臨沂李官—白沙埠石灰?guī)r地質(zhì)環(huán)境治理方法與研究

王凡勇

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟寧272100）

臨沂市李官—白沙埠礦山地質(zhì)環(huán)境治理項目位于G205國道北側(cè)，李官鎮(zhèn)、白沙埠鎮(zhèn)交界處，由于20世紀80年代該地區(qū)石灰?guī)r礦亂采亂挖，使秀麗的山體造成了嚴重破壞，導(dǎo)致植被毀壞水土流失，地形地貌景觀破壞嚴重；嚴重影響了該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和自然風貌。在充分收集已有資料的基礎(chǔ)上，對治理區(qū)進行全面勘測，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜；對采礦引起的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進行綜合治理，使地形地貌景觀得到恢復(fù)、消除視覺污染，美化環(huán)境，力爭綠化效果長久保持、自然美觀，恢復(fù)山體的自然生態(tài)功能，造福當?shù)亍?/p>

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題特征分析

該石灰?guī)r治理區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要由大量工程建設(shè)石灰?guī)r開采形成的裸露斜坡形成，據(jù)收集資料和現(xiàn)場調(diào)查，主要問題有：

（1）地貌景觀破壞。由于開采使原有的自然地貌遭到嚴重破壞，裸露的開采面與周圍自然環(huán)境極不協(xié)調(diào)，造成視覺污染。

（2）危巖安全隱患。開采后形成的斜坡角度在45°～69°之間，坡面巖石風化嚴重，形成了穩(wěn)定性較差的崩塌隱患點，在強降雨等因素的作用下極易產(chǎn)生巖石崩落和局部滑塌，存在安全隱患，威脅過往群眾的生命安全。

（3）生態(tài)環(huán)境破壞。坡面植物稀少，對原生地表的水土保持功能造成破壞，導(dǎo)致山體裸露，土石松散，蓄水保土能力大大降低，加劇水土流失。

2 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

根據(jù)治理區(qū)內(nèi)不同的地形特征及分布情況，主要劃分為3種情況進行敘述，分別為破損山體的頂部、光滑斜坡及底部采坑。

2.1 破損山體的頂部

經(jīng)實地踏勘，頂部植被發(fā)育程度不均勻，其中南部植被較為發(fā)育，植被多以金銀花為主，期間生長有楊樹，斜坡上部均為野生灌木，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)其覆蓋層較厚，厚度約有0.5～1.5m，適宜植被的生長。頂部以裸露的巖石面為主，覆蓋物多以廢石亂石為主。

2.2 裸露斜坡

治理區(qū)地勢總體西高東低，亂采亂挖形成一條自西向東傾斜的光滑斜坡，斜坡南北長500m，東西寬8～45m，傾斜度一般在35°～50°之間，局部陡峭，傾斜度約60°～70°，該斜坡落差10～35m，斜坡面積：13500m2。

治理區(qū)南部斜坡：傾斜角度約在35°～45°，該斜坡表面較不均勻，凹凸面明顯，裸露面風化不均勻，由于頂部覆蓋層較厚，在雨水較大季節(jié)有水土流失現(xiàn)象的產(chǎn)生，導(dǎo)致斜坡底部有較多由雨水沖刷形成的小土堆。

治理區(qū)中部斜坡：由地形及開挖遺留原因形成了一自西向東凸出的危巖體，該危巖體南北寬約3～5m，東西長約20～25m，土堆高度落差在7～10m，土堆形成的方量約1250m3；該土堆在雨水沖刷及風化作用下極易發(fā)生坍塌。

治理區(qū)北部斜坡：斜坡表面較光滑，傾斜角度40°左右，表面巖層有風化現(xiàn)象，未見植被生長，斜坡下部有一條生產(chǎn)道路經(jīng)過，該路寬約3m，連接整個治理區(qū)通往G205國道，調(diào)查期間有車輛經(jīng)過。

2.3 斜坡底部采坑

治理區(qū)采坑內(nèi)部較為平整，采坑總體地形較為平坦，靠近坡腳處略低，全長約500m左右；內(nèi)有生產(chǎn)道路貫穿整區(qū)直達G205國道。治理區(qū)生產(chǎn)路兩側(cè)存在多處積水坑：均為大氣降水入滲受阻所致，深度大小不一，經(jīng)實測，水深最深約5m。

3 治理技術(shù)方案

治理區(qū)位于G205國道一側(cè)，為恢復(fù)地貌景觀，建議采取對治理區(qū)裸露開采面利用格構(gòu)框條進行護坡治理并綠化的方案（見圖1）進行礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作。

圖1 現(xiàn)狀與治理剖面圖對比圖（胡波提供）

3.1 治理區(qū)施工方案

本次治理主要分為土石方工程及綠化工程兩大類，設(shè)計方案概述如下：

（1）對形成的不穩(wěn)地斜坡利用機械配合人工的方式進行清除，消除安全隱患。

（2）對南部、北部區(qū)域內(nèi)凹凸不平的斜坡表面利用挖掘機進行刷坡找平，起伏較大區(qū)域可根據(jù)實地情況利用坑內(nèi)遺留渣土進行簡單續(xù)坡整平，對中部坡度較大且與南部、北部不連貫的區(qū)域利用渣土進行1∶1.6人工堆坡；斜面均覆0.5m厚種植土。

