百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)在礦山環(huán)境綠化中的美學(xué)應(yīng)用

王新建，朱谷昌

(中色資源環(huán)境工程股份有限公司， 北京 101300)

0 引言

礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，很多省份依靠煤礦、石油、鐵礦、石礦等等，經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快。但是過度的開發(fā)，給這些省份的礦山生態(tài)環(huán)境帶來很多負(fù)面影響，最明顯的是山區(qū)生態(tài)環(huán)境被破壞，山區(qū)環(huán)境千瘡百孔、滿目瘡痍，進(jìn)而影響到地區(qū)或城市的聲譽(yù)，游客減少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度反而又緩慢了。自從生態(tài)文明被寫入《憲法修正案》，綠色礦山成為各個(gè)礦業(yè)實(shí)體追求的社會(huì)目標(biāo)，但是綠色礦山首先必須進(jìn)行礦山環(huán)境的治理和綠化。北京實(shí)行的“大氣十條”、“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”措施就說明了這一點(diǎn)。全國各地都在落實(shí)國家要求的“山水林田湖草”項(xiàng)目(吳和政和鄭薇，2008)，但是用到百米網(wǎng)格施工綠化的項(xiàng)目卻不多。

在北京市平谷區(qū)開展的廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理項(xiàng)目(2017年度)實(shí)施過程中，以金海湖鎮(zhèn)胡莊村砂石料場治理1區(qū)2區(qū)等4個(gè)治理區(qū)為試點(diǎn)，采用了百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)治理了采石料場的各種邊坡和平地。其中，胡莊村砂石料場治理區(qū)位于泃河北岸，泃河大橋北側(cè)，分為東西兩塊，分別為胡莊村砂石料場治理1區(qū)和胡莊村砂石料場治理2區(qū)，縣道X108從中間穿過；洙水砂石料場治理2區(qū)位于泃河南岸，泃河大橋東側(cè)；黑水灣村砂石料場治理區(qū)南臨胡靠路(圖1)。該項(xiàng)目礦山植物種植面積合計(jì)為150342 m2，種植的植物有山桃、核桃、紫穗槐、金葉榆、櫻桃、佛見喜梨樹等，還有一些灌木。

圖1 平谷區(qū)廢棄礦山環(huán)境治理區(qū)交通位置圖(a)及范圍示意圖(b)①—胡莊治理1區(qū)；②—胡莊治理2區(qū)；③—洙水治理區(qū)

1 礦山環(huán)境綠化的概念

礦山環(huán)境的綠化與綠色礦山的概念二者是有區(qū)別的。

1.1 礦山環(huán)境的綠化

礦山環(huán)境綠化應(yīng)用范圍較小，僅指各類礦山的地質(zhì)環(huán)境被破壞后，如何來修復(fù)治理的問題，中心思想就是礦山環(huán)境的綠化工作，也可以簡稱“礦山復(fù)綠”。礦山復(fù)綠指通過采用工程措施、生物措施等技術(shù)手段，對因礦山開采引起的地質(zhì)環(huán)境破壞問題進(jìn)行綜合治理，使礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)、生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)綠化的過程。國家要求，所有礦山企業(yè)必須實(shí)行邊生產(chǎn)、邊建設(shè)、邊復(fù)墾的礦山治理原則。

現(xiàn)階段，我國在治理中常采用的方法主要有礦區(qū)覆土綠化、邊坡?lián)鯄π钇戮G化、邊坡開鑿平臺(tái)綠化、邊坡鉆孔綠化、邊坡魚鱗坑蓄土綠化、邊坡掛網(wǎng)噴播綠化、生態(tài)袋綠化、生態(tài)草毯綠化、飄臺(tái)綠化、植生混凝土綠化等(曹波等，2008)。礦山環(huán)境綠化工作中主要包括植樹和植草，本文主要分析植樹這一內(nèi)容。

