團(tuán)粒噴播技術(shù)在濟(jì)南市章丘文霄山體治理項目的應(yīng)用探討

韓偉，盧茜茜，王秀鳳，李國庭*，李滿利

(1．山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟(jì)南 250002；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014;3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；4.山東建勘集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250031)

0 引言

自20世紀(jì)70—90年代，濟(jì)南地區(qū)因山石資源過度無序開采形成了多個破損山體，破壞了原始的地形地貌景觀[1-2]，造成了嚴(yán)重的視覺污染，破壞了原有的生態(tài)平衡，同時受凍融、風(fēng)化、根劈、地殼運動等因素影響極易產(chǎn)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，對周邊人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為消除安全隱患，清除視覺污染需對破損山體進(jìn)行治理[3-6]。目前，濟(jì)南周邊地區(qū)對破損山體的治理手段多為傳統(tǒng)的削坡、續(xù)坡回填、綠化種植等常規(guī)治理手段[7-11]，存在綠化覆蓋率低，施工周期較長，無法對立面進(jìn)行全面治理、復(fù)綠時間長等不足，為探索實現(xiàn)破損面的全部治理、全部綠化，充分融合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)地質(zhì)環(huán)境[12-13]，在章丘文霄山體治理中摒棄了傳統(tǒng)的治理手段，采取了團(tuán)粒噴播技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)手段的不足，實現(xiàn)了較好的治理效果。

1 項目概況

文霄石料廠位于濟(jì)南市章丘區(qū)文祖街道三德范村東北，鵓鴿崖村以西，為歷史遺留石料廠，地貌形態(tài)類型為碳酸鹽巖類剝蝕-溶蝕丘陵，主要為奧陶紀(jì)馬家溝群五陽山組灰色—淺灰色中—厚層微晶灰?guī)r(圖1)[14]，灰?guī)r的水平層理較發(fā)育，含有豐富的生物化石，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖石具微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中—厚層塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為方解石、少量白云石，相對高差200～400m，向北地勢放緩，沖溝較發(fā)育，溝谷較寬緩，區(qū)內(nèi)第四系較薄，植被發(fā)育一般。

1—沂河組；2—奎山組；3—太原組；4—本溪組；5—八陡組；6—閣莊組；7—五陽山組；8—土峪組；9—東黃山組；10—三山子組；11—炒米店組；12—崮山組；13—張夏組；14—朱砂洞組；15—地質(zhì)界線；16—壓扭性斷裂；17—張扭性斷裂；18—項目區(qū)位置圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

本次團(tuán)粒噴播位置為Ⅰ區(qū)，位于治理區(qū)的北部，靠近Y021鄉(xiāng)道，處于道路可視范圍內(nèi)，因早期巖石開采造成地形地貌、地表植被及生態(tài)環(huán)境破壞，形成陡立巖面，整體NE—SW向展布，長約100m，坡頂高程261～282m，坡底高程257～264m，立面高差5～30m，坡度45°～75°，巖性為灰?guī)r，中間部分為土質(zhì)邊坡，采面局部破損嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，存在浮石、松石。為清除視覺污染，消除安全隱患，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，且考慮該區(qū)位于路邊，恢復(fù)治理效果要求較高，工期較短，綜合考慮采用團(tuán)粒噴播技術(shù)對該項目區(qū)進(jìn)行修復(fù)治理。

2 團(tuán)粒噴播技術(shù)特色介紹

2.1 技術(shù)方法簡介

團(tuán)粒噴播技術(shù)指采用加壓的方式，將富含有機(jī)質(zhì)、黏合劑、植物種子的復(fù)合材料噴播到巖質(zhì)、土質(zhì)邊坡上，使其發(fā)生團(tuán)粒反應(yīng)，有效吸附于坡面上，營養(yǎng)基具有較強(qiáng)的保水性、透氣性，既能起到坡面防護(hù)功能，又能較好地恢復(fù)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，并且通過樹種搭配可以使其與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致(圖2)。