（3）前序工作完工后，對坡面采用鋼筋混凝土做網(wǎng)格的格構(gòu)框條護坡，網(wǎng)格密度為4m×4m。

（4）對坡頂平臺覆種植土外側(cè)設(shè)置1m高擋土墻、坡底設(shè)置2.0m擋土墻。

（5）覆土完工后，對治理區(qū)進行綠化種植，種植主要采用當?shù)刈魑锝疸y花為主。

3.2 治理區(qū)具體設(shè)計與計算

3.2.1 土石方工程

（1）危巖體清除：治理區(qū)內(nèi)需要清除的危巖體位于治理區(qū)中部，該危巖體存在較大的安全隱患，需要進行清除，需要清除的部位均為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，直接挖掘機配合人工的辦法進行清除，需清除的斜坡南北平均寬約3m，東西長約25m，約需清除厚度約5m，約需要清除方量約375m3；清除后的方量可直接用于采坑回填。采用先坡面后坡腳、自上而下原則進行施工。

（2）坡面刷坡：由于治理區(qū)內(nèi)的斜坡面坑洼不平、部分區(qū)域起伏較大，且表面多有風化物，為了保障錨桿工程施工，需對坡面進行刷坡處理；需要刷坡的斜坡面為去除需要人工堆坡的區(qū)域，其他位置均需要刷坡，坡面角度約在40°～45°左右，平面面積約9991.76m2，實際刷坡面積約14128.35m2。

斜坡面積計算方法：利用三角函數(shù)進行計算，已知斜坡平均角度約45°，根據(jù)直角三角函數(shù)公式可知：斜面面積＝平面面積×cos45°；即：9991.76×1.414＝14128.35(m2)。

刷坡中需要注意人員及機械的安全，設(shè)計中為對整個坡面進行刷坡，實際施工中應(yīng)當根據(jù)實際需要，保證刷坡后坡面無浮石、亂石，能夠滿足下一步錨桿和格構(gòu)梁施工要求。

（3）人工堆坡及種植土回填:

①人工堆坡：裸露斜坡中部區(qū)域角度在60°～75°之間，靠近坡頂處角度近乎直立，坡度較陡且裸露面較大，為了能夠更好地消除視覺污染并保證后期綠化施工的條件，擬按照1∶1.6的角度進行人工堆坡，人工堆坡區(qū)平面面積約4695.90m2，共計約需渣土方量26116.85m3。

治理考慮的土方來源：治理區(qū)位于臨沂市李官鎮(zhèn)與白沙埠鎮(zhèn)交界處，又緊鄰G205，所以交通較極為便利，期間與當?shù)卣块T溝通，得知李官鎮(zhèn)有2處拆遷項目，形成大量的土方及建筑垃圾，因此本次治理土方就近選擇李官鎮(zhèn)拆遷建設(shè)產(chǎn)生的土方及建筑垃圾。

渣土土方計算方法：根據(jù)治理區(qū)實地情況，本次采用DTM土方計算法計算需要回填的渣土量。

DTM法土方計算原理：由DTM模型來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設(shè)計高程，建立DTM模型，通過生成三角網(wǎng)（即相鄰的3個點連成互不重疊的三角形），通過三角形構(gòu)成無縫的三棱錐體的組合（因數(shù)據(jù)采集密度及高程不同，每個三棱錐體均不同），軟件通過計算每一個三棱錐的挖填方量，最后累計得到指定范圍內(nèi)的填方和挖方的土方量。DTM法是不規(guī)則土方計算眾多方法中，較方便操作且相對精度高的方法。

②種植土回填：治理區(qū)內(nèi)種植土回填區(qū)域主要分為2種：即斜坡種植土回填區(qū)及裸露平臺回填區(qū)；根據(jù)自然條件及特征，治理區(qū)均進行0.5m厚的種植土回填，治理區(qū)斜坡平面面積共計約15178.46m2，根據(jù)直角三角函數(shù)公式計算后得知，斜坡面積約21462.34m2，約需種植土方量10731.17m3。擬對裸露的平臺（北部斜坡坡頂裸露平臺及北部采坑平臺）進行種植土回填，回填面積約2751.5m2，約需種植土方量1375.78m3。

（4）格構(gòu)框及錨桿（見圖2）：

①格構(gòu)框：治理區(qū)土方工程完工后，坡度約在30°～45°之間，坡面擬采用鋼筋混凝土做網(wǎng)格的格構(gòu)框護坡；需護坡斜坡面積14128.35m2，格構(gòu)框網(wǎng)格尺寸4m×4m，框條寬30cm，高40cm，框條交叉點用錨桿固定，框條內(nèi)配筋4?10mm，箍筋?6@300mm，砼強度C30。格構(gòu)梁總長度約7065m，約847.8m3。

