金凌霄，吳婷婷

（1.蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.馬克菲爾（長(zhǎng)沙）新型支檔科技開發(fā)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

隨著綠色礦山建設(shè)以及生態(tài)修復(fù)的呼聲越來越高，礦山裸露邊坡、排土場(chǎng)邊坡、尾礦庫封場(chǎng)邊坡等工程的生態(tài)綠化要求越來越高，生態(tài)綠化狹義就是對(duì)邊坡進(jìn)行植被恢復(fù)，且植被恢復(fù)的目的就是遏制生態(tài)環(huán)境惡化，改善脆弱生態(tài)系統(tǒng)、防止水土流失和生態(tài)系統(tǒng)退化。但傳統(tǒng)的格構(gòu)梁、護(hù)坡骨架等圬工防護(hù)結(jié)構(gòu)在礦山復(fù)雜地形情況下不僅施工困難、進(jìn)展緩慢，而且許多邊坡表面松散，圬工防護(hù)結(jié)構(gòu)施工后易出現(xiàn)底部掏空、局部滑塌等病害，不能保證防護(hù)的可靠性；而傳統(tǒng)的客土噴播綠化方案也可能存在如下問題：①在廣泛的石漠化嚴(yán)重區(qū)域，表土資源極其缺乏，就近取土來源成為問題，或者需要遠(yuǎn)距離取土。②開挖取表土?xí)茐娜⊥咙c(diǎn)周邊環(huán)境，特別是對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)的影響極大，屬于“挖東墻補(bǔ)西墻”。③取土、運(yùn)土過程中帶來的大氣、路面環(huán)境污染。運(yùn)土一定程度上受城管、交管部門的管制影響。④堆土導(dǎo)致底層土壤板結(jié)，微生物活性降低。大量底層土無法使用造成浪費(fèi)[1]。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，礦山排土場(chǎng)主要為土石混合類邊坡，該類邊坡的特點(diǎn)是適合植被生長(zhǎng)的土壤顆粒少，往往呈現(xiàn)質(zhì)地砂化、有機(jī)質(zhì)含量偏低的特點(diǎn)。同時(shí)坡體松散，容易受到徑流沖刷發(fā)生破壞。

此類邊坡若想達(dá)到預(yù)想的綠化效果，基于已有邊坡防護(hù)方案存在的缺陷，工程界亟需引薦新的綠化防侵蝕技術(shù)?；谕潦愡吰缕碌淄馏w的性質(zhì)，從邊坡土體改良、播種植生需求、防侵蝕控制要求等方面引入了免客土噴播綠化技術(shù)。該技術(shù)在四川某有色金屬礦山排土場(chǎng)的成功實(shí)施為其在高陡土石類邊坡中的應(yīng)用提供了有效支撐。

1 免客土噴播技術(shù)介紹

1.1 免客土的概念

免客土技術(shù)的概念是相對(duì)于客土植生技術(shù)而言，即不以人工土壤作為主要的播種介質(zhì)和生長(zhǎng)介質(zhì)的植生技術(shù)。

值得加以區(qū)別的是，免客土技術(shù)不等同于無土栽培技術(shù)，免客土技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是不用客土，而是對(duì)邊坡既有的表層巖土進(jìn)行充分的利用或改良。

1.2 免客土方案介紹

實(shí)現(xiàn)免客土技術(shù)的主要材料為土壤增活有機(jī)基質(zhì)和高性能生態(tài)基材。

1.2.1 土壤增活有機(jī)基質(zhì)

土壤中的有機(jī)質(zhì)是分解變質(zhì)的產(chǎn)物，可降低粘性土的緊實(shí)度，改善砂土和粉土的結(jié)構(gòu)，保持營養(yǎng)和水分。穩(wěn)定的腐殖質(zhì)混合物具有許多陽離子或更高的陽離子交換量。低有機(jī)質(zhì)意味著低陽離子交換量和N缺乏，脅迫長(zhǎng)期植物健康。

理想的土壤一般需要含3%-5%的有機(jī)質(zhì)才可保證植被的最優(yōu)生長(zhǎng)。而在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般的土石邊坡或工程類土質(zhì)邊坡，表層土體中的有機(jī)質(zhì)含量均低于1%。這個(gè)也是為什么我們?cè)谕潦愡吰虏捎每屯羾姴ゾG化的原由。

其中土壤增活有機(jī)基質(zhì)可以讓土壤與有機(jī)質(zhì)所具有的生物活性水平大幅提升，伴隨植被的覆蓋和之后營養(yǎng)成分的循環(huán)進(jìn)而讓土壤架構(gòu)產(chǎn)生變化。輔助構(gòu)建土壤的A與O層，創(chuàng)造植被再次生長(zhǎng)的環(huán)境，加快植被的恢復(fù)速度。在土壤所包含的成分發(fā)生一定變化的基礎(chǔ)上，為植物創(chuàng)造優(yōu)良的生長(zhǎng)條件。促進(jìn)植被快速生長(zhǎng)，維持長(zhǎng)期有效的植被成坪效果。