1.2 綠色礦山

綠色礦山(劉玉強(qiáng)，2012)的應(yīng)用范圍較大，是在新形勢下對礦產(chǎn)資源管理工作和礦業(yè)發(fā)展道路的全新思維。綠色礦山建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在礦山設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)的全過程中，采取先進(jìn)的科技手段和實(shí)施嚴(yán)格的科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源節(jié)約與合理開發(fā)利用、礦區(qū)及周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展和資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的礦山，基本要求包括“五化”，即開采方式科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)?；偷V山環(huán)境生態(tài)化。綠色礦山建設(shè)代表了一個(gè)地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用總體水平和持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，它著力于科學(xué)、低耗和高效合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，并盡量減少資源儲(chǔ)量的消耗，降低開采成本，實(shí)現(xiàn)資源效能的最佳化。從這里可以看出，礦山環(huán)境生態(tài)化(或稱礦山環(huán)境綠化)只是綠色礦山建設(shè)的一個(gè)方面。

2 百米網(wǎng)格放線施工概念和適用范圍

2.1 百米網(wǎng)格放線施工

建筑施工和土木施工均涉及到施工放線的問題(王永華，2014)，礦山環(huán)境綠化施工為了環(huán)境的優(yōu)雅美麗，必須更加重視施工放線問題。首先是控制網(wǎng)，再就是施工作業(yè)時(shí)的細(xì)部放線(建筑上也稱放大樣)。綠化施工放線有很多種方法(沈穎，2001)，主要有五步放線法和網(wǎng)格法。在礦山環(huán)境綠化中，我們引進(jìn)了百米網(wǎng)格放線的方法，依據(jù)此法進(jìn)行栽樹綠化施工，達(dá)到生態(tài)環(huán)境美學(xué)的觀感效果(吳志強(qiáng)，2011)。

所謂百米網(wǎng)格放線施工，只是一個(gè)大致的稱呼范圍，其實(shí)就是使用百米網(wǎng)繩放線施工。百米網(wǎng)繩見圖2。

首先需要用全站儀(鄧泗汀，2009)找到邊界點(diǎn)，然后在治理區(qū)域中間選一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，選擇兩條垂直的軸線，將設(shè)計(jì)圖上的植物間距換算成繩上的標(biāo)記尺寸，按繩上的尺寸標(biāo)記來撒白灰點(diǎn)位。再然后就是挖穴、植樹、檢驗(yàn)、支撐樹、澆水、養(yǎng)護(hù)等施工。當(dāng)然，也可以用其他方法定位邊界點(diǎn)和中間的基準(zhǔn)點(diǎn)。

圖2 百米繩

2.2 適用范圍

礦山環(huán)境中有多種情況，如礦山的邊坡、礦山的平臺(tái)、礦山的緩坡、采集料堆坡等。百米網(wǎng)格施工適用于礦區(qū)的平臺(tái)，如果礦山的緩坡平坦，坡度小于30°，也可以使用百米網(wǎng)格施工。一般來說平臺(tái)和緩坡的面積不能過大。對于面積較大的區(qū)域如何利用百米網(wǎng)格施工，需要進(jìn)一步研究。

百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)僅適用于植樹造林活動(dòng)。

3 百米網(wǎng)格放線施工的過程

3.1 工藝流程

百米網(wǎng)格施工工藝流程一般是：施工準(zhǔn)備→技術(shù)準(zhǔn)備→現(xiàn)場測設(shè)邊界點(diǎn)→現(xiàn)場測設(shè)原點(diǎn)并找出垂直方向→拉百米繩→撒白灰點(diǎn)→然后下一個(gè)垂線方向拉百米繩、撒白灰點(diǎn)→挖穴→驗(yàn)穴→植樹→支撐樹→澆水→養(yǎng)護(hù)。

干旱地區(qū)可以在挖穴之前先澆水，方便于開挖穴巢。

3.2 施工過程

百米網(wǎng)格施工技術(shù)的施工過程包括施工準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備、現(xiàn)場測設(shè)放線、挖穴、檢驗(yàn)效果、植樹和支撐樹、澆水、養(yǎng)護(hù)等工作(趙剛和譚月明，2010)。這些施工過程，看似簡單，但稍不注意，就會(huì)失去美學(xué)的效果，所謂細(xì)節(jié)決定成敗。

