)施工过程中及时清理现场,重点交通道路和重点地区应在当天清理完毕,保持场地整洁。

2)工程中间验收,应由监理部门和施工单位分别填写验收记录并签字。

3) 植被混凝土配方必须按本规程第4.3条的要求执行。

4)坡面整理、镀锌铁丝网铺设、锚钉施工等一系列工序在进入下一道工序前均要进行分项验收,分别填写验收记录并签字,按本规程第6.3、6.4、6.5条的要求执行。

(5)工程质量应符合下列规定

1)力学强度应达到0.3Mpa左右。

2)外观无龟裂现象。

3)抗冲刷强度100mm/h。

4)浇水或下雨,坡面应无浑水产生,年流失率低于1%。

(6) 工程竣工验收前,施工单位应于一周前向绿化主管和监理部门提供下列有关文件:

1)工程项目开工报告、竣工报告。

2)竣工图和工程决算书。

3)设计变更、技术变更文件。

4)工程各阶段验收记录

(7)工程竣工验收标准

工程竣工验收应符合下表规定。

表3-1工程竣工验收表

(8)工程竣工后,主管部门应在受理竣工验收申请后,一周内组织验收。

(9)竣工验收结论为:验收合格和需整改。验收需整改项目在施工单位采取整改措施,自检合格以后,再提出验收申请,再行验收。

3.3.7 CBS技术的效果 目前应用了CBS

的坡面植被生长良好,经在边坡随即抽取1块面积25 m2的样地调查,共有植物4种,植被覆盖度超过99%。未发生坡面坍塌、基材与坡体剥离等现象,同时通过坡体基材侵蚀模数监测试验,在80 mm/h的降雨条件下,植被未覆盖时基材侵蚀模数小于10 g/(m2·h);植被覆盖率达到90%后,侵蚀模数接近为零。可以预见,随着应用年限的增长,本地植物的组建进入和先锋物种的退化,边坡植被的物种结构、物种多样性将逐步增强,岩石边坡的生态功能将逐步达到与周围自然环境一致。自然山坡是最稳定、最漂亮的边坡,边坡防护的最终目标也应该是边坡自然化,也就是通过工程措施将工程边坡恢复为覆盖植被的山坡。无论采取什么手段对其治理,最好的结果是恢复边坡原有生态系统,并让新的生态系统能够稳定存在。除少量城市、旅游景点边坡绿化的目的是为了观赏外,绝大多数边坡绿化的最终目的为了恢复边坡原有植被。而CBS边坡柔性绿化治理技术是值得推广的边坡绿化防护技术,修复前后对比:

修复前

修复后

修复前

修复后

修复前

修复后

修复前

修复后

传统的边坡防护措施(如喷锚、浆砌片石骨架、水泥骨架、挡土墙等) ,虽然能有效确保边坡的稳定,但与周边的生态景观协调性差,满足不了现代城市景观和人们追求舒适居住环境的要求[3],同时没有系统地、综合地以恢复生态学理论为基础进行全面的整体规划。而裸露岩石边坡的生态景观修复则是一项系统的、综合的过程,是一项集岩土工程学、植物学、土壤学、恢复生态学、水土保持学和景观生态学等诸学科于一体的综合性的科学技术,它既能保证裸露山体的稳定性、安全性,又能逐步建立起一个健康、稳定、可持续的生态系统。作者在总结了大量的国内外资料的基础上从施工技术、基质组成、植物选择、施工原则以及发展趋势等五个方面对裸露岩石边坡的生态修复进行介绍。

3.3 生态护坡施工技术

3.3.1 客土喷播护坡技术

所谓客土喷播技术[4],就是指将植物生长的基础——土壤与有机基材、粘结剂、保水剂、肥料、酸碱调节剂和种子等按一定比例混合,经过机械充分搅拌均匀后,利用客土喷播机提供的动力喷射到坡面上形成植物生长的土壤层,种子发芽、生长成坪后,可以对边坡的稳定起到有效的保护,从而达到快速重建植被生