圖2 團(tuán)粒噴播示意圖

2.2 對比優(yōu)劣

通過團(tuán)粒噴播技術(shù)在章丘文霄石料廠的治理應(yīng)用以及傳統(tǒng)治理手段在多個項目中的應(yīng)用，綜合比較分析2種治理方法的優(yōu)劣，具體見表1。

表1 團(tuán)粒噴播技術(shù)與傳統(tǒng)治理手段對比表

3 團(tuán)粒噴播技術(shù)在工程中的應(yīng)用

3.1 施工流程

團(tuán)粒噴播施工流程為施工進(jìn)場準(zhǔn)備工作→施工作業(yè)面清理(排險)→鋪設(shè)網(wǎng)、固網(wǎng)→有機(jī)質(zhì)噴播→植物種子噴播→管理養(yǎng)護(hù)[15-18]。

3.2 施工方法

3.2.1 坡面清理(排險)

首先采取千斤頂、人工撬棍等工具將破損面表層松動浮石卸載到陡崖底部，清理完成后表面無浮石、危石等，清理后坡面的凹凸度控制在±10cm，最大不超過±30cm，重點對坡面轉(zhuǎn)折處的碎石及坡頂?shù)拿黠@棱角進(jìn)行了清理整形，清理至較為平緩，使其更有利于客土噴播，同時可以提升作業(yè)面的綠化效果。

3.2.2 邊坡鋪網(wǎng)固網(wǎng)

該工程采用的鍍鋅鐵絲網(wǎng)，尺寸規(guī)格為14#；鐵絲網(wǎng)的孔距為5cm×5cm；網(wǎng)的寬度200cm。網(wǎng)向坡頂上方外翻>800mm，用網(wǎng)釘固定后，回土壓實。坡頂用網(wǎng)釘將網(wǎng)固定好后，從上向下掛網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)的搭接距離>10cm，用火燒絲將其綁扎牢固；鐵絲網(wǎng)和坡面之間保持約4～5cm的間距。

在邊坡較為陡立的巖面上，在坡頂線位置設(shè)置主網(wǎng)釘，將網(wǎng)固定牢固。在巖面上按2m×2m設(shè)置，在裂隙較多局部巖面按照1.5m×1.5m間距設(shè)置。主網(wǎng)釘采用φ14mm鋼筋，長300～350mm(根據(jù)實際邊坡情況相應(yīng)調(diào)整，風(fēng)化強(qiáng)烈、表層松散的巖質(zhì)坡面及土質(zhì)坡面網(wǎng)釘適當(dāng)增加了長度，或采用了部分木樁，確保掛網(wǎng)穩(wěn)定)。次網(wǎng)釘采用“L”型φ10mm鋼筋，網(wǎng)釘?shù)拈L度為150～200mm?！癓”型網(wǎng)釘按間距1m×1m設(shè)置。在網(wǎng)搭接處布置一行，網(wǎng)釘間距1m，在坡面其他的部位，每平方米至少1個“L”型網(wǎng)釘，采用梅花形布設(shè)。施工中“L”型網(wǎng)釘嵌入巖體深度不小于50mm，用電鉆鉆孔后，用“L”型網(wǎng)釘緊固，如有空隙，采用水泥進(jìn)行了注漿，網(wǎng)面與坡面之間保持一定空隙，并且盡可能的均勻。對于個別不平順的坡面須增設(shè)“L”型次網(wǎng)釘，確保鋪網(wǎng)貼附坡面(圖3)。

圖3 掛網(wǎng)噴播平面、斷面示意圖

3.2.3 團(tuán)粒噴播

固網(wǎng)工作完成后，進(jìn)行噴播作業(yè)，將黏合劑、植物纖維、團(tuán)粒調(diào)節(jié)劑、復(fù)合肥、中水等按比例攪拌均勻后，用噴播機(jī)將基質(zhì)噴播至鐵絲網(wǎng)和坡面上，用水量根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)掌控，基質(zhì)的稠度以既能黏合在坡面上，又不能流淌為宜。噴射分2次進(jìn)行，第一次先噴射底層基質(zhì)(不含種子)，待噴射底層基質(zhì)黏合且有一定強(qiáng)度后，再噴射種子層基質(zhì)。將經(jīng)過特殊處理后的種子加入過篩后的黏合劑、保水劑、攪腐殖土、緩釋復(fù)合肥攪拌均勻后，噴射在底層基質(zhì)上，最終形成噴射基質(zhì)，平均厚度在±7cm。在巖性較為破碎或者巖石較為堅硬位置，基質(zhì)厚度可以適當(dāng)加厚(表2)。

