高陡岩质边坡生态修复试验

2022-05-09张鹏程孟文涛颉保亮

地质学刊 2022年1期

张鹏程，孟文涛，卢刚，颉保亮

(地球化学勘查与海洋地质调查研究院，江苏南京210007)

0 引言

随着生态文明建设的开展，大量破损山体的修复逐渐提上日程。由于多种原因，多数破损山体边坡高陡，坡面岩体裸露。在治理地质灾害隐患的同时，若不进行生态修复，会留下灰色的“伤疤”，造成严重的视觉污染，既不利于环境保护和生态恢复，也不利于巩固地质灾害隐患的治理效果，在长期内外动力作用下，还可能诱发二次灾害。虽然自然恢复可以实现破损山体的生态平衡与植被覆盖，但其周期较长、效果不理想，所以进行人工生态恢复十分必要。

马涧通道位于江苏连云港云台山风景名胜区内，紧邻公路，边坡高陡，大部分岩体裸露，尤其是中上部分坡体层面节理发育，裸露岩体与周边良好的自然环境很不协调，影响了风景区的形象，又因位于城市入口处，严重影响了城市的整体形象。

高陡岩质边坡立地条件差，水热容量小，不具备植物生长所必需的土壤环境，其生态修复是目前山体生态恢复的一大难题。业界对此提出了众多的生态修复方法，一般分为槽穴构筑类(李亚钦等，2007；秦品光等，2013)、悬挂类及喷播类(章梦涛等,2004；李守升, 2009)。从生态修复的施工及成本来看，采用较为常用的喷播法。

喷播生态修复方法根据采用的黏合剂和改良剂等分为不同的喷播方法(周正军等，2010；李春林等，2011；兰虎林等，2011；刘大翔等，2012；杨会桥，2016)，均取得了理想的修复效果。李灿等(2019)指出，需深入研发适用于岩质边坡的植生基材，合理选取基材配比，规范施工工艺，在保证较好的绿化效果下降低成本；夏冬等(2018)指出，在露天矿岩质边坡修复过程中,需根据矿区地质、气候、土壤、生物、开采现状等调查，充分考虑边坡高度、坡面角、岩体空间结构几何信息、岩体风化程度及岩体质量等级对生态重建方案选取的影响。

因此需开展生态修复试验，以指导马涧通道边坡的生态修复工作，实现环境与工程的共赢。

1 试验方案

主要采用原地土壤作原材料，根据现有的喷播方法选择不同的黏合剂配置喷播基质，通过对施工过程、基质冲蚀、种子发芽及后续绿化效果进行连续跟踪观察，确定采用不同黏合剂的生态基质的效果。喷播基质的配比参照不同喷播方法的一般配比(表1)。采用的黏合剂分别为普通黏合剂、高分子黏合剂和水泥黏合剂。

表1 喷播基材配比Table 1 Ratio of spraying substrate

2 试验概况

2.1 试验区域

选择边坡一级约3 000 m2区域，分成3个小区域，开展3种不同黏合剂喷播试验，试验段如图1、图2所示。

图1 试验位置图Fig. 1 Test location map

图2 边坡坡面示意图Fig. 2 Schematic diagram of the slope surface

2.2 试验对比

通过普通黏合剂喷播、高分子黏合剂喷播、水泥黏合剂喷播进行生态修复试验，具体分布区域见图3。

2.3 试验成果

2.3.1 施工普通黏合剂和水泥喷播采用湿喷法进行，需在坡面进行人工作业，施工进度较慢，存在一定的安全隐患。

高分子黏合剂的喷播采用液力喷播，其喷射扬程高、覆盖范围大，利于大面积施工。喷射基质的含水量较高、流动性大，对于坡度较陡的坡面基质附着能力差，在坡面上呈缓慢流动状(图4)。在后续施工中可通过多次分层补喷保证每层基质的黏结时间，从而达到减少基质流动的效果。要求用于基质配置的土壤颗粒较细，否则容易堵塞喷射管道。由于一般采用喷播车进行，因此对施工场地也有一定的要求。

2.3.2 抗冲蚀性采用普通黏合剂的基质抗冲蚀性较差(图5)，人工浇水时形成的局部细流就能冲蚀坡面的基质。

高分子黏合剂喷播的高分子聚合物具有改善土体结构、提高土体力学机械性能、增强土体抗冲刷特性等优点。使用高分子黏合剂喷播后，土壤与纤维、纤维与纤维之间黏合力更强，可有效防止风雨造成的土壤流失。图6为高分子黏合剂喷播完成后经历2场大雨的前后对比，未见明显冲蚀现象。

对比施工完成时和雨后现场(图7)发现，水泥黏合剂喷播的生态基质未见明显冲蚀，仅在临近坡面溢流槽处，上部排水形成的较大水流从溢流槽溢出，对临近的水泥黏合剂喷播基质冲蚀较大。