态系统和生物护坡的目的。客土喷播技术适用于边坡坡率较缓的全风化及强风化边坡、植物根系容易插入的石质边坡。客土喷播防护边坡主要靠植物的根系来实现。植物根系垂直扎入较为稳定的岩土层,如同在边坡上打了无数的锚杆,对边坡起到锚固的作用,浅层交错盘结的根系对边坡起到加筋的作用,把整个边坡连接成有机整体。此外,植物的茎叶能避免坡面被雨水直接冲刷,并能有效减缓地表径流速度,从而起到保护边坡的作用。

3.3.2 喷混植生护坡技术

喷混植生护坡技术[5]是指利用液态播种原理,将生命力强、且能满足各种绿化功能的植物种子经科学处理后与肥料、防土壤侵蚀剂、内覆纤维材料、保水剂、色素以及水等按一定比例放入混料灌内,通过搅拌器将混合液搅拌至全悬浮状态后,利用离心泵把混合液导入消防软管,经喷枪喷播在欲建边坡裸地形成均匀覆盖层保护下的植物种子层,再铺设无纺布防护的一种进行坡面强制绿化的护坡技术。该护坡技术的特点[6]有三:一是喷混植生技术采用镀锌铁丝网和钢杆锚固,抗拉力强度大,可有效地防止崩塌和碎石掉落,确保山体和道路长治久安,该方法适用于恶劣环境的岩石边坡,如砾石层、软岩、破碎层及较硬的基岩石等;二是抗侵蚀性和水土流失;三是保障植被快速成型及生态稳定性。

3.3.3 厚层基材植被护坡技术

厚层基材植被护坡技术[7]是指使用经改进的混凝土喷射机将拌和均匀的厚层基材与植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需防护的工程坡面的绿色护坡技术。它是集岩土工程学、植物学、土壤学、肥料学、高分子化学和环境生态学等多学科于一体的综合工程技术。厚层基材植被防护功能通过锚杆、复合材料网、植物根系的力学加固和坡面植物的水文效应实现。其基本结构主要由锚杆、镀锌网和基材混合物组成。该技术适用于年平均降雨量大于600 mm ,连续干旱时间小于50 d 的非高寒地区,且坡度不超过1∶0. 5 的硬质岩边坡、混凝土面、浆砌片石面,也适用于稳定的碎石坡面边坡以及各类软质岩边坡等。

3.3.4 纤维网植被护坡技术

纤维网植被护坡技术[8]是指栽种固坡植物并结合纤维地衣等工程材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过固坡植物的生长对边坡进行加固

或美化的一门新技术。根据边坡地形、地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层纤维网材料,并按一定的组合种植多种植物,通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。

3.3.5 液压喷播植草护坡技术

液压喷播植草护坡技术[9],是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施,是将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀,通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草旋工的。其特点是:①旋工简单、速度快;②施工质量高,草籽喷播均匀,而且由于在坡面形成了一层能保水保温薄膜,使得种子发芽生长快,整齐一致;③防护效果好.正常情况下,喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上,两个月后形成防护、绿化功能;④适用性广,可在任何气候及边坡条件下施工。

3.3.6 土工网植草护坡技术

土工网植草护坡技术主要采用的材料是三维植被固土网垫,它[10]是由多层塑料凹凸网和高强度平网复合而成的立体网结构。面层外观凹凸不平,材质疏松柔韧,留有90 %以上的空间可填充土壤及砂粒,将草籽及表层土壤牢牢护在立体网中间。这种复合体系具有极强的抗冲刷能力,能够达到有效防护边坡的目的。该技术的适用边坡坡率缓于1∶1 的路堑边坡和坡率缓于1∶1. 5 的路堤边坡。

3.3.7 蜂巢式网格植草护坡技术

蜂巢式网格植草护坡技术[11],是指在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,在网格内铺填种植土,再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可在预制场批量生产,其受力结构合理,拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流,减缓水流速度,防止坡面冲刷,保护草皮生长。这种护坡施工简单,外观齐整,造型美观大方,具有边坡防护、绿化双重效果,该技术多用于填方边坡的防护。

