植被混凝土技術(shù)在礦山邊坡生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

趙江水，劉新惠，吳師總

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四0三隊(duì)，湖南 常德 415000）

伍房礦山位于現(xiàn)今湖南省常德市鼎城區(qū)石板灘鎮(zhèn)拾柴坡村立房灣，中心地理坐標(biāo)：E：111°40′56″，N：29°11′15″，開(kāi)采面積0.0257Km2，開(kāi)采方式為露天開(kāi)采。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采，礦區(qū)及周邊水土體受到了不同程度的污染、土地資源受到占用破壞、露天開(kāi)采形成高陡邊坡，這嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)。目前遺留的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要是廢石堆、采坑積水及高陡邊坡問(wèn)題，現(xiàn)僅對(duì)伍房礦山高陡邊坡生態(tài)修復(fù)問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 伍房礦山高陡邊坡概況

該邊坡位于采坑北側(cè)，邊坡高約30m，坡腳寬約150m，整體坡向55°，坡度60°左右，局部達(dá)80°以上，坡體面積約6300m2。邊坡下部出露黑色礦層，厚度約10m～15m，其上為硅質(zhì)巖，頂部為棕紅色、淡黃色砂質(zhì)粘土、亞粘土及礫石，厚度0m～3m。地層傾向225°，巖層傾角一般為40°左右。邊坡結(jié)構(gòu)為反向坡，整體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。雨季邊坡坡面不穩(wěn)定，常掉落少量巖塊。邊坡現(xiàn)狀見(jiàn)圖1、圖2。

石板灘鎮(zhèn)伍房礦山屬湖南省暴雨一致區(qū)第6區(qū)，多年平均最大24小時(shí)點(diǎn)暴雨量為110mm，降雨規(guī)模大，在高陡邊坡上雨水沖刷能力較強(qiáng)；同時(shí)該處邊坡長(zhǎng)期裸露，土壤貧瘠，不利于植被生長(zhǎng)發(fā)育，破壞地貌景觀(guān)。這要求邊坡生態(tài)修復(fù)材料不僅具有生態(tài)修復(fù)能力，而且還具有一定的強(qiáng)度及抗雨水沖刷能力，植被混凝土技術(shù)具有上述優(yōu)勢(shì)，修復(fù)后坡面能抵御110mm/h的強(qiáng)暴雨的沖刷，不產(chǎn)生龜裂，又是良好的植生基材，能夠達(dá)到邊坡淺層防護(hù)、修復(fù)坡面營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)、營(yíng)造植被生長(zhǎng)環(huán)境、促進(jìn)植被良好生長(zhǎng)的多重功效。

圖1 伍房礦山航拍照片（紅色區(qū)域?yàn)檫吰拢?/p>

圖2 伍房礦山高陡邊坡（修復(fù)前）

2 植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)

植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)適用于45°～85°的高陡巖石邊坡，主要材料包括水泥、CBS植被混凝土綠化添加劑、有機(jī)物、砂壤土、植物種子、肥料和水等，將這些材料按照一定比例混合好，然后噴射到邊坡上，促使混合料和邊坡形成一體[1]。

2.1 植被混凝土結(jié)構(gòu)

針對(duì)伍房礦山邊坡出露有礦層這一特點(diǎn)，植被混凝土采用雙層結(jié)構(gòu)：植生基層+封閉層。封閉層用于隔絕礦層與雨水的接觸，防止污水的產(chǎn)生，厚度2cm，材料為1:3水泥砂漿；植生基層用于后續(xù)的生態(tài)修復(fù)，厚度8cm。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 植被混凝土結(jié)構(gòu)圖

2.2 植生基層主要配方

2.2.1 土壤

植被混凝土的基材中土壤占比最大，一般選擇具備良好的水、養(yǎng)、熱、氣條件的砂壤土，要求土壤中砂粒含量不超過(guò)5%，最大粒徑小于8mm，含水率不超過(guò)20%。土層厚度以適宜植物生長(zhǎng)并保證基材層在坡面上達(dá)到穩(wěn)定要求，一般為8cm～12cm[2]。

2.2.2 水泥

在植被混凝土中起膠結(jié)作用，一般選用P.O.32.5普通硅酸鹽水泥，也可以根據(jù)不同的情況選用其它標(biāo)號(hào)水泥。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)

一般采用新鮮有機(jī)質(zhì)（稻殼、秸稈、樹(shù)枝）的粉碎物，其中新鮮有機(jī)質(zhì)的粉碎物在基材配制前應(yīng)做發(fā)酵處理。也可以采用草炭土、木纖維來(lái)充當(dāng)有機(jī)質(zhì)。

2.2.4 肥料

選用有機(jī)肥與復(fù)合肥配合使用，能為草籽發(fā)芽生長(zhǎng)提供足夠肥力。有機(jī)肥：復(fù)合肥比例為2:1。

2.2.5 保水劑

一般選用吸水樹(shù)脂，吸水樹(shù)脂能吸收數(shù)倍于自身體積的水分，在植被混凝土中添加少量吸水樹(shù)脂，能顯著提高噴播層的抗旱性能。

2.2.6 草種

伍房礦山高陡邊坡坡度較陡，不適合喬木植被生長(zhǎng)，按照灌、草、藤相結(jié)合以及兼顧景觀(guān)的原則，在綜合考慮地質(zhì)、地形、植被環(huán)境、氣候條件等因素基礎(chǔ)上，選擇搭配冷、暖兩型混合種子，并考慮適當(dāng)配置本地可噴植草種[3，4]。在植被混凝土噴層中，植生基層含有草種，封閉層不含草種。

