植被混凝土在采石場生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用

唐 欣，向佐湘，倪海滿

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128； 2.湖南天方綠化實業(yè)有限公司，湖南 長沙 410004)

植被混凝土在采石場生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用

唐 欣1，向佐湘1，倪海滿2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128； 2.湖南天方綠化實業(yè)有限公司，湖南 長沙 410004)

針對目前我國眾多采石場面臨的生態(tài)問題，以廣州岑村東升采石場的生態(tài)治理為例，通過具體工程項目的實施，詳細(xì)介紹了植被混凝土在采石場生態(tài)恢復(fù)治理中的施工工藝流程及應(yīng)用前景，并提出了在我國南方等亞熱帶地區(qū)進(jìn)行采石場生態(tài)恢復(fù)、巖質(zhì)邊坡綠化工程施工的治理思路和植物應(yīng)用搭配的基本原則，從而為同類型采石場的生態(tài)恢復(fù)、混凝土或巖質(zhì)邊坡綠化防護(hù)、水土保持治理等工作提供參考。

采石場；植被混凝土；生態(tài)恢復(fù)

改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各地加大了基礎(chǔ)建設(shè)的規(guī)模，而這些建設(shè)使得各種石料和板材的需求劇增。由于各級政府監(jiān)管力度不一，全國各地采石場迅速興起。采石場的過度開發(fā)造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，如水土流失、滑坡、泥石流、局部小氣候惡化及生物鏈的破壞等[1]，惡劣的環(huán)境使采石場無法在短期內(nèi)通過自然的調(diào)節(jié)能力達(dá)到平衡，因此對采石場進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)和景觀重建日益成為社會普遍關(guān)注的問題之一。然而，傳統(tǒng)的生態(tài)防護(hù)技術(shù)都只適用于緩?fù)吝吰碌姆雷o(hù)，而植被混凝土生態(tài)恢復(fù)技術(shù)是適用于高陡巖石(混凝土)邊坡防護(hù)和綠化的有效辦法[2]。

1 植被混凝土簡介

植被混凝土的施工方法是將植物種子、水泥、沙、黃土、保水劑、混凝土添加劑、水等混合，利用高壓噴播機(jī)械按設(shè)計厚度噴播到巖石表面上[3]，在巖石上形成一個草類和灌木能夠生長的良好環(huán)境，以恢復(fù)巖石表面的生態(tài)功能。其中混凝土添加劑是關(guān)鍵，其主要作用是中和水泥中的堿，改善混凝土的理化特性，增強(qiáng)其通氣透水性，使植被混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度不會脫落和被雨水沖刷，并能提供植物生長所需的養(yǎng)分和水分。

植被混凝土生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，既能有效地保護(hù)巖體，防止巖石風(fēng)化，又能達(dá)到環(huán)境綠化的效果，它是集生物學(xué)、土壤學(xué)、巖體力學(xué)、生物工程學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)等多種學(xué)科于一體的綜合生態(tài)環(huán)保技術(shù)[4]。本工程所用植被混凝土是根據(jù)年平均降水量2 000 mm設(shè)計的，其物理性能為容重1.4～1.5 t/m3，孔隙率30%～40%；力學(xué)強(qiáng)度為7 d 0.3 MPa，28 d 0.45 MPa，半年0.43 MPa，1年后0.41 MPa，2年后0.41 MPa，3年后0.40 MPa；抗沖刷能力為能抵御100 mm/h的降水，而且經(jīng)暴雨沖刷、太陽暴曬、溫度變化不龜裂，能永久性地解決石質(zhì)邊坡淺層防護(hù)問題。

2 工程概況

岑村東升采石場地處廣州市天河區(qū)，遠(yuǎn)離城市建設(shè)開發(fā)區(qū)和村民居住區(qū)，在廣園快速干線可視范圍內(nèi)，其地理位置為23°10′ N，113°23′ E，屬典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年平均氣溫22 ℃，年平均降水量為1 995 mm，四季花開，終年常綠，海洋性氣候特別顯著，具有溫暖多雨，光照充足，晝夜溫差較小，夏季長，霜期短等氣候特征。

整個采石場生態(tài)恢復(fù)治理從2005年7月1日開工，9月30日竣工，總工期為90 d。采石場施工前已依法關(guān)閉，為廢棄石場，主要由堅硬的花崗巖和沙巖組成，局部地段為風(fēng)化巖，坡度陡峭。邊坡多為自然土壤，以赤紅壤為主。采石場主坡面為峭壁，幾乎無可攀附之地，也未形成規(guī)則的階梯狀開采面。壁面坡度一般在70°以上，甚至有90°垂直的峭壁，而且反傾的石壁存在危害，部分坡面的石頭風(fēng)化程度高，石質(zhì)易碎、易崩塌和滑落，成為碎石坡面，且存在安全隱患，因此對石壁的生態(tài)恢復(fù)治理成了采石場整治工作的重點和難點。