3.3.8 生物活性无土植被毯护坡技术

生物活性无土植被毯护坡技术[12]是指一种用于泊岸和斜坡的活性固土植被培植构件,由至少一个固底构件构成,任意一个固底构件均由一个纤维束构成,环绕任意一个纤维束的外侧均分别设置有网格加固层。固底构件中均设置有植物,植物具有根须。将固底构件沿泊岸和斜坡的底端线或者中间方向排列,纤维吸水后,固底构件的重量增加,不能移动,从而防止泊岸和斜坡底端的土石随水流失。进一步地利用设置在固底构件中的植物根须伸入泊岸和斜坡的底端面内,可以进一步巩固泊岸和斜坡底端的土石,阻断泥土向下流或者塌方,同时生长在固底构件中的植物也可以改善景观,绿化环境。该技术适用于边坡坡度小于45°的全风化及强风化边坡。

3.3.9 六边形混凝土空心砖植物护坡技术

六边形混凝土空心砖植物护坡技术[13]适用于坡度缓于1∶ 0.75 的全风化、强风化的岩石边坡。可防止边坡受雨水侵蚀,避免坡面上产生沟槽。该技术节省材料,造价较低,施工方便。宜在春秋施工,雨季施工时,为使草种免受雨水冲失,应加盖无纺布等。其缺点是不能全覆盖护坡,易出现局部斑秃;蓄水能力一般;维护烦琐,人工浇灌时水分会沿坡流失,费工费水。

3.3.10 火山岩护坡砖护坡技术

火山岩护坡砖[14]是以火山岩(粒径10~40 mm)为骨料,水泥为黏合剂预制的(400mm×400 mm×100 mm)砌块。火山岩砖内置植物生长成份,上平面预留20 个孔径为35 mm的植被生长孔,是一种新型的生态护坡方式。具有透水、蓄水、透气、无黄土外露的特点,有利于植物生长、防止水土流失、节水、环保。

3.3.11 挂笼砖绿化护坡技术

挂笼砖绿化护坡技术[15]是指采用工厂生产配制的栽培基质加粘合剂压制成砖状土坯,加入草、藤类植物,形成长满絮状草根的绿化草砖,将草砖装入过塑网笼砖内,形成绿化笼砖,施工时用锚钉将绿化笼砖固定在岩质坡面上,达到即时绿化效果的绿化技术,主要用于75°以上的石壁边坡绿化。

3.3.12 浆砌片石骨架植草护坡技术

浆砌片石骨架植草护坡技术[16]是指用浆砌片石在坡面形成框架,在框架里铺填种植土,然后喷播植草的一种边坡护坡措施。适用于边坡高度不高且坡度较缓的各种强风化岩石边坡。

3.3.13 植被混凝土绿化护坡技术

植被混凝土绿化护坡技术[17],是指在开挖边坡形成以后,通过种植植物,利用植物与岩土体的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固,使之既能满足对边坡表层稳定的要求,又能恢复被破坏的自然植被的生态治理方法,同时又形成与周围环境相协调,与现代文明城市发展相适应的开放性生态系统。它综合考虑了各方面因素,遵循水力稳定性原则、生态原则和回归自然原则。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、园艺学、恢复生态学和水土保持工程学等学科于一体的综合生态治理技术,也是高陡边坡水土保持综合治理的一项基本措施[18],此技术主要应用在高陡岩石边坡、混凝土边坡的护坡绿化工程以及硬化河道的生态修复工程上。

3.3.14 藤蔓植物护坡技术

藤蔓植物护坡[19],又称垂直绿化,是指利用植物本身的攀缘或垂吊生长习性,如爬山虎、常春藤、黄素馨、络石、葛藤等,栽植这些植物以遮盖岩石或泥质边坡,从而达到美化环境的绿化效果。

