凤凰山岩质边坡景观重建技术探析在社会经济建设中,城市的扩建,交通网络的发展, 尤其是矿石的开采都会形成大量岩质边坡及矿渣废弃地,带 来了 一系列的地质环境及生态环境问题口]边坡的不稳定性 导致了水土流失、泥石流、滑坡等许多不良地质灾害;矿渣 废弃地不但占用大量的土地,还是严重的污染源[2]因此, 岩质边坡的生态恢复已成为国家一项紧迫且重要的研究课 题20世纪70年代末,中国才开始尝试对矿山废弃地进行 生态修复,在20世纪90年代之前矿山废弃地的生态修复工 作基本上都处于小规模、低水平的状态[3]近些年来,废弃 矿山的生态修复取得了一定的成绩但生态环境及景观恢复 往往受条件制约,许多岩质采场及边坡绿化后效果不理想 [4]o因此探索适宜岩质边坡生态修复的综合治理技术,构建 可持续发展的人工植被,是目前的热点课题[5]为此,本研 究以生物措施和工程措施相结合的方法,对新乡市凤凰山岩 质边坡进行生态修复试点研究,以期为城市废弃矿山岩体修 复技术提供一定的参考 1研究区概况 新乡凤凰山 位于新乡市北部凤泉区境内,系太行山余脉丘陵向平原过渡 地带,呈东西转西南走向,主峰海拔292.7 m ,面积20.36 km2o 20世纪70年代以来,随着新乡市规模的扩大,建设 项目的增多,对石灰等一些建筑材料的需求与日俱增。
仅凤 泉区北部30 km2之内采石、碎石、白灰、水泥等企业有近 300家,成为当时河南省三大建材基地之一[6]但是,在大力发展建材工业的同时,由于无序、过度开采,导致水土流 失,植被破坏,空气污染,使凤凰山的生态环境遭到了灾难性的破坏,这不仅严重影响了当地人民的生产和生活,而且对周边地区和整个新乡市区的环境和景观造成了极大的危 害,成为阻碍新乡市经济和生态可持续发展的一个障碍因 此,为了改变凤凰山生态环境恶化的现状,迫切需要对其进 行生态修复 2岩质边坡景观重建技术 2.1普通岩质边坡 2.1.1稳定性治理一般认为坡度小于70° 的岩质边坡为普通岩质边坡,大于70°的为峻陡岩质边 坡在岩质边坡恢复前,应首先对潜在、不稳定的断岩进行 稳定性治理边坡的稳定性治理主要包括上部削坡减载治 理、疏排水措施治理和下部综合支挡治理3个方面坡率法 是在工程条件许可时,优先予以考虑的一种方法如果是截排水和坡率法等措施不能提高其有效稳定性、放坡工程量又太大、现场条件不允许的断岩,还需要进行人工加固根据 不同的地段采取不同的治理措施,常用方法有注浆、格构锚 固、挡墙、综合支挡结构、锚杆(索)及抗滑桩等人工加固 法。
1 )坡率法坡率法相对来说比较经济简便,在地下水位不发育、且放坡开挖时对相邻建筑物或拟建不会产生 不利影响的情况下使用,包括设置台阶、削坡降低坡度以及 清除表层不稳定体 2)抗滑桩抗滑桩的宽度一般在1.5 - 2.5 m ,长度一般在2.0 - 4.0 m ,以矩形为主要截面形 状当难以确定滑坡推力方向时,应采用圆形桩对滑坡进 行抗滑桩分段阻滑时,每段以单排布置为宜,如果弯矩过大, 应采用预应力锚拉桩 3)锚杆(索L锚杆(索)的组 成结构有外锚头、钢拉杆、防腐层、灌浆体、联结器和套管 及内锚头等,它是一种适用于岩质边坡的受拉结构体系当施工期断岩的稳定性差并且对断岩其变形控制的要求非常严格的情况下,宜采用预应力锚杆4)格构锚固构锚固技术是一种综合边坡防护措施,其主要利用锚索或锚 杆固定,用现浇钢筋碇、浆砌块石或预制预应力碇进行坡面 的防护这种技术实质是利用框格护坡,可以将护坡和美化 环境进行很好的结合,在护坡的同时利用框格种植花草,从而达到护坡和美化环境的双重目的 5)重力式挡墙重力式挡墙宜在断岩高度不大于10 m时采用,并以仰斜式为宜当开挖土石方会危及到相邻建筑物安全及边坡稳定 时,或者对变形有严格要求的断岩都不宜采用重力式挡墙护 坡。
