东吴山废弃采石场高陡岩质边坡生态修复研究

2019-08-15林国评

福建建筑 2019年7期

林国评

(泉州市市政工程管理处福建泉州 362000)

0 引言

通常，废弃采石场遗留下来的高陡岩质边坡严重破坏自然生态环境，易引发滑坡、崩塌、滚石或落石等地质灾害，给人们生产生活带来严重威胁。为有效控制灾害的发生，以及最大限度地发挥生态效应，针对泉州市泉港区东吴山废弃采石场高陡岩质边坡现状，研究了一套行之有效的修复治理方案，并经实施后达到了消除安全隐患、防止水土流失、恢复自然生态的目的。基此，本文对所采取的技术和措施进行归纳总结。

1 环境现状

1.1 地形地貌

东吴山废弃采石场，处于闽东南沿海中生代岩浆带、平潭-东山构造带中段，平潭-东山北东向断裂带本区经过，北东向断裂构造发育，喜山期以继承性断裂复活和断块隆升为特征，形成现代地形地貌和风化带。

采石场西侧300m之外，依次有沈海高速公路、324国道、福厦高铁通过(图1)。边坡汇水面积小于0.1km2，水系不发育，沟谷流水小，附近无大的水体，仅在北东侧200m处有一储量约2000m3的小鱼池。

图1 修复前遥感影像图

1.2 地质简况

区域上大面积分布燕山早期二长花岗岩和侏罗纪火山碎屑岩。采石场及附近周边均出露燕山早期第三阶段中粒二长花岗岩。

受区域北东向构造影响，惠安-晋江和肖厝-龙石北东向断裂在项目区附近交汇，破坏岩石完整性，采场立面见有4组裂隙，产状分别为58°∠46°、178°∠65°、98°∠51°、走向84°近直立。由于原开采形成的边坡角度大于60°，局部陡立，形成危岩体。

由于开采边坡坡面角过大，高度达30m，超过开采设计的一般高度(10m～15m)，形成高陡边坡，自身稳定性差。

1.3 修复前边坡状况

原场地遗留有露天采石场2个，东西向排列，开口向北，平面面积16 304m2，边坡立面面积10 912m2。

西侧采石场(图2)开口北北东向，最大坡高30m，采场边坡大多75°，南侧近坡顶处局部陡度达85°；东侧采石场(图3)开口北北西向，最大坡高27m，边坡陡度大多65°～70°，西边坡形成高陡边坡。与边坡斜交且影响边坡稳定的北东向、近南北向裂隙面密集分布，裂隙间距0.5m～1m，使得岩体破碎。按工程地质的岩体划分归属中风化花岗岩，稳定性差，临空面大，易产生岩质崩塌地质灾害，存在严重安全隐患。

图2 西侧采石场边坡原状

图3 东侧采石场边坡原状

2 修复原则

(1)安全稳定原则

清除危岩体，消除隐患，形成安全稳定的边坡。合理修建给排水工程，防止雨水冲刷造成水土流失。

(2)生态修复原则

利用生态进行修复治理，形成较强护坡固土和自然演绎的植物群落。所选植物均为耐旱、耐贫瘠、生长速度快的当地优良乡土植物和先锋植物，并形成品种多样、层次丰富的生态结构。

(3)自然协调原则

生态修复效果应与周边山林环境相协调，达到自然、和谐、统一。

3 修复措施

3.1 危岩体清除

在采石场周边设置围栏和警示牌等防护设施，对危岩体进行爆破清理，及时消除安全隐患。接着，清理边坡上的碎石、杂物，特别是浮石、浮土，同时对于影响飘板植生槽作业的凹凸不平坡面作简易修整，使边坡平整度符合设计要求。

采石场西侧300m之外，依次有沈海高速公路、324国道、福厦高铁，均是重要敏感目标，也是工程施工的重要控制节点。采用爆破方式应在开挖前编制爆破施工方案，选择合适孔深，采取分段爆破，合理选择钻爆参数和爆破联接网路，使用非电雷管，严格控制炸药使用量，包括单次药量、单段(响)药量，严格控制爆破振动和爆破个别飞散物，质点振动速度要求小于2cm/s[1]。爆破作业采取爆体覆盖防护，杜绝个别飞散物伤到公路电力线路及过往车辆和行人，防止山体塌方危及安全。