3.3.15 生态护坡基质组成

在这些生态护坡的施工技术中,最为常用的是客土喷播护坡技术、厚层基材植被护坡技术、喷混植生护坡技术以及液压喷播植草护坡技术等,这些技术无一例外的都需要自制适合植物在石质边坡上生长的基质,如此才可以使植物在裸露的岩石边坡上顺利地生长。为了更好地达到生态护坡的效果,配制的基质应该有以下三点特征[20]:一是配制的基质具有抗雨水冲刷性能,以保证在植物生长成型前不被雨水冲失;二是配制的基质应具有一定的团粒结构,便于协调水、肥、气、热等以适应植物生长的需要;三是所配基质应该可以保证植物生长所需养分的长期有效性,以使在坡面形成稳定的植被群落之前不会出现养分耗尽的现象。

一般情况基质是由种植土、肥料、保水剂、粘合剂、团粒剂和酸碱调节剂组成的,有的基质还包括染色剂、有机质、高分子外加剂和活力剂等物质。

3.3.15.1 种植土

种植土[21]可因地选材,选择就近可以采集的粘土、黄土或沙土,但往往沙土、黄土、粘土的肥力不足,一般可用其他肥土以1 :1 配合使用,土要干净无杂质,无杂草且疏松,经晒干、粉碎、过筛,粒径小于10mm×10mm ,将湿度控制在30 %以下,干容重不得高于1. 3g/ cm3 ,p H 值应为6. 5~7. 5。

3.3.15.2 肥料

肥料的使用是为了给植物的生长提供养分,其用量取决于施工土壤的贫瘠程度,如果施工土层土壤肥沃,或者回填了比较肥沃的客土,肥料的施用量可以根据实际情况进行增减。同时,国产复合肥和进口复合肥在配方上也有所差异,这也必然会导致肥料施用量的不一致。肥料[22]应根据选用植物、肥力的可靠性和持续性、粘合剂、基床材料等选定种类。一般使用高效化肥、缓效性IB 态化肥或石炭酸系列树脂、聚烯烃系列树脂包裹的编码肥料。

3.3.15.3 保水剂

保水剂[23]是无毒、无害的高分子聚合物,能吸收自身重量400 倍左右的水分,具有快速吸水,缓慢释放,促进植物吸收的特点。它能够增强土壤和基质的保水保肥能力,改善土壤的团粒结构,持续供应植物生长所需水分,抗旱抗逆、节水省肥。保水剂的使用能够明显的提高植物种子的生根发芽率,保证乔灌木及草坪的生长质量,延长绿期。保水剂的使用应根据种植地的地质地貌条件,土壤性质、气候条件以及植物种子和种植方式,采用不同的型号、配方。

3.3.15.4 粘合剂

为避免风雨等自然因素对种植基材造成的侵蚀、冲刷,必须在种植基层中加入相当数量的粘合剂[24],以促使基质与岩石粘结和增强基质本身的抗侵蚀冲刷. 粘合剂常用有化学粘合剂和普通硅酸盐水泥,水泥的碱性对种子生根、发芽是有害的,因此加入水泥时应严格控制其用量,最大用量不得超过80kg/m3. 对于土壤的酸碱性和物理机能,视情况加入一定的土壤改良剂.

3.3.15.5 团粒剂

团粒剂[25]是高分子树脂类制剂,能解决有机基材混合形成易于植物生长团粒结构。

3.3.15.6 酸碱调节剂

酸碱调节剂的加入是为了调节所配基质的PH 值,由于基质的组成材料中有酸性的,也有碱性的,如果不加以调节便有可能使基质的PH 值不利于植物的生长。

3.3.15.7 染色剂

染色剂是一种颜色标志物,以界定喷播的地域。鉴于它没有营养价值所以对于一些熟练的工人以及专业草坪喷播公司而言,一般不考虑添加染色剂。这在一定程度上也可以降低生产成本。