3 采石場生態(tài)恢復(fù)治理思路

在對采石場進(jìn)行了詳細(xì)的勘察測量后，依據(jù)各山體缺口地形、地貌、水文地質(zhì)及周邊環(huán)境等因素，對不同條件的邊坡依據(jù)所處位置、坡度大小、高度、巖石特征及景觀影響度等因素采取相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到恢復(fù)生態(tài)平衡的要求，具體方案如下：1)巖石邊坡(占采石場生態(tài)恢復(fù)面積的80%)，采用植被混凝土生態(tài)恢復(fù)技術(shù)治理。2)土質(zhì)邊坡，采用種植藤本植物(風(fēng)化巖)與濕式噴播(土質(zhì))相結(jié)合的方法治理。3)開采跡地及平臺、土質(zhì)基底，采用人工挖穴種植喬木、藤本植物以及濕式噴播進(jìn)行治理。巖質(zhì)基底采用砌筑植生槽(形成綠色安全緩沖帶)，回填種植土，在槽內(nèi)種植喬木、灌木、藤本植物的方法進(jìn)行治理。4)坡底棄土回填區(qū)種植3排高大喬木，其余空地采用濕式噴播法，多草種進(jìn)行混合噴播。

4 植被混凝土施工流程及關(guān)鍵技術(shù)

4.1施工流程 采石場植被混凝土生態(tài)防護(hù)施工流程為：施工準(zhǔn)備→坡面清理→搭腳手架→掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)→鋼筋錨固→混凝土配比→高壓機(jī)械噴播→蓋無紡布→養(yǎng)護(hù)管理。其中所用主要機(jī)械有：空壓機(jī)、攪拌機(jī)、破碎機(jī)、發(fā)電機(jī)、噴錨機(jī)等。

4.2施工關(guān)鍵步驟

4.2.1坡面清理 采石場坡面多為爆破坡面，表面凹凸不平，間隙松動，需從上向下逐層清理。從距坡頂50 m范圍內(nèi)開始，對凹凸不平的坡面進(jìn)行填平處理，清理出松動片石、碎石、泥土和雜草等，最后用高壓水槍沖洗坡面，為植被混凝土與巖石層的結(jié)合打下基礎(chǔ)。

4.2.2掛鐵絲網(wǎng) 為防止生銹，采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)(網(wǎng)孔為5 cm×5 cm)，坡頂處用鐵絲網(wǎng)向上包50～100 cm，兩網(wǎng)連接處搭接10 cm，兩網(wǎng)上下連接處用3根錨桿連接，掛網(wǎng)錨釘用Φ14螺紋鋼，長50 cm，間距1 m×1 m，錨孔深40 cm，網(wǎng)距坡面6～7 cm處用鐵絲與錨釘綁扎。

4.2.3植被混凝土配置 植被混凝土分2層配置?；鶎訛椋焊咭合拚惩羀5]或砂壤土1 m3，水泥100 kg，綠化添加劑40 kg，腐殖質(zhì)0.20～0.25 m3，充分拌勻；面層為：高液限粘土或砂壤土1 m3，水泥65 kg，綠化添加劑27 kg，腐殖質(zhì)0.2～0.25 m3，加種子充分拌勻。種子采用冷暖季型草相結(jié)合的方法：冷季草20%，暖季草30%，灌木30%，野花組合20%等。

配方中土為高液限粘土或砂壤土，含砂量少于5%，晾干后粉碎或用孔徑5 mm的篩篩后使用；水泥采用國標(biāo)C32.5普通水泥；腐殖質(zhì)包括菌包,酒糟，鋸木灰和谷殼各50%，草灰、炭灰，任選其一；混凝土添加劑主要改變混凝土中的pH值以適應(yīng)植物的生長，增加混凝土的通氣透水性，本工程混凝土添加劑采用湖南天方綠化實業(yè)有限公司石方邊坡綠色專利產(chǎn)品，企業(yè)生產(chǎn)號TFLH-001。

4.2.4高壓機(jī)械噴播 配置好基材后，控制好噴播機(jī)的力度及噴射速度，噴播時噴口距坡面1 m左右，噴槍與坡面的夾角應(yīng)基本垂直，噴植次序從上到下，噴射厚度必須符合設(shè)計要求，做到厚度均勻。植被混凝土噴植厚度為12 cm，分為2層：基層和面層，基層10 cm，必須將鍍鋅鐵絲網(wǎng)和錨桿全部覆蓋，面層2 cm，面層含有植物種子。如巖石坡面有滲水的位置，應(yīng)設(shè)置排水孔，用直徑3.2 cm，長15 cm PVC管做好排水處理。

4.2.5蓋無紡布 無紡布的主要作用是用來防止雨水對坡面及種子的沖刷，保水保濕，為植被提供有利的生長環(huán)境[6]。噴植完成后必須當(dāng)天用無紡布覆蓋，如遇下雨必須在下雨前覆蓋完畢。無紡布用U形釘固定，注意中間不留接縫。