表2 基質(zhì)配料基本情況表

3.2.4 養(yǎng)護(hù)管理

噴播完成后，為了使植物種子成功發(fā)芽，較快速過苗期達(dá)到復(fù)綠效果，管理和養(yǎng)護(hù)工作是非常必要的。管理養(yǎng)護(hù)期間主要工作是澆水、覆蓋遮陽網(wǎng)或土工布等。

噴播完成后即進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期，正確的澆水養(yǎng)護(hù)可以有效確保發(fā)芽、出苗率，要注意澆水量和澆水方法，既要保證種子發(fā)芽所需的水量，又不能水量太多，防止種子被水沖走，形成部分綠化缺失，盡可能使坡面保持濕潤，直到出苗齊全，做好養(yǎng)護(hù)工作是有效保證出苗、生長的重要因素。

4 應(yīng)用效果

團(tuán)粒噴播技術(shù)首次在濟(jì)南市石灰?guī)r地區(qū)高陡裸露巖質(zhì)邊坡中應(yīng)用，團(tuán)粒噴播面積約1894m2，2019年6月竣工，項目組對實際噴播效果進(jìn)行了為期2年的跟蹤分析，對噴播位置40°以內(nèi)，40°～50°、50°～60°、60°～65°，65°以上區(qū)域劃分并觀測，通過統(tǒng)計分析，截至竣工驗收2年時間，65°以內(nèi)位置效果最佳，植被覆蓋率基本達(dá)到100%，大于70°位置效果不理想，植被覆蓋率低于60%，目前已經(jīng)完成36個月。2019年8月“利奇馬”過境山東，項目區(qū)位置遭遇強(qiáng)降雨，邊坡沒有出現(xiàn)塌落、掉網(wǎng)等情況，噴播營養(yǎng)基未因強(qiáng)降雨沖刷流失，出苗情況良好，2020年6月樹苗高0.3～0.7m。2020年8月樹苗高度0.6～2m，2022年8月樹苗高度0.8～2.5m，在較短時間內(nèi)達(dá)到快速修復(fù)破損山體，提升生態(tài)地質(zhì)環(huán)境、保護(hù)水土的目的，培育出了穩(wěn)固的邊坡和與周邊環(huán)境和諧一致的植被，基本實現(xiàn)破損面98%覆蓋綠化(圖4)，自然淘汰了雜草和劣勢樹種，保留了適宜當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的優(yōu)勢樹種[19](以刺槐、紫穗槐為主)，取得了長期有效的治理效果。

圖4 治理前后對比圖

5 結(jié)論

(1)通過團(tuán)粒噴播技術(shù)在章丘文霄破損山體治理項目中的成功應(yīng)用，系統(tǒng)總結(jié)了施工工藝和技術(shù)要求，為該區(qū)后續(xù)開展山體治理工作提供了技術(shù)依據(jù)。

(2)團(tuán)粒噴播的基質(zhì)具有良好的保水性、透水性、透氣性和保肥能力，非常適于植物生長，同時能有效抵抗雨水沖刷，防止水土流失，保證植物生長的營養(yǎng)供應(yīng)。

(3)為適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)地質(zhì)環(huán)境，對植物配比進(jìn)行了優(yōu)化組合，物種種類豐富且與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，營造出了喬灌草結(jié)合的群落結(jié)構(gòu)，取得了較好的綠化效果。

(4)團(tuán)粒噴播施工完成前期需要及時養(yǎng)護(hù)，但治理項目的邊坡較高，澆水養(yǎng)護(hù)較為困難。

(5)本次治理區(qū)域的巖質(zhì)邊坡坡度多小于65°，如坡度變大、巖性變化需進(jìn)一步研究試驗。