3.3.15.8 有机质

有机质的使用主要是增加土的肥力和保证土壤的通气性,常用的有东北泥碳、腐叶土、堆肥、锯木屑、谷壳、经充分发酵的家畜肥料等。

3.3.15.9 高分子外加剂

为使绿化基材在岩石坡面上保持水土, 降低水分的蒸发量,在拌制和喷射基材时还要加入适量的高分子外加剂[26]。它是一种高分子有机聚合物,呈粉末状,不仅吸水率大,而且在溶水后会变成极光滑且粘稠的物质。它与其他基材混合后形成非常均匀的糊状稠化物,有利于喷播施工,喷播后会在岩石坡面形成性能良好的保水、牢固、透气、松软的“混凝土”。高分子外加剂掺量的多少取决于岩石边坡的坡度,坡度越大,用量相应增大。

3.3.16 生态护坡植物选择

为了更好地达到护坡的绿化效果,植物的选择也是至关重要的。一般情况下,植物的选择应该注意以下几点:一是要充分考虑施工目的和绿化目标[27];二是要适应施工场地气候,发芽能力、繁殖能力旺盛;三是能改善土壤性质,使之肥沃化,地表植被效果好,土壤加固效果好;四是不同特性的植物要组合选择;五是种子容易获取、使用安全。生态护坡常选用的植物是高羊茅、白三叶、狗牙根、黑麦草、结缕草以及早熟禾等。

3.3.16.1 高羊茅

高羊茅[28]是多年生丛生型禾草,呈疏丛状,须根发达,入土很深。适应于多种土壤和气候条件。喜温耐热,有强的抗热性,在高温炎热的夏季,许多冷季型禾草都进入休眠期,但它不休眠。较抗寒,耐荫耐湿又较抗旱,能良好适应pH4.7~8.5 的酸碱土壤。

3.3.16.2 白三叶

白三叶[29]是多年生草本植物,根部分蘖能力及再生能力强,侧根发达并集中于表土15cm 以内。喜温凉湿润气候,亦能耐半荫,不耐干旱,稍耐潮湿,耐热性稍差,抗寒能力较强,生长适温19 -24℃,在我国长江流域以南地区生长,冬季保持常绿不枯,不耐盐碱。

3.3.16.3 狗牙根

狗牙根[30]是多年生禾草,具根状茎和匍匐枝。喜光稍耐荫,在光照良好的开旷地上,草色浓绿厚密,长势旺盛,而林下长势较弱。喜温暖,当气温降低至0℃时,生长受到严重影响。因根系浅,须根少,遇夏季干旱气候,容易出现匍匐枝嫩尖成片枯黄。

3.3.16.4 黑麦草

黑麦草[29]为非匍匐性丛生型禾草,茎直立,秆丛生,具有喜弱的根状茎,须根稠密。喜温暖湿润夏季较凉爽的环境,抗寒、抗霜而不耐热,在35℃以上气温时则生长势变弱,气温低于-15℃时会产生冻害。耐湿而不耐干旱,也不耐瘠薄。寿命一般为4-6a。

3.3.16.5 结缕草

结缕草[30]是我国栽培最早、应用最广的一种禾草,喜光、抗旱、耐高温、耐瘠薄和抗寒,但不耐荫。入冬后草根在-20℃左右能安全越冬,20~25℃生长最盛,30~32℃生长速度减弱,36℃以上生长缓慢或停止。适应pH5.5~8.5 土壤。

3.3.16.6 早熟禾

早熟禾是多年生疏丛型禾草。秆丛生,须根数量极多。适应性较强,喜光耐荫,喜温暖湿润,适宜在气候冷凉、湿度较大的地区生长,又具有很强的耐寒能力,在-30℃的寒冷地区能安全越冬。但该植物抗旱和耐炎热性差。