6)注浆加固该法通过对滑带压力注浆来提高其 抗剪强度及滑体稳定性注浆前需对其进行注浆试验以及效 果评价,注浆后必须对其进行开挖或钻孔取样检验而在滑带改良之后,滑坡的安全系数评价应采用抗剪断标准此种 方法主要适用于崩塌堆积体、岩溶角砾岩堆积体、以岩石为主的滑坡及松动岩体 2.1.2景观重建景观重建的方法主要是采用挂网客土喷播法其原理是利用固网和客土掺混!A!粘结剂结合的技术,使客土及物料粘贴到石坡表面,再调配 有机物料,以平衡土壤的固相、液相以及气相状态,从而创 造灌木类和草本类赖以生存的良好环境,逐渐让石质坡面的 生态功能得以恢复该技术以工程力学和生物学为理论依 据,客土掺混粘合剂技术和锚杆加固铁丝网技术相结合,先 充分混合肥料、土壤、保水材料、有机物质、植物种子、粘 结材料等干料,然后将混合后的干料加水调匀,再借助专用 喷射机将其喷射于岩面上,从而在坡面形成连续有规律空 隙、厚10 cm左右的硬化体挂网客土喷播的种子能够在此硬化体的空隙中生根发育,且硬化体10 cm的厚度可以有效防止雨水的冲刷,进而逐步达到恢复植被、提高生态环境、增强景观效应的生态修复目的挂网客土喷播技术紧密结合 了边坡防护技术和景观绿化,使生态修复工程和绿化工程均 取得了重大突破。
对结构稳定的断岩或已作拱架的断岩可不 挂网,而向岩面直接喷射混合好的材料岩质边坡立地条件 差,因此,对于植物品种的选择要求非常严格,其植物的生 物学特性不仅要适应坑口立地条件,而且应具备自我繁殖更 新能力强、耐干旱、耐瘠薄、根系发达以及抗性强的特点结合实际情况选择的植物配置方式有草种混播式、灌草混播式、藤草混播式1 )草种混播式按一定比例混合2 ~3种暖季型与冷季型兼有的草种,并适当加入一、二年生草花地被植物的种子作为播种种源,可以形成富有自然田园野趣 的缀花草坪景观草本植物配置模式:诸葛菜、狗牙根、 麦草、白三叶,比例为2:3:1:4 ,高羊茅、虞美人、马尼拉、白三叶,比例为,狗牙根、紫花苜蓿、黑麦草、金鸡菊,比例为3:4:1:2o 在混播时,草种的生长速度、an扩繁方式、分生能力以及在颜色、质地等方面应该基本相近, 同时在发病率、潜在发生病害上应有较大差异如以2:3:1:4 的比例将诸葛菜、狗牙根、黑麦草及地被植物白三叶4类植 物混合后,按照9-11 g/m2的密度喷播或撒播,其中多年an生黑麦草属冷季型植物,狗牙根属暖季型植物竞争能力非 常强的多年生黑麦草所占比重应控制在10%左右为宜,而作为辅助材料的地被植物及草花,所占面积应控制在草坪总面积的1/4-1/3为宜。
2)灌草混播式植物配置类型可用夹竹桃+黄榜+野菊+白三叶、花椒+火棘+紫花苜蓿+狗牙 根 3)藤草混播式迅速成坪是藤草结合种植方式的最大特点种植时同时在断崖顶部种植如扶芳藤、迎春、连 翘等垂枝型藤本;在底部种植如美国凌霄、络石、爬山虎、 葡萄等攀援型藤本;再在两类藤本中间进行喷播复绿此种 绿化方式非常适用于生态防护和工程防护相结合的断岩修复,通过此方法其构造物的粗糙感和压迫感可大大减少,且能更好地结合断岩景观和自然景观,形成良好的整体景观效果植物配置类型可用葛藤+葡萄+马尼拉+波斯菊、络石+爬山虎+黑麦草+虞美人2.2峻陡岩质边坡 2.2.1立模浇筑技术(坡面高度差低于20 m) 1 )边坡岩面清 理排险清除边坡上少量松动岩块和危岩,清掉坡顶裂缝和 棱角等 2 )陡坡顶部砌筑挡墙、坡顶设置安全网设计墙高1.0 m.顶宽0.2 m、底宽0.3 m ,内坡垂直,挡墙每 段长20 m ,段间缝宽2 cm ,作伸缩缝用;在坡顶5 m以外设置铁丝安全网,网高2 m,间距4 m,中间用水泥柱连接3)岩质陡坡立模浇筑混凝土种植槽在岩壁上呈45°角竖向每间距25 cm设置一根直径14 mm螺纹钢锚杆作为竖筋,下端锚入基岩20 cm ,用水泥砂浆灌注,横向排列用直径6.5 mm圆钢作为横拉筋,竖向螺纹钢和横向圆钢交接处用铁丝绑结固定。