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備的內(nèi)容是檢查治理礦區(qū)是否已經(jīng)平整完成？檢查客土是否已經(jīng)完成？覆土厚度是否符合設(shè)計(jì)要求？是否已經(jīng)完成客土增肥施工？覆土表面是否已經(jīng)平整？挖穴機(jī)械是否正常有效？

3.2.2 技術(shù)準(zhǔn)備

技術(shù)準(zhǔn)備包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是綠化范圍邊界點(diǎn)的坐標(biāo)收集，輸入到全站儀或其他測量儀器里面；二是在綠化治理區(qū)設(shè)置一個(gè)測設(shè)原點(diǎn)，繪制在圖上，求出坐標(biāo)。

測設(shè)原點(diǎn)的內(nèi)容主要以設(shè)計(jì)的施工圖為模版，依據(jù)其他有關(guān)的坐標(biāo)值，畫出CAD的方格網(wǎng)圖(胡晉山等，2002)，在綠化治理區(qū)中心找一個(gè)點(diǎn)做測設(shè)原點(diǎn)，并求出坐標(biāo)值，并將坐標(biāo)值輸入到測量儀器中。然后設(shè)計(jì)兩條穿過該測設(shè)原點(diǎn)的兩條垂直的直線做軸線，沿著橫軸線向兩端計(jì)算現(xiàn)場需要的繩上距離，如50、47、44、41…和53、56、59、62……。當(dāng)然對于治理面積較大的平臺(tái)，可以多設(shè)幾個(gè)測設(shè)原點(diǎn)，多配置幾套百米繩，如配置4套測繩，可以分區(qū)域同時(shí)進(jìn)行測設(shè)放線，加快放線速度。

對于距離邊線較近的區(qū)域，可以采取小鋼卷尺計(jì)算并測設(shè)白灰點(diǎn)，這樣就把測設(shè)原點(diǎn)和方格繪制結(jié)合起來了。

設(shè)計(jì)圖紙及數(shù)據(jù)清單打印后可以發(fā)給測設(shè)人員，用于現(xiàn)場撒灰點(diǎn)綠化放樣(圖3)。

圖3 測點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)圖X—橫軸線；Y1Y2—縱軸線；O1O2—坐標(biāo)原點(diǎn)；虛線—測繩分布線

3.2.3 現(xiàn)場測設(shè)放線

(1)百米網(wǎng)格施工首先就是放線、布點(diǎn)。目前主要使用全站儀或TRK定位出綠化范圍的邊界點(diǎn)和測設(shè)綠化范圍的原點(diǎn)，定位的邊界點(diǎn)要有明顯的標(biāo)記，測設(shè)方格網(wǎng)圖上擬定的測設(shè)原點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置明顯標(biāo)志物，便于識(shí)別。

(2)沿綠化區(qū)測設(shè)原點(diǎn)的垂直方向，開始拉設(shè)X軸百米繩和Y軸百米繩，按照設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)在現(xiàn)場Y軸上撒白灰點(diǎn)；注意每條測設(shè)繩的兩個(gè)端點(diǎn)應(yīng)該保護(hù)好(郭宗河，2004)。

(3)循環(huán)進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，直到把全區(qū)域的點(diǎn)全部布設(shè)完成。

(4)最后可以檢查每一條測線是否有個(gè)別點(diǎn)不在線上或偏移程度，予以糾正。撒白灰點(diǎn)的人員必須手持一份計(jì)算好的數(shù)據(jù)資料。

當(dāng)然，按照技術(shù)準(zhǔn)備所說，可以根據(jù)面積大小，多設(shè)幾個(gè)測設(shè)原點(diǎn)，多用幾套百米繩，按測設(shè)原點(diǎn)分開進(jìn)行放線作業(yè)，但必須進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)和計(jì)算。