3.3.17 生态护坡施工原则

生态护坡工程是一个耗资较大的工程,为了保证工程的质量,生态护坡工在实施过程中应该遵循以下原则。

3.3.17.1 边坡稳定原则

边坡稳定[31]是生态环境治理的基础, 没有稳定的边坡, 也就没有稳定的边坡植被。因此首先要对边坡进行清理, 排除边坡崩塌、危岩、滑石隐患, 以期达到边坡的基本稳定。同时要根据山体形状设置截、排水沟和挡土墙等配套设施。

3.3.17.2 协调性原则

协调性原则[32]是指裸露山体的生态恢复应符合总体规划,与周围景观相协调。根据周围环境和城市总体规划,可将裸露山体缺口设计为工业园区、山庄别墅、景点公园等。

3.3.17.3 生态自然修复与景观再造相结合原则

所谓生态自然修复与景观再造相结合原则[33],是指裸露山体缺口由于其形态、颜色与周围环境形成强烈反差,属于生态脆弱带,因此必须以恢复生态学、景观生态学原理为依据,同时与景观再造相结合,增加景观异质性与多样性,提高视觉效果。

3.3.17.4 生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则

现代城市应是自然- 经济- 社会复合生态系统,不能一味注重经济效益发展而忽略对生态的保护,更不能以牺牲生态环境为代价来追求经济效益的增长。生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则[34]是指裸露山体生态恢复应既恢复其生态功能,又尽可能地发挥土地的使用价值,在生态、社会和经济效益方面发挥最大的综合效益。

3.3.18 生态护坡发展趋势

生态护坡经过几十年的发展,已逐渐形成了自己的一套理论体系和方法技术。随着生态文明的提出和发展,对于越来越多的裸露岩石边坡开展生态修复已经是势在必行,今后其发展趋势将有以下几点:

(1)自从边坡开展生态修复以来,多是从国外引进生态修复理论和技术方法,而结合我国实际情况的理论和技术研究还很缺乏,今后应该多从我国实际情

况出发,完善生态修复理论和方法,同时应多做一些现场试验,以便积累更多的工程经验。

(2)不同的地域、不同的边坡应该有不同的护坡施工技术、不同的基质配比和选择不同的植物,以后应该针对不同的情形开展具有特色的生态修复。

(3)现在学者多是对较为缓和的边坡开展生态修复,而对于一些高坡度岩石边坡的生态修复则是研究的较少,今后应该增加对一些高坡度边坡的生态修复研究.

(4)现在开展的岩石边坡生态修复多是学者独自开展,所以研究信息不够畅通,今后应该加强合作,并在此基础上制定符合我国实际情况的生态修复施工标准或者规范。

(5)虽然基质的配制比例有所不同,但基质的粘结度、基质的酸碱度和基质的营养与水分的长效供应,一直都是基质配制研究的重点,因此基质的配制比例研究还应该继续下去,同时,在配制基质的研究中应该尽量考虑当地资源和当地废弃物的充分利用,并经工厂化特种处理,产业化生产植被护坡基质是可行的。

(6)护坡植被的种类已由当初的一种发展到现在采用几种植物混播的方法,但是开发利用乡土草种较少,利用木本植物进行岩体护坡更少。因此大力开发乡土灌木甚至小乔木和草本进行岩石边坡的生态修复,与当地自然植被景观构成一体,并创造自然演替的植物群落条件,是护坡植物选择中的创新内容。

3.3.19 结语

裸露岩石边坡的生态修复能有效地改善山体景观,营造生态环境,以实现边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合。生态护坡植被的根系有提高表层土粘聚力的作用,同时由于土体加筋材料的形成,对于边坡的整体稳定性有很大的意义。生态修复不仅有利于边坡的稳定,而且还可恢复植被,吸收噪声,减少太阳辐射,净化大气污染,调节局部小气候等特点,这种防护方式越来越受到重视,同时也是边坡防护发展的必然趋势。

[参考文献]

[1] 吴长文,章梦涛. 裸露山体缺口生态治理[M ]. 北京:科学出版社,2007.

[2] 丰瞻,许文年,李少丽,等(et al).基于恢复生态学理论的裸露山体生态修复模式研究[J].中国水土保持,2012,(4):23~26.