爆破施工方案中，增加针对高速、国道、高铁保护措施专章，在征求相关管理单位同意的基础上，报公安机关批准，完善施工报批手续。施工开始时，先小药量试验、监测，满足要求后正式实施。施工场地杜绝设置爆破器材仓库(含临时)。

爆破后的石方分台阶全部回填边坡坡底，不做外运。台阶分3级，每级堆高2.5m，坡脚≤35°，最后回填种植土1m厚。

3.2 给排水设施

3.2.1截水沟

为防止边坡上方雨水冲刷，影响治理效果，杜绝高边坡滑坡事件的发生，坡顶设置断面呈梯形的截水沟,采用M5水泥砂浆毛石浆砌，底宽0.4m，深0.6m，两侧坡比1∶1。

3.2.2排水沟

在坡底设立纵向排水沟，断面呈梯形，采用M5水泥砂浆毛石浆砌，底宽0.4m，深0.6m，两侧坡比1∶1。斜坡地带沟底部设置石阶，缓冲流水，同时防止降雨在场内产生地表漫流。

3.2.3沉淀池

为减少水土流失，设置了沉淀池。沉淀池设置在截、排水沟排水口处，排水经沉淀后排入坡底蓄水池。沉淀池呈矩形断面，长、宽、高各1.5m，同时设立警示标志。

3.2.4蓄水池

在坡底设置底盘蓄水池1个,长5m×宽5m×高1.5m；东、西采石场的坡顶各设置1个高位蓄水池，长3m×宽3m×高1.5m，均采用M5水泥砂浆毛石浆砌。底盘蓄水池设置溢流管D110，多余的水经溢流管排入自然山谷，供下游农田灌溉使用。

3.2.5给水(滴灌技术)

该项目为岩质边坡，坡度陡、易缺水，坡面苗木养护难度大，若灌溉不当，易产生水土流失、缺水缺肥。为保证整治效果及后期生态系统的良性演替，采用滴灌技术。即利用低压管道系统通过滴头，借重力作用将作物生长所需的水分及养分均匀而又缓慢地滴入作物根部，使土壤保持最佳含水状态[2]。这是一种能在高度控制土壤水肥、节水节能、省工省肥、灌溉均匀的喷淋滴灌技术。

工程采取自上而下、自左而右进行布置。系统主要由水源、首部控制枢纽、输水管道系统3部分组成：

(1)水源：首先，将北东侧200m处鱼塘的水引至底盘蓄水池内，通过泵压将水送至坡顶高位蓄水池。系统组成，包括底盘蓄水池、水泵、引水管(PP-R管DN110)、提水管(干管，PP-R管DN32)。

(2)首部控制枢纽：工程分2组灌水系统，每个高位蓄水池组成一组滴灌系统；系统组成，包括高位蓄水池、过滤器、阀门等。

(3)输水管道系统：系统组成，包括主管、支管、沙石过滤器、调节阀、截止阀(放空阀)、毛管、滴头等。管网布置安装如下：

①主管安装：自首部控制枢纽沿坡面安装，主管在坡面与飘板植生槽结合处用弯头连接。主管采用PP-R管DN110。

②支管安装：通过变径接头与主管连接，沿飘板植生槽安装。支管采用PP-R管DN40。

③滴管(毛管)布置：通过变径接头，将毛管与支管连接，沿坡面水平安装。飘板植生槽安装1～2条,坡面安装2～3条。滴灌采用TORO20mmDrip-in压力补偿管，壁厚1.0mm，滴头流量0.002m3/h，滴头间距0.75m。

④滴头布置：通过变径接头，将一体化滴头与毛管连接，滴头安装间距为坡面0.75m，飘板植生槽与缓坡1m。

3.3 现浇飘板植生槽绿化

3.3.1要求

(1)应用于坡体表面较为稳定的高陡岩质边坡；

(2)充分利用边坡微地形，如边坡凹陷处及小平台等；

(3)保证飘板植生槽与坡面的完全密封及飘板植生槽的填土容积；

(4)根据坡面状况将整个植生槽布置在一起。

3.3.2施工工艺

(1)制作飘板植生槽钢筋构架

为确保施工安全和提供施工便捷，沿坡体表面搭建钢质脚手架；然后，选用风钻在山体上以倾角为45°方向钻入山体岩面0.35m深(锚孔的水平间距0.3m，上下行距2.8m)；接着，将锚杆(螺纹钢φ20，L=1.2m)插入锚孔，再用水泥砂浆灌入锚孔将锚杆固定，待水泥砂浆凝结后用小钢筋(φ8 ，间距200mm)与锚杆垂直方向交接固定，形成飘板植生槽钢筋构架[3]。