②錨桿：為了保證格構(gòu)框護坡的穩(wěn)定性，擬利用錨桿進行加固，錨桿長度為3.0m，錨桿桿體采用1?36mm鋼筋，孔徑150mm，孔內(nèi)灌注M25水泥砂漿。

（5）坡頂擋土墻及坡底擋土墻：治理區(qū)北部坡頂裸露平臺平整后，需要覆0.5m厚種植土，由于該平臺向東傾斜，有一定的坡度，為了保證種植土的穩(wěn)定性，擬設(shè)計對平臺外側(cè)砌筑擋土墻，擋土墻高度1.0m，寬約0.5m，其中底部有風化現(xiàn)象，開槽基礎(chǔ)埋深0.5m，約需修建坡頂擋土墻長度165m，約82.5m3。

治理區(qū)斜坡面分為格構(gòu)框及人工堆坡2種技術(shù)，該施工完畢后均有一定的坡度且其上部均覆有種植土，為了起到穩(wěn)固作用，距離邊坡底部0.5m處進行砌筑擋土墻工程。治理區(qū)底部建擋土墻；擋土墻高2.0m，上底寬1.0m，下底寬1.5m，基礎(chǔ)地下埋深0.5m需砌筑長度約508m，約1270m3。

砌筑均采用砂漿強度M10.0，毛石強度不低于30MPa、塊徑不小于30cm、中部厚度不小于20cm的毛石，表面采用1∶1水泥砂漿勾縫。其中擋土墻泄水孔間距8m，采用?10cm排水管，泄水孔應(yīng)保持直通無阻。擋土墻順應(yīng)地形修建，每10m或者地形坡度變化處設(shè)置一道寬20～30mm變形縫，用瀝青麻絲填充，填塞深度不應(yīng)小于150mm。

3.2.2 綠化工程

土石方完工后，進入綠化工程，綠化主要分為：植被綠化、后期灌溉養(yǎng)護以及對施工現(xiàn)場周邊生態(tài)恢復(fù)。

治理綠化樹種的選擇：根據(jù)對治理區(qū)周邊環(huán)境以及生態(tài)的分析，擬采用以灌木為主的綠化手段，主要采用金銀花、薔薇、連翹以及爬山虎期間配合草種進行綠化，位于最北部有一處小平臺，平臺綠化樹種采用當?shù)貥浞N桃樹。

格構(gòu)護坡區(qū)域內(nèi)交叉種植薔薇及連翹，種植間距2.0m×2.0m，均選用高度1.5m，根莖發(fā)達的2年生幼苗，格構(gòu)護坡綠化面積約22871.35m2。

治理區(qū)北部坡頂裸露平臺回填種植土后擬種植金銀花，種植間距2.0m×2.0m，選用高度1.5m，根莖發(fā)達的2年生幼苗，種植面積1755.08m2。

治理區(qū)頂部邊沿處均種植爬山虎，爬山虎種植間距0.5m×0.5m，選用根莖發(fā)達的2年生幼苗，種植長度約750m。

圖2 格構(gòu)梁及錨桿大樣示意圖（胡波提供）

治理區(qū)北部有處小采坑，該采坑緊靠路邊，覆土后種植經(jīng)濟樹種桃樹，桃樹選用根莖發(fā)育的2年樹苗，高度約1.5m，直徑6～8cm，種植間距3m×3m，種植面積約996.47m2。

工程完工時，對整個治理區(qū)及可能占用的場地撒播草種，撒播面積約55258.37m2，按照10g/m2撒播草種。

3.3 實踐借鑒意義

通過危巖體清除、格構(gòu)框及錨桿邊坡?lián)踝o、擋土墻、堆坡及種植土回填、植被綠化對石灰?guī)r采礦的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進行綜合治理方法，使地形地貌景觀得到恢復(fù)，可以有效地進行綠色生態(tài)恢復(fù)。

4 結(jié)語

（1）石灰?guī)r礦山治理工程治理后，使地質(zhì)地貌景觀得到恢復(fù)的同時，也給當?shù)貛砹艘欢ǖ拈g接經(jīng)濟效益，治理完成后旅游環(huán)境將有很大提升，會產(chǎn)生長遠的經(jīng)濟效益。

（2）礦山修復(fù)治理，危巖清理，消除了視覺污染，使當?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境質(zhì)量得到有效改善，保護了當?shù)厝罕娒馐転?zāi)害威脅，有利于附近人民群眾安居樂業(yè)和社會穩(wěn)定。

（3）植物種植，美化了環(huán)境，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能逐步恢復(fù)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境將得到改善，形成生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的綠色空間。提高植被覆蓋率，增加植物多樣性，涵養(yǎng)水源，促進生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定發(fā)展，生態(tài)環(huán)境效益將得到數(shù)量和質(zhì)量的提高。

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