可復墾還田的原生態(tài)超疏水土路在農(nóng)田道路中的實際應用

馮剛　郭偉　徐鑫　任日華　滕灝　吳峰　宣賢龍　宋永生

摘 要：傳統(tǒng)建路方法如水泥路、柏油路、建筑垃圾和土壤固化劑等建路工藝給土地和生態(tài)環(huán)境造成了巨大破壞，為保護土地的原生態(tài)環(huán)境，本文詳細論述了疏科世界首創(chuàng)的可即時復墾還田、對土地和環(huán)境不構(gòu)成任何傷害的原生態(tài)超疏水土路的創(chuàng)新建造方法和施工工藝。將疏科公司生產(chǎn)的泥土超疏水乳液按一定比例與任何土均勻混合，然后壓路機夯實壓平，自然晾干后就建成了可即時復墾還田、水穩(wěn)定性優(yōu)良并遇水不成泥的原生態(tài)超疏水土路。按照這個施工工藝，在浙江省金華市金東區(qū)塘雅鎮(zhèn)土地綜合治理與生態(tài)修復農(nóng)田區(qū)已成功建造了世界首個原生態(tài)超疏水土機耕路，其主要道路檢測指標符合國標四級道路標準。

關(guān)鍵詞：疏水材料;土地生態(tài)修復;復墾還田;田間路;農(nóng)村路;機耕路;耕地生態(tài)保護

中圖分類號：U415.6 文獻標識碼：A

0 引言

國土資源部2016年公布的資料顯示，中國人均耕地面積不到世界平均值的一半，2015年全國31個省市的耕地面積為20.25億畝，保障18億畝農(nóng)業(yè)耕地是國家的戰(zhàn)略保底紅線。所以，嚴格保護耕地和保護生態(tài)環(huán)境是我國目前可持續(xù)性國家發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。近些年，中國正在全力推進高標準農(nóng)田現(xiàn)代化建設(shè)，其中包括數(shù)百萬公里的農(nóng)村道路特別是田間路和機耕路等農(nóng)業(yè)道路的建設(shè)，這些道路的建路質(zhì)量和標準不僅對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化耕種起到重要作用，更對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。目前很多農(nóng)林牧地區(qū)，仍然采用硬化路（水泥路、添加水泥、石灰、粉煤灰、石料、建筑垃圾等）辦法或固化土（添加水泥和土壤固化劑）辦法建造道路，這些不可復墾的建路辦法嚴重破壞了土地的生態(tài)環(huán)境，國家不得不花費巨額資金進行土地生態(tài)修復。然而目前現(xiàn)實的問題是，延續(xù)幾千年的自然原生態(tài)土路因遇水成泥已不適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而不可復墾的硬化路又對生態(tài)環(huán)境造成不可忽視的破壞，所以，我們急需一種新構(gòu)思研發(fā)出一種完全保護原生態(tài)環(huán)境的生態(tài)路的創(chuàng)新建路辦法，所建造的生態(tài)路即不影響土地的原生態(tài)環(huán)境，又可隨時復墾還田。

傳統(tǒng)的土路建造思路是為提高土路的強度和密實度，通過在土中添加各種無機或有機固化劑來建造難以復墾的硬化土路，無機硬化劑包括各種鹵化鹽、石灰、水泥、粉煤灰等[1-2]，有機硬化劑包括各種有機聚合物、有機磺酸鹽、改性水玻璃等等[3-5]，所有這些硬化土的辦法都有兩個共同缺陷，就是水穩(wěn)定性差和環(huán)境污染嚴重。所以傳統(tǒng)的硬化土辦法很難實現(xiàn)建造成綠色環(huán)保型可復墾的原生態(tài)土路的要求。疏科納米疏水科技有限公司丟棄了這種傳統(tǒng)的土硬化劑辦法，開拓出原生態(tài)超疏水土新構(gòu)思，從基本原理上解決了土路水穩(wěn)定性差和環(huán)境污染難以復墾的根本難題。疏科公司現(xiàn)已研發(fā)出世界首創(chuàng)的原生態(tài)超疏水土創(chuàng)新專利技術(shù)[6]，采用疏科安全環(huán)保型的泥土超疏水乳液可建造各種不同用途的原生態(tài)超疏水土公路，比如農(nóng)村路、機耕路、公園路、園林路、無需拆除且立即復墾還田的施工便道和臨時路等，也可用于建造水穩(wěn)定性很好的超疏水土路基。采用這一創(chuàng)新材料所建造的超疏水土路，水穩(wěn)定性優(yōu)良、遇水不成泥、仍然保持干土路的強度。這種生態(tài)超疏水土路非常適用于國家對土地有嚴格管理的農(nóng)林牧和生態(tài)自然保護區(qū)及生態(tài)旅游開發(fā)區(qū)。當生態(tài)超疏水土路不需要時，可隨時復墾還田。疏科泥土超疏水乳液經(jīng)過國檢中心檢測，各項安全指標遠優(yōu)于國家相關(guān)安全標準[7]。