表2 草種配方表（單位：g/m2）

3 施工工藝流程

常德鼎城區(qū)石板灘鎮(zhèn)伍方礦山邊坡生態(tài)修復(fù)施工流程為：坡面清理→錨釘安裝→鍍鋅鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)→噴植植被混凝土→養(yǎng)護(hù)。

3.1 坡面清理

由上向下清除作業(yè)面雜物及松動(dòng)巖塊，對(duì)坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M(jìn)行修整，使之呈弧形，盡可能將作業(yè)面平整，作業(yè)面的凹凸度平均為±10cm，最大不超過(guò)±15cm；對(duì)低洼處適當(dāng)覆土夯實(shí)回填，或者填充生態(tài)袋。

3.2 錨釘安裝

按照設(shè)計(jì)深度、角度要求開(kāi)孔，開(kāi)孔后放置錨釘。錨釘選用HRB400直徑18mm螺紋鋼筋，并進(jìn)行防腐處理。錨釘采用1：2水泥砂漿壓漿固定，灌漿必須飽滿(mǎn)密實(shí)。錨釘縱橫向間距為2m，邊坡四周、低凹部位或節(jié)理、裂隙發(fā)育部位可適當(dāng)調(diào)整鋼筋間距。

3.3 鍍鋅鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)

鍍鋅鐵絲網(wǎng)采用菱形網(wǎng)孔規(guī)格為5×5cm，直徑2.5mm。

網(wǎng)片由上至下鋪設(shè)，鐵絲網(wǎng)間重疊不少于10cm，并用18#鐵絲進(jìn)行綁扎，在錨釘接觸處也一并用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固，與坡面保持3cm～5cm的距離，否則用墊塊支撐。

3.4 噴植植被混凝土

植被混凝土基層分兩層：第一層為封閉層，厚度2cm；第二層為植生基層，厚度8cm。植被混凝土噴植采用噴錨機(jī)（干噴）、分三次進(jìn)行，第一次噴射封閉層，厚度2cm，材料為1:3水泥砂漿，第二次噴射植生基層，厚度6cm，種子含量為種子總量的30%，第三次噴射植生基層，厚度2cm，種子含量為種子總量的70%。

3.5 養(yǎng)護(hù)

為了保證種子的發(fā)芽率，選用16g/m2無(wú)紡布從上至下進(jìn)行覆蓋。

植被混凝土的養(yǎng)護(hù)作業(yè)主要包括了水分、肥料以及病蟲(chóng)害的防治三個(gè)方面的內(nèi)容[1]。噴播完成后一個(gè)月，應(yīng)全面檢查植草生長(zhǎng)情況，對(duì)生長(zhǎng)明顯不均勻的位置予以補(bǔ)播。養(yǎng)護(hù)期一年。

4 生態(tài)修復(fù)效果

目前伍房礦山邊坡生態(tài)修復(fù)施工已經(jīng)完成，邊坡草籽已經(jīng)發(fā)芽長(zhǎng)綠，從效果看，達(dá)到了生態(tài)修復(fù)的目的。通過(guò)生態(tài)修復(fù)，高陡邊坡周邊區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量都將得到有效的提升，并能為大量的動(dòng)植物提供生存環(huán)境，逐步建立當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)群落；在經(jīng)濟(jì)效益方面，植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)自身具備投入較少、后期維護(hù)費(fèi)用較低等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于傳統(tǒng)的高陡邊坡治理辦法[4]；施工后兩月內(nèi)發(fā)生過(guò)一定規(guī)模的降雨，植被混凝土植生基層、封閉層均未發(fā)生龜裂等現(xiàn)象，強(qiáng)度上達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期[5]。

生態(tài)修復(fù)效果見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 施工后效果（一月）

圖5 施工后效果（兩月）

5 結(jié)語(yǔ)

常德鼎城區(qū)石板灘鎮(zhèn)伍房礦山露天開(kāi)采形成的高陡邊坡，通過(guò)采用植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)，達(dá)到了預(yù)期效果，這表明在南方區(qū)域露天礦山邊坡的生態(tài)修復(fù)中，植被混凝土具有較大優(yōu)勢(shì)，工藝簡(jiǎn)單、操作方便、選材方便、后期養(yǎng)護(hù)方便，具有較好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

目前湖南省五大礦區(qū)均有露天開(kāi)采礦山，普遍遺留有露天開(kāi)采形成的高陡邊坡，對(duì)于遺留的高陡邊坡的生態(tài)修復(fù)也是國(guó)家長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶重要工作內(nèi)容。

植被混凝土植生基材可根據(jù)區(qū)域和氣候條件調(diào)整配方，既能保持水土、涵養(yǎng)水源，又能恢復(fù)邊坡生態(tài)環(huán)境，綜合效益顯著，值得在南方礦山生態(tài)修復(fù)中大力推廣，助力國(guó)家長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展。