3.2.4 挖穴

挖穴需要按照放線時(shí)沿軸線撒的白灰點(diǎn)開挖。挖穴有兩種方法，一種純?nèi)斯ね谘ǎ硪环N是機(jī)械挖穴。機(jī)械挖穴又分為旋挖機(jī)挖穴和挖掘機(jī)挖穴(或者叫鉤機(jī)挖穴)。旋挖機(jī)又分手提式挖穴機(jī)、拖拉機(jī)懸掛挖穴機(jī)和車載全液壓挖穴機(jī)，各種機(jī)械挖穴大小和深度的功能不一樣。

人工挖穴適用于機(jī)械無法到達(dá)的地方，包括平臺(tái)的邊緣和坡地等，必須采取人工挖穴；機(jī)械挖穴中的旋挖機(jī)(圖4)挖穴適用于平臺(tái)處或者坡度小于10°的緩坡，便于機(jī)械展開施工，同時(shí)不產(chǎn)生塵土飛揚(yáng)；鉤機(jī)挖穴適用于平臺(tái)和緩坡，緩坡的坡度一般小于30°。目前使用旋挖機(jī)的較多。

一般來說挖出的土應(yīng)該堆砌在樹穴周邊，便于作為樹的圍堰，利于澆水養(yǎng)護(hù)。

挖穴完成后，監(jiān)理工程師必須檢驗(yàn)穴的深度和孔徑大小等。

圖4 旋挖機(jī)

3.2.5 檢驗(yàn)效果

為了植樹造林的美觀，必須進(jìn)行從施工放線到后期養(yǎng)護(hù)過程的效果檢驗(yàn)。怎樣檢驗(yàn)效果？一般來說就是看“豎”是否成列，“橫”是不是成行，斜向看，是否成邊？怎么看？依據(jù)是樹穴的邊緣線、中心線等。檢驗(yàn)效果的檢查自始至終貫穿于施工過程，如澆水后，樹苗是否倒伏，都影響到綠化的美學(xué)效果(皮小松，2013)。當(dāng)然，是否成“行”成“列”成“邊”，仍然有一定的誤差，一般來說，不應(yīng)大于3 cm。

3.2.6 植樹和支撐樹

植樹樹苗一般來自于假植地。為什么每條百米繩都留兩端的點(diǎn)，做標(biāo)記，其實(shí)就為了看是否順直。一般來說施工誤差不大，植樹不超過5 cm就滿足美觀要求。是否在一條直線上，關(guān)鍵就在植樹上。

支撐樹是為了保證植樹不倒伏，保證綠化的美感，其方式有很多種，如單桿支撐、三角斜支撐、成林支撐，可以采用樹木、竹竿或鋼管。

3.2.7 澆水

澆水是植物生長必需的工藝，但是剛植完樹就澆水，如果填土踩不實(shí)，很容易造成樹苗倒伏，這些在實(shí)際綠化施工中經(jīng)常遇到。如三河市東部礦區(qū)三期五標(biāo)項(xiàng)目，松柏樹栽上后，立即澆水，造成了很多樹苗倒伏，嚴(yán)重影響了綠化的美感。因此，在澆水后，必須進(jìn)行一次樹苗的扶正和支撐加固措施。

3.2.8 養(yǎng)護(hù)

對于綠化工程的2～3年的養(yǎng)護(hù)期來說，一般對綠化的美學(xué)很不受重視，比如本來植樹時(shí)，樹苗是差不多一樣高的，但是到了養(yǎng)護(hù)期時(shí)，樹苗死了，更換了一棵矮的樹苗，把本來橫平豎直的美學(xué)環(huán)境塑造成了參差不齊，讓百米網(wǎng)格施工的美學(xué)效果大打折扣。

4 百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)的美學(xué)效果

首先，在平谷區(qū)金海湖鎮(zhèn)進(jìn)行的胡莊1區(qū)、胡莊2區(qū)、洙水2區(qū)的百米網(wǎng)格施工，綠化效果獲得了地方政府的交口稱贊。在驗(yàn)收時(shí)，又獲得北京市驗(yàn)收專家小組的稱贊，受到廣泛好評，在業(yè)主組織的微信群成為學(xué)習(xí)的榜樣，應(yīng)該說百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)的美學(xué)效果得到了充分體現(xiàn)，其實(shí)景見圖5。