然后采用硅酸盐水泥、中砂和粒径10mm级配碎石,以水泥、砂、石子和水按一定比例混合C20 级配的碇浇筑种植槽;模板采用厚度大于2mm的钢板,采 用铁线绑接固定,浇筑时在底部(离基岩5 cm )设置渗水孔 4)坡脚砌筑块石挡土墙挡土墙设置在坡脚线外侧7 m , 墙顶宽0.5 m,高1.2 m ,底边宽0.6 m ,基础埋深0.5 m , 墙内埋泄水管,并设反滤层,挡墙每段长20 m ,段间缝宽2 cm ,作伸缩缝用,墙顶C20碇压顶,厚100 mmo 5 )坡顶和坡脚修建排水沟排水沟设置于坡顶线内侧6 m,于坡脚外8-10m,排水沟底宽0.3 m,面宽0.5 m,深0・3m6)进行植物的选择和配置以抗逆性乡土植物为主,配置上爬下挂中间挡植物,乔、灌、藤相结合,视觉效果好,物 种多样的近自然景观还要注意尽可能选择投资小、覆盖快、 效果好的树种,种植时遵循山地植被的演替规律,进行合理 搭配,增加植物群落的多样性可供选择的乔木有侧柏、紫 穗槐、元宝櫥、油松;藤本植物有凌霄花、爬山虎、常春藤; 灌木有紫叶李、紫薇、木槿、石楠等 7)植物后期管 护和养护按照乔、灌、藤规定的挖穴规格挖好种植穴,穴 内置6〜8个装有植物生长基质和种子的植生袋。
浇入适当 的定根水,渗透基质,然后进行栽种,植后浇足定根水避 开每天中午的高温时间,早晚分组浇水,保持充足水分,保证和提高苗木的成活率,定期施肥、防虫害等 2.2.2速藤屏生态修复技术(坡面高度差高于20 m )1 )该技术是一种生态快速修复的新技术,主要针对峻陡岩质边坡的特 点而开发以兼有工程防护和快速绿化的功能效果而应用于 峻陡岩质边坡修复工程中该技术种植植物的方式是采用分 级平台种植法此种方法成功解决了绿化恢复周期长的传统 方法的工程难题传统的罩面网攀援植物绿化方法植物成活 率低、养护难度大、工作量大以及覆盖慢,并且坡面的生态 恢复时间需要2.5〜3年速藤屏生态修复技术坡面生态恢复 周期比传统方法提前了 1-2年,其生态恢复周期仅为1-1.5年 将工厂化预植1年、规格长度为1.0. 1.5、2.0、3.0、5.0 m等多种长度的可牵引藤本植物容器苗移植到已安装有罩面网的坡面上,使藤本植物与罩面网相互联接,从而 在短期内形成坡面屏风状植物板块此种方法具有近期效果 和远期效果相结合的综合景观优势,其因安装完成就会有一 定的绿化效果,从而可一步到位实现岩质边坡生态修复工 程,并且后期养护管理可以是粗放型管理。
2 )速藤屏 生态修复技术施工工艺①坡面清理:将坡面杂物以及松散 碎石等清理干净②修建种植槽、填充营养土、改良土壤修建坡脚与坡面中间部位种植槽:采用M7.5浆砌红砖或水 泥预制空心砖砌筑,M10砂浆抹面种植槽底的宽度和高度 都应不小于50 cm ,耕植土应有不少于50 cm的厚度如若 种植槽底的宽度小于50 cm ,为确保回填种植土的保湿性, 应将种植槽高度加高处理种植槽的底部外侧应设置直径30mm的排水孔,此排水孔应在每3 m处设一个,外侧以M7.5 水泥砂浆抹面其他面除花池内侧以外均以0.2 cm厚、1:1水泥砂浆抹面另外,如坡脚有平台要修建单个种植槽的话, 应以10 m以内的长度为宜,如果超过10 m的长度,应修建多个种植槽 如坡脚无平台而为排水沟:设置种植槽的 部位是在边坡中间部位,采用3根螺纹钢锚固支撑每个种植 槽,螺纹钢的规格为直径32 mm ,螺纹钢之间的间距为50 cmo上面再放置预制板,并在规格长200 cm.宽50 cm、厚10 cm的预制板上设置高为50 cm的种植槽采用悬挂式工作平台来完成螺纹钢的锚固安装,。