圖1 土壤增活有機(jī)基質(zhì)

1.2.2 高性能生態(tài)基材

播種植生層是指將植被種子（樹木種子、花朵種子、草種子）亦或植被的組成部分（比如莖、比如芽）等通過一定的處理之后與水融合在一起，且添加科學(xué)比重的專業(yè)配料（主要包含紙漿、保水劑、肥料、木纖維覆蓋物、粘合劑、色素等），經(jīng)過噴植機(jī)的充分拌合，依托高壓泵體的作用，將種子噴播到坡面亦或地面的一種先進(jìn)的栽種植物的方式。

其中高性能生態(tài)基材為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的天然無害組合配方噴播材料，其構(gòu)成要素有生長(zhǎng)促進(jìn)劑、高分子聚合物、精細(xì)熱致木纖維、微孔顆粒、互鎖的人造纖維、保水基等，與種子混合后利用液力噴播方式施工，能在坡面構(gòu)成對(duì)種子進(jìn)行勻稱包裹的有利于植物發(fā)育的纖維毯，在改進(jìn)土壤條件、保持土壤水分與溫度、增快植被發(fā)育、增強(qiáng)根系發(fā)展等方面有顯著優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而取得迅速成坪的理想的綠化成效。

圖2 高性能生態(tài)基材

1.3 防侵蝕技術(shù)

我們的防侵蝕技術(shù)的主要材料為加筋麥克墊，屬于物理防護(hù)。加筋麥克墊[2]屬于防護(hù)產(chǎn)品，具有突出的抗侵蝕功能，其是利用抽絲熱粘工藝把雙絞合六邊形鋼絲網(wǎng)與聚合物網(wǎng)絲粘合在一起的強(qiáng)度大并且富含空隙的土木工程材料，其中六邊形雙絞合鋼絲網(wǎng)有較為突出的抗拉性能，可以擔(dān)負(fù)比較陡峭的坡面表土下降的力量和本身的重量，另外和規(guī)格相同的單絞合鋼絲網(wǎng)比較，這種鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)面強(qiáng)度更大，總體性能更優(yōu)良。植物發(fā)育的初期，將加筋麥克敷設(shè)在坡面，第一時(shí)間做好防護(hù)，保護(hù)土壤不受風(fēng)雨的影響，避免坡面表層土在植被發(fā)育以前流失；植物發(fā)育之后，根系的發(fā)展能夠提升穩(wěn)固性，讓其能夠?qū)Ω盖偷钠旅孢M(jìn)行保護(hù)，并對(duì)坡面徑流的流動(dòng)速度進(jìn)行控制，另外還會(huì)形成不帶有任何人工雕琢痕跡的邊坡外觀[3]。由于這種土工復(fù)合材料相對(duì)高的粗糙度和通透性，其表面允許流水帶來的沉淀物的自然沉積，給植物生長(zhǎng)提供了一個(gè)很有利的條件。

圖3 加筋麥克墊

2 工程案例

2.1 項(xiàng)目背景介紹

四川某有色金屬礦山排土場(chǎng)初始啟用于七十年代末，設(shè)計(jì)容量1000×104m3，填土占地面積約136554m2，堆渣體體積約560×104m3，最大填土厚度110m，邊坡坡面面積67832m2，最終該排土場(chǎng)剩余廢石、廢土約440×104m3，排土場(chǎng)頂標(biāo)高約2120m，底標(biāo)高約1856m，堆積體高度約264m。

由于各種原因，導(dǎo)致該排土場(chǎng)坡面未采取工程措施治理，雨季時(shí)在坡肩處易出現(xiàn)局部滑塌和受坡面水沖蝕。嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)丨h(huán)境和企業(yè)未來的發(fā)展。為有效解決上述問題，使得該礦山實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，該礦山企業(yè)會(huì)同地區(qū)人民政府對(duì)該有色金屬礦山原來的歷史遺留問題進(jìn)行綜合治理。

邊坡周邊原始植被繁茂，以灌木和地被植物為主。蒸發(fā)量大于降水量；紫外線強(qiáng)烈，晝夜溫差大，地溫低；氧氣稀少，干燥多風(fēng)；冬季持續(xù)低溫干旱。砂石多、土質(zhì)差、保水差，不利于植物成活。土壤粘粒較少，缺乏粘性，在雨季容易受到雨水徑流沖刷形成沖溝，由于山勢(shì)高陡，侵蝕現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重。地勢(shì)崎嶇，養(yǎng)護(hù)難度高。