圖5 金海湖鎮(zhèn)胡莊治理1區(qū)植樹

此后，將該技術(shù)應(yīng)用到其他項(xiàng)目，同樣獲得其他兄弟單位和業(yè)主的稱贊。如在三河市東部礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理三期五標(biāo)項(xiàng)目種植的楊樹群、旱柳群、槐樹群，筆者參加經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，多次受到指揮長的表揚(yáng)，證明治理區(qū)已經(jīng)具備美學(xué)效果(圖6)。

圖6 三河?xùn)|部礦區(qū)三期五標(biāo)項(xiàng)目植樹

5 礦山環(huán)境中的美學(xué)應(yīng)用前景

百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)在礦山環(huán)境綠化中已經(jīng)取得了很好的美學(xué)效果，其應(yīng)用前景廣闊。如三河市東部礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理四期四標(biāo)、三河?xùn)|部礦區(qū)的1號(hào)標(biāo)權(quán)、三河?xùn)|部礦區(qū)東區(qū)2標(biāo)(圖7、圖8)、三河市東部礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理示范工程五期工程，涵蓋了大批礦區(qū)治理工程。

圖7 廊坊市三河?xùn)|部礦區(qū)2標(biāo)段種植效果1

圖8 廊坊市三河?xùn)|部礦區(qū)2標(biāo)段種植效果2

三河市是個(gè)縣級市，距離北京市、天津市很近，奧運(yùn)會(huì)的建設(shè)以及天津市的城市建設(shè)，該市的東部礦區(qū)提供了大量的石料支持，包括片石、塊石、碎石、石質(zhì)砂等。大量的礦山開采行為，造成該市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境急劇破壞、滿目瘡痍、空氣質(zhì)量急劇惡化。為此國家和三河市付出了大量的心血，分別進(jìn)行了七期的礦山生態(tài)環(huán)境治理任務(wù)。由于采用了百米網(wǎng)格施工技術(shù)，該市的美景陸續(xù)出現(xiàn)，日后定能建設(shè)成為一個(gè)美麗的地質(zhì)花園，成為人們節(jié)假日郊游的勝地。

后來，該技術(shù)繼續(xù)應(yīng)用到其他區(qū)域，如房山區(qū)大安山鄉(xiāng)西苑一隊(duì)煤礦治理區(qū)、赤峰市大黑山自然保護(hù)區(qū)管理處山體恢復(fù)綠化治理工程項(xiàng)目、山西省的很多礦區(qū)礦山環(huán)境項(xiàng)目。經(jīng)過治理后的地區(qū)，完全可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀蝗宋拿谰皹?gòu)成旅游勝地。

6 結(jié)束語

幸福生活不只在于豐衣足食，也在于碧水藍(lán)天。百米網(wǎng)格放線施工技術(shù)為礦山環(huán)境綠化帶來了美學(xué)效果，但是如何利用現(xiàn)代的遙感技術(shù)、無人機(jī)航測(趙衛(wèi)星等，2019)、RETK技術(shù)以及衛(wèi)星技術(shù)與百米網(wǎng)繩充分結(jié)合，進(jìn)行更大范圍的環(huán)境治理，為欣賞大自然、共享大自然、提升環(huán)境品質(zhì)(全利等，2021)等提供更高的美學(xué)效果享受，這一課題還需要進(jìn)一步研究。

對于面積較大的礦山治理區(qū)域，應(yīng)該采取怎樣的措施才能保證百米網(wǎng)格施工正常進(jìn)行呢？是否可以增加百米繩？或者直接采用GPS接收儀或者北斗接收儀定點(diǎn)？以上問題均需要進(jìn)一步研究探討，但是可以預(yù)見的是，這些措施的資源投入的成本較高。