中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司（華東院）在浙江省金華市負責萬畝土地綜合治理與生態(tài)修復工程項目。為更好地保持耕地特別是田間路的原生態(tài)環(huán)境，華東院決定先在部分田間路（機耕路）試點建造世界首創(chuàng)的可復墾還田的原生態(tài)超疏水土田間路，為今后全面推廣這一創(chuàng)新科技做好先期示范工程，本文將詳細介紹原生態(tài)超疏水土田間路的施工工藝和建造過程。

1 材料和設(shè)備及建路場地

用于建造可復墾還田的生態(tài)超疏水土路的原材料是疏科納米疏水科技（嘉興）有限公司生產(chǎn)的世界首創(chuàng)的專利創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品[6]，泥土超疏水乳液（CN01C），該產(chǎn)品的主要性能指標如表1所示。

主要施工設(shè)備包括建筑業(yè)或農(nóng)業(yè)常用的13 t～22 t重壓路機、兩米寬穩(wěn)定土拌合機或農(nóng)用翻耕機、鏟車、配備乳液稀釋和噴灑系統(tǒng)（自制）的灑水車、道路測量儀器和其它簡單工具。生態(tài)超疏水土路的建路地點位于浙江省金華市金東區(qū)塘雅鎮(zhèn)萬畝土地綜合治理與生態(tài)修復工程項目。

2 建造原生態(tài)超疏水土路的各種要求和主要數(shù)據(jù)指標

為保持生態(tài)綠色環(huán)保的建路要求，路基就是用原生土層并充分夯實后作為路基（如有淤泥等不適合作為土路基的情況另行處理），不另加任何其它對環(huán)境有危害的建筑材料或土硬化劑等，回填土用于建造原生態(tài)超疏水土路面層。建造生態(tài)超疏水土路之前，根據(jù)土的檢測結(jié)果、道路使用要求、和路基等情況綜合給出合理設(shè)計方案，其中回填土的含水量一般小于5%（即干土），所有結(jié)塊的土需要用穩(wěn)定土拌合機打碎，90%以上的土顆粒的直徑要小于10 mm，回填土的厚度一般控制在100 mm至150 mm，標準濃度的泥土超疏水乳液的噴灑量一般控制在每平方米噴灑10 kg至16 kg，噴灑完乳液后回填土的含水量一般要控制在15%左右，含水量太高或太低都會影響建路質(zhì)量，超疏水土的主要數(shù)據(jù)指標見表2。

3 建造原生態(tài)超疏水土路的工藝流程和施工步驟

3.1 施工工藝流程

生態(tài)超疏水土路的路基一般就用現(xiàn)場土充分夯實整平，密實度達到93%，其它基礎(chǔ)建設(shè)施工如平整度和排水措施等都需要事先完成，然后進行生態(tài)超疏水土路面層施工。原生態(tài)超疏水土田間路的路面平均寬度為3.5 m，回填土厚度150 mm，標準濃度的泥土超疏水乳液噴灑量為16 kg/m2，其主要施工工藝流程[6]和施工步驟簡述如圖1所示。