2.2 邊坡設(shè)計(jì)理念

充分利用土石邊坡自身強(qiáng)度，采用分級(jí)放坡與排水工程相結(jié)合，保證邊坡在分級(jí)放坡以后整體穩(wěn)定性達(dá)到規(guī)范要求，充分結(jié)合綠色礦山的理念，把邊坡治理思路與生態(tài)文明建設(shè)有機(jī)結(jié)合，采用免客土噴播綠化技術(shù)開展邊坡植被恢復(fù)，快速恢復(fù)土石邊坡植被，充分利用后期植物根莖與加筋麥克墊形成的盤根錯(cuò)節(jié)生物網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行固土，阻止邊坡表層滑塌，綠化邊坡，減少或盡可能不使用結(jié)構(gòu)性阻滑工程對(duì)邊坡坡面進(jìn)行約束，在美化環(huán)境的同時(shí)最大程度節(jié)省工程投資。

圖4 工程布置平面圖

圖5 工程剛實(shí)施完后俯視圖

圖6 施工完后1年半效果

2.3 后期綠化

立足于功能維度，目標(biāo)植物群落[1]能夠分成：①穩(wěn)定性突出的群落：主要是依托高大植被構(gòu)成的具有顯著防災(zāi)性能的群落；②與周邊環(huán)境融合的群落：可以對(duì)景觀進(jìn)行有效維護(hù)與讓周邊環(huán)境的以改進(jìn)的群落；③有利于自然環(huán)境恢復(fù)的群落：能夠較快生態(tài)恢復(fù)的進(jìn)程；④對(duì)工作量進(jìn)行管控的群落：對(duì)資金與作業(yè)情況進(jìn)行管理的群落。

因此此次礦山排土場(chǎng)綠化目標(biāo)以草灌結(jié)合為主，在前期，利用草本植物發(fā)芽快的特點(diǎn)進(jìn)行邊坡綠化，后期以灌木為主形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的邊坡效果。

3 免客土噴播方案優(yōu)勢(shì)

3.1 抗侵蝕能力強(qiáng)

性能突出的生態(tài)基材構(gòu)成的覆蓋層可以避免土顆粒被風(fēng)刮走，或者被降水沖刷掉，而且本身對(duì)于風(fēng)雨有很強(qiáng)的抵御水平。加筋麥克墊對(duì)坡面侵蝕防護(hù)有極大的提高，不僅能抵抗風(fēng)雨的侵蝕，還能抵抗較小匯水徑流對(duì)基材和表土的沖刷，植物生長(zhǎng)后與之形成的組合防護(hù)層使得防護(hù)能力進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.2 植被恢復(fù)速度快

方案中使用的植被生長(zhǎng)促進(jìn)劑包括有大量的腐殖酸、土壤滲透劑，和有利于土壤肥力提升的微生物，可以提升土壤滲透水平與水分保持水平，加快營養(yǎng)物質(zhì)吸收與轉(zhuǎn)化的速度。其的明顯成效是減短種子的出芽時(shí)長(zhǎng)，增快根系發(fā)育和提升植被成長(zhǎng)為坪的效率。

3.3 施工便捷快速

加筋麥克墊采用人工攤鋪和固定，施工效率高，緩坡人均一個(gè)工作日可完成200平米，陡坡減半。基材噴播綠化采用先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行施工，機(jī)械化程度高，標(biāo)準(zhǔn)化工作效率高，天氣、供水、交通條件滿足情況下一臺(tái)機(jī)器一個(gè)工作日可完成3000平米。

3.4 施工質(zhì)量易控可靠

加筋麥克墊為國家專利產(chǎn)品，生產(chǎn)參數(shù)嚴(yán)格把控，產(chǎn)品出廠合格證明并有標(biāo)簽可追溯生產(chǎn)環(huán)節(jié)?；慕M合材料在生產(chǎn)單位依照恰當(dāng)?shù)谋壤旌锨疫M(jìn)行包裝，包裝環(huán)節(jié)對(duì)于運(yùn)送和儲(chǔ)存期間不對(duì)材料造成任何程度的毀壞進(jìn)行了深入考量，現(xiàn)場(chǎng)打開便能夠立刻使用，不用添加其他物質(zhì)，防止工人素養(yǎng)良莠不齊造成的質(zhì)量差別問題產(chǎn)生。施工的過程中噴播設(shè)施把材料完全攪拌，而且材料有自身獨(dú)特的顏色，能夠防止用料不夠的問題發(fā)生[4]。

4 結(jié)論

免客土噴播綠化技術(shù)與常規(guī)的綠化護(hù)坡方式相比具有適用范圍廣、結(jié)構(gòu)安全性強(qiáng)、耐沖刷、壽命長(zhǎng)、施工便捷、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，值得在土石類、貧瘠類邊坡中進(jìn)行大范圍的推廣，是一種更輕型化、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)手段。因此在植被恢復(fù)技術(shù)的選擇上，有條件的邊坡優(yōu)先選擇免客土技術(shù)，重視加強(qiáng)防侵蝕技術(shù)。