(2)现浇飘板植生槽

在飘板植生槽钢筋构架下垫好模板，用C30砼进行现浇制作飘板植生槽，厚度约60mm～80mm(内厚外薄)。现浇飘板植生槽与坡面完全封闭，且每隔2m预留一个排水孔[3]。

(3)回填种植土

首先，在飘板植生槽底部，铺设绿化专用的HDPE蓄排水板，并覆上100g/m2无纺布,然后回填混有肥料的种植园土，种植土填满，预留15mm。

(4)栽植苗木

在槽中间，每间隔0.5m依次栽植小叶榕和三角梅(高0.5m,冠幅0.3m)；槽外侧，栽植葛藤(高0.3m，株距0.2m)；槽内侧，栽植爬山虎(高0.4m，株距0.2m)，如图4所示。

图4 现浇飘板植生槽绿化剖面图

3.4 液压喷播种子

在边坡坡底采用液压喷播种子技术，即采用建造植被的高效绿化技术，将经催芽后的植物种子、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂等加入水的混合基质材料，通过液压喷播机喷射到预定区域。

3.4.1主要特点

比人工手播方式更高效快速，比其他喷播方式成本低。

3.4.2施工工艺

(1)松土、平整坡面

对喷播地块进行机械表土松土、整平、清除碎石等杂物。

(2)土壤改良

为改善土壤结构，提高土壤肥力和土地生产力，种植土回填时施用农家肥作为基肥。肥料向当地农户收购腐熟后的厩肥，用量0.5～1kg/m2，与土拌匀施用。

(3)喷播施工

喷播前，事先将混有种子的基质材料充分搅拌5min～10min后，再通过液压喷播机喷射到坡底绿化地，形成均匀覆盖。

液压喷播种子用量合计40g/m2，其中，乔木20g/m2(大叶相思5g、台湾相思5g、马尾松5g、小叶榕5g)；灌木10g/m2(双荚槐2g、肯式相思2g、木豆3g、银合欢3g)；草花及地被10g/m2(矮生高羊茅3g、狗牙根2g、葛藤3g、野菊花2g)。

(4)盖无纺布

选用12～15g/m2的无纺布对喷播表面进行覆盖，形成保温保湿的温室效应，促进种子发芽生长。

(5)前期养护

养护期限视植被生长状况而定，一般初期精细养护不少于45d。养护期间定期进行淋水、施肥、除虫、除草等日常养护工作，对稀疏无草区进行补播、补植。

图5～图6分别为生态修复后西侧和东侧采石场边坡现状。由图中可见，绿化植物已与周边自然生态环境融为一体，达到了令人满意的修复效果。

图5 西侧采石场竣工后实景图

图6 东侧采石场竣工后实景图

4 安全与监测

(1)露天采石场经过大量开挖，形成了高陡边坡，由于矿山爆破等因素的影响而产生临空面岩石松动、掉块等现象，进而对周边基础设施造成危害。因此，在治理区周边设置围栏和警示牌等，对该区域进行防护，以消除或降低其影响。

(2)为防止人畜掉落，在坡顶截水沟外侧设置了防护栏。工程选用速生乡土苗木三角梅进行植物防护，施工简捷，节约造价，具生态效应。

(3)定期监测。方法有实地调查法、现场巡查法、定点监测法和综合分析法；监测内容主要包括生态环境变化监测、水土流失动态监测、水土保持措施防治效果监测和水土流失危害监测四大类[4]。工程开工前监测一次，掌握侵蚀模数背景值；生产运行期逢汛期每个季度监测3次，暴雨或中雨后加测1次，非汛期每个季度监测1次；林草恢复期每季度监测1次，暴雨或中雨后加测1次。