3.2 主要施工步驟

3.2.1 土路基和基礎(chǔ)建設(shè)的準備

土路基要夯實整平，密實度達到93%，路基的高度要使建完路后的路面高于兩側(cè)的土地，以防止路面積水，同時做好必要的排水措施和路兩邊的穩(wěn)定護坡措施如圖2所示。

3.2.2 回填土并整平

回填土后用機械如挖掘機或鏟車或刮平機均勻整平，回填土厚度平均為150 mm，路寬平均3.5 m，機械整平路面，如果土的含水量高，還要自然晾干，如圖3所示。

3.2.3 噴灑泥土超疏水乳液和機械攪拌

根據(jù)回填土的含水量和土的性質(zhì)的檢測結(jié)果，確定泥土超疏水乳液濃縮液的稀釋比例，一般需要稀釋8至16倍。該濃縮液的稀釋和噴灑及混合過程包括，首先在常規(guī)灑水車內(nèi)按比例用水稀釋濃縮液，然后人工控制均勻噴灑稀釋液，隨后翻耕機均勻攪拌，噴灑和攪拌過程一般需要重復3次，所有土被均勻混合，同時90%以上的土顆粒被打碎成直徑小于10 mm。如圖4所示。

3.2.4 重型壓路機反復夯實壓平

乳液噴灑完并機械均勻混合攪拌完成后，15 t～20 t重壓路機反復壓實壓平，其中包括震動壓實，直到全部表面壓實，沒有局部松土現(xiàn)象。如圖5所示。

3.2.5 生態(tài)超疏水土路自然干燥并檢查超疏水效果和路面質(zhì)量

超疏水土路壓完后，夏天一般3至5天即可形成表干，10至15天內(nèi)部基本干后即可投入使用。路面表干后，可形成水穩(wěn)定性優(yōu)良的疏水效果，路面潑水后不會形成泥巴，水會自然流走（見圖6）。路面整體夯實平整，沒有坑洼和松土現(xiàn)象。

像普通土路一樣，施工時因干土與泥土超疏水乳液混合后含水量在12%至18%之間，超疏水土快速曬干后表面因快速失水會收縮形成裂縫，這是土的自然屬性，不影響道路的使用，也不會受雨水的影響。實踐證明，這些表面裂縫在使用一段時間后會慢慢自然填充并封閉，形成類似效果如圖7所示。

全部生態(tài)超疏水土田間路分段進行施工，每段長度大約為500 m至800 m長，4～6人施工，扣除回填土時間和天氣的影響，實際每天完成大約500 m長的超疏水土路的施工工作量。施工期間要避免下雨天氣，超疏水土路做完一兩天后下小雨對施工質(zhì)量影響不大，但如果是大暴雨并伴有流水沖擊，就需要事先采取適當?shù)谋Ｗo措施，如塑料膜覆蓋保護等。

4 結(jié)語

浙江省金華市金東區(qū)塘雅鎮(zhèn)土地綜合治理與生態(tài)修復工程項目中原生態(tài)超疏水土田間路按照前文所述的施工工藝全部順利完成，路面壓實度和平整狀態(tài)符合使用要求，路面干后形成良好的超疏水效果，潑水試驗顯示，水自然流走，沒有滲透、潤濕、或形成泥巴現(xiàn)象，下雨后路面仍保持良好堅固狀態(tài)。金華市八詠交通工程檢測有限公司對該原生態(tài)超疏水土田間路的初步檢測結(jié)果顯示，壓實度達到93%，彎沉值251.5（0.01 mm）達到國標道路等級四級公路水準（低于292.5（0.01 mm）為合格），吸水系數(shù)標準檢測結(jié)果證實為基本不滲水，防水效果良好。

參考文獻：

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[6]宋永生.環(huán)保型納米疏水乳液及其制備方法和應用方法[P].中國，2017，CN109293945A.

[7]國家建筑材料檢測中心檢驗報告[R].中心編號：WT2018B01C03049，WT2019B03F00163.

[8]Q/JSKN 0001-2017.國家企業(yè)標準信息公共平臺公布的疏科公司產(chǎn)品標準[S].