4.2.6養(yǎng)護(hù)管理 前期養(yǎng)護(hù)60 d，保證幼苗所需的水分和養(yǎng)分。澆水以霧化水為佳，切忌大水沖刷，避免表層土壤發(fā)生移動而影響植被混凝土性能。工程完工后，視干旱情況澆水，防治病蟲害，待草完全覆蓋坡面后，方可進(jìn)入常規(guī)養(yǎng)護(hù)。

5 植物品種配置

5.1配置原則 體現(xiàn)亞熱帶生態(tài)特點與生物的多樣性，選擇適應(yīng)石壁邊坡、開采跡地及平臺生長條件且適合粗放管理、種子易得、成本合理的植物種類(以鄉(xiāng)土植物固氮能力強(qiáng)、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)的品種為主)，依據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、土壤肥料學(xué)與美學(xué)原理，并結(jié)合周邊環(huán)境，調(diào)配好植物組合，形成最佳植物群落，構(gòu)建自養(yǎng)型生態(tài)系統(tǒng)[7]。

5.2品種的選擇 在采石場生態(tài)恢復(fù)中選用的喬木品種主要有桉樹(Eucalyptusrobusta)、大葉相思(Acaciaauriculaeformis)、勒仔樹(Mimosasepiaria)、銀合歡(Leucaenaleucocephala)、美國槐(Sophoraxanthantha)等；灌木品種主要有翅夾決明(Cassiaalata)、夾竹桃(Neriumindicum)、五色梅(Lantanacamara)、女貞(Ligustrumlucidum)、野牡丹(Melastomacandidum)等；藤本植物主要有爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、蟛蜞菊(Wedeliachinensis)、五爪金龍(Ipomoeacairica)、凌霄(Campsisgrandiflora)、薜荔(Ficuspumila)[8]等；草本植物主要有狗牙根(Cynodondactylon)、高羊茅(Festucaarundinacea)、黑麥草(Loliumperenne)、畫眉草(Eragrostispilosa)、結(jié)縷草(Zoysiajaponica)、香根草(Vetiveriazizanioiaes)、類蘆草(Neyraudiareynaudiana)等。

6 結(jié)語

岑村東升采石場生態(tài)恢復(fù)工程的實施，有效地證明植被混凝土在石質(zhì)邊坡生態(tài)防護(hù)中所起的作用。完工1年后對采石場植被生態(tài)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)植物覆蓋率達(dá)到100%，灌木長勢良好，喬灌草比例合適，并未出現(xiàn)植被退化現(xiàn)象，已形成較為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。目前，該采石場已經(jīng)改建成藍(lán)鵬高爾夫練習(xí)場，繼續(xù)發(fā)揮其在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)方面的作用。

植被混凝土生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，主要是針對巖石(混凝土)邊坡防護(hù)和采石場生態(tài)恢復(fù)而開發(fā)的。由于混凝土添加劑的應(yīng)用不僅可以增加植被混凝土中的水泥用量，增強(qiáng)護(hù)坡性能和抗沖刷能力，而且使植被混凝土層不龜裂，又可以改變植被混凝土物理、化學(xué)特性，營造出較好的植物生長環(huán)境，它完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)護(hù)坡技術(shù)解決巖石邊坡的淺層防護(hù)問題。該技術(shù)施工簡單，操作容易，是一項經(jīng)濟(jì)適用的好技術(shù)。植被混凝土生態(tài)恢復(fù)技術(shù)真正實現(xiàn)了邊坡防護(hù)和生態(tài)恢復(fù)兩大功能間的完美結(jié)合，創(chuàng)造出了工程綠化新概念。

[1] 李鵬，李占斌，鄭良勇．植被保持水土有效性研究進(jìn)展[J]．水土保持研究，2002，9(1):76-80.

[2] 宋玲,余娜,徐文年,等．植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)在高陡邊坡生態(tài)治理中的應(yīng)用[J]．中國水土保持，2009(5):15-16.

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Theapplicationofvegetationconcretetoecologicalrestorationinthestonepit

TANG Xin1，XIANG Zuo-xiang1，NI Hai-man2

(1.Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128，China； 2.Hunan Tianfang Landscape Industrial Co.,Ltd.， Hunan Changsha 410004，China)

Based on the current situation of the ecological problems in the stone pit, this study presented the process of construction technology and forecasted the application prospects when vegetation concrete was used to restore the ecotype of the stone pit through the concrete implementation of the project by taking the ecological management of the Dongsheng stone pit of Cencun Village in Guangzhou City as an example. And then this study proposed the management ideas for the ecological restoration in the stone pit and greening engineering construction at rock slope in the southern China, and basic principles of tie-in plant application, which would provide mirror for the ecological restoration of other similar stone pit, rock slope greening concrete or protection, and soil and water conservation.

stone pit； vegetation concrete； ecological restoration

X171.4；S181

A

1001-0629(2011)01-0074-03

2010-04-26 接受日期：2010-05-26

長沙市科技局產(chǎn)學(xué)研合作專項(k0902025-21)

唐欣(1983-)，男，湖南新寧人，碩士，主要從事草坪建植和環(huán)境綠化工作。E-mail:fuyishui@126.com

向佐湘 E-mail:xzx8212@yahoo.com.cn