[3] 章梦涛,邱金淡,颜冬.客土喷播在边坡生态修复与防护中的应用[J].中国水土保持科学,2004,2(3):10~12.

[4] 肖建波.客土喷播技术介绍[J].北京水务,2012,(4):39~40.

[5] 汪群,徐忠诚,周建文.喷混植生技术在岩石边坡护坡绿化中的应用[J].公路,2007,(11):210~212.

[6] 陈东.论喷混植生护坡露茜边坡施工中的应用[J].现代商贸工业,2012,

(5):257~258.

[7] 杨启维.厚层基材植被边坡防护技术[J].铁道标准设计,2007,(1):32~34.

[8] 汤毅.纤维网植被生态护坡技术研究[J].湖南交通科技,2006,32(1):60~61.

[9] 宁金谋.公路边坡植物防护技术[J].工程技术,2012,(1):83.

[10] 朱传明.公路边坡植物防护技术分析[J].山西建筑,2012,35(15):246~247.

[11] 巫祖进.浅谈护坡工程的施工技术[J].中国高新技术企业,2012,

(8):152~153.

[12] 张菊茹.浅谈植物生态护坡技术在高速公路中的应用[J].山西建筑.2012,.35(18):268~269.

[13] 赵警卫,芦建国.王荣华.七种生态护坡在高速公路边坡的应用效果[J]. 公路,2006(1):201~202.

[14] 王京京,姚伟,张玉轻.新型生态护坡在阜石路工程中的应用[J].市政技术,2012,27(2):95~97.

[15] 张笛.浅谈公路边坡生态护坡技术[J].山西建筑,2012,35(24):296~297.

[16] 陈向阳.永武高速边坡生态防护工程技术[J].山西建筑,2012,34(32):24~25.

[17] 宋玲,余娜,许文年,等.植被混凝土护坡绿化技术在高陡边坡生态治理中的应用[J].中国水土保持,2012,(5):15~16.

[18] 王铁桥,许文年,叶建军,等. 挖方岩石边坡绿化技术与方法探讨[ J ]. 三峡大学学报:自然科学版,2003, 25 (2):101~104.

[19] 刘本同,钱华,何志华等.我国岩石边坡植被修复技术现状和展望[J].浙江林业科技,2004,24(3):47~54.

[20] 冯朝辉.厚层喷射基材植被在边坡防护中的应用[J].工程技术,2012,(3):71.

[21] 陈东.论喷混植生护坡在路堑边坡施工中的应用[J].现代商贸工业,2012,

(5):257~258.

[22] 刘海燕,刘庆煜,贺恒达.公路护坡草坪喷播技术的施工配方比较分析[J].安徽农学通报,2012,15(13):120~121.

[23] 夏兴峰,王强.浅谈喷播技术及在城市中的应用前景[J].现代园林,2012,

(12):22~25.

[24] 孙荣欣.岩石边坡喷混植生植物护坡技术[J].徐州工程学院学报,2007,22(12):27~29.

[25] 苏洪斌.喷混植生绿化防护技术在软质岩路堑边坡上的应用[J].湖南交通科技,2012,34(2):52~53.

[26] 尹艳纯.石质路基边坡喷植混凝土护坡的施工[J].交通标准化,2012,(4):191~192.

[27] 洪伟,丁新红,陈明德.岩质边坡喷混植生防护技术在铁路工程中的应用

[J].铁道标准设计,2006(7):22~24.

[28] 陈有民.园林树木学[M].北京:中国林业出版社,2006.

[29] 中国植物志编辑委员会.中国植物志:第75 卷[M].北京:科学出版社,1979.

[30] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物恚:第39 卷[M],北京:科学出版社,1988.

[31] 吴征镒.论中国植物区系的分区问题[J].云南植物研究, 1979, 1( 1) :1~20.

[32] 范志平,曾德慧,余新晓. 生态工程理论基础与构建技术[M ]. 北京:化学工业出版社, 2006.


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