客土噴播基質團粒化改良及其在石英砂巖型礦山治理中應用

劉玉華

【摘 要】通過試驗對客土噴播類基質進行團粒化改良技術研究，確定適合于石英質砂巖型邊坡治理的基質配比，并通過實際工程來驗證后的基質配比的可靠性及可行性。

【關鍵詞】客土噴播；團粒化；礦山治理

1. 前言

（1）邊坡綠化行業出現的時間不長，技術方法卻比較多，如：客土噴播技術、TBS技術、厚層基材技術、植被混凝土技術、噴混植生技術等等。但是其基本原理都利用噴射機將有機基質噴射到坡面上，有機基質在壓力的作用下與坡面緊密結合，形成一層可供植物生長發育的基質層。該技術各自命名的基準是根據其基質配方而定。客土噴播、TBS及厚層噴射基質附著性一般，在石英砂巖型礦山巖面上噴射的基質受雨水沖刷易脫落，南方多雨水，此工藝在石英砂巖礦山治理中很難達到預期效果。植被混凝土技術及噴混植生技術都是指在基質里加入一定比例的水泥及特制添加劑，在一定程度上加大了基質與坡面的附著力，但是由于加入水泥，導致基質堿性偏高，喬、灌木無法生存，草本成活后卻需要細致的養護，且易退化，后期養護成本過高，在礦山治理中不經濟。

（2）針對此問題，筆者結合多年礦山地質環境治理的施工經驗及實驗室分析，探討適用于石英砂巖質坡面的噴播基質結構團粒化改良技術。

2. 基質分析

對比常規下普通客土類基質及含水泥類基質客土配方，并通過室內實驗分析出其化學結構（見表1、表2）。

3. 實驗添加劑對基質的影響分析

普通客土基質中粘合劑又分為乳化瀝青及合成樹脂兩種，筆者通過大量實驗將采用聚丙烯酸鉀作為粘結劑及吸水樹脂作為吸水劑，并通過實驗來調整其用量。最終使得噴播基質結構團粒化，使其抗侵蝕能力增強，增加孔隙度，維持良好的滲透性及透氣性，并通過調整成分測試其最佳配比量（見表3）。

3.1 聚丙烯酸鉀對基質功能影響測試。

（1）本次實驗模擬自然降水通過增加聚丙烯酸鉀用量來測定降水對基質侵蝕量的影響（見圖1）。 從實驗數據可以看出，聚丙烯酸鉀用量增加到一定程度后，基質抗侵蝕能力并未能隨之增強，理論最佳聚丙烯酸鉀用量為110g/m3。

圖2（2）本次實驗模擬通過增加聚丙烯酸鉀用量來測定基質中穩定團粒含量的影響（見圖2）。 從實驗數據可以看出，聚丙烯酸鉀用量增加到一定程度后，基質中穩定團粒含量并未能隨之增強，理論最佳聚丙烯酸鉀用量為120g/m3。

（3）本次實驗模擬通過增加聚丙烯酸鉀用量來測定基質中孔隙度的影響（見圖3）。 從實驗數據可以看出，聚丙烯酸鉀用量增加到一定程度后，基質中孔隙度并未能隨之增強，理論最佳聚丙烯酸鉀用量為110g/m3。

（1）本次實驗模擬通過增加吸水樹脂用量來測定基質中飽和水含量的影響（見圖4）。 從實驗數據可以，看出吸水樹脂用量增加到一定程度后，基質中飽和含水量并未能隨之增強，理論最佳吸水樹脂用量為1000g/m3。

（2）本次實驗模擬通過增加吸水樹脂用量來測定基質中最大有效含水量的影響（見圖5）。 從實驗數據可以看出，吸水樹脂用量增加到一定程度后，基質中最大有效含水量含量并未能隨之增強，理論最佳吸水樹脂用量為1000g/m3。

3.3 實驗后的配比：根據實驗確定噴播基質團粒化后的配比為砂壤土0.40m3，纖維40Kg，有機肥3Kg，水50L，聚丙烯酸鉀110g，吸水樹脂1000g。

噴播基質團粒化改良后能有效解決一般類基質附著性差、團粒性差的缺點，又不改變基質的PH值。

4. 工程應用

仁莊廢棄露采礦山原為建筑用石英砂巖礦山，自2004關閉后，一直未進行相應的治理工程，開采高差達93m，開采坡度近70°，地層主要為志留系茅山砂巖（Sm1-2），為典型的蘇南太湖地區的巖質邊坡。該工程自2009年開工建設，至2010年9月已完成削坡工程，共設4個平臺，每級邊坡高度約20m，坡度50°，坡面綠化采用掛網客土噴播。噴播基質采用了實驗后的配比值，草種有狗牙根、黑麥草、火棘、刺槐、胡枝子。本次施工初次噴射基質厚度為15cm，第二次噴射基質（含草種）厚度為4cm，并采用人工扦插小葉女貞苗（為了保證冬季綠化效果和檢驗基質的PH值對灌木的影響情況），密度為3株/m2。隨后進入初期養護階段。初期養護是很重要的環節，需檢查基質保持和草種發芽情況，并需即使補噴。在施工結束3個月后，基質均無流失現象，坡面綠化覆蓋率為100%，均為前期草本，刺槐出芽率超過95%，小葉女貞成活率也達95%以上。施工結束6個月后，基質均無流失現象，草本經過冬天退化，覆蓋率為90%左右，成活的小葉女貞無枯死現象，刺槐已達40～60cm，但密度過大，此階段需減少刺槐的密度，為了給小葉女貞的成長空間，本工程養護期刺槐密度僅保留了2株/m2。后期未進行人工澆溉，施工結束2年后，坡面基質保持率仍在90%以上，此時草本已退化至50%左右，小葉女貞（株高達50cm左右）及刺槐（株高達2m左右）的覆蓋率已達85%以上，坡面實現了四季常綠的效果，而且完全可進入自然生態系統。

5. 結語

（1）近年來的實踐經驗來看，噴播基質團粒化改良后能有效提高基質附著性和含水性，能有效解決蘇南太湖地區石英砂巖型巖質邊坡養分貧瘠的特性，為噴播初期的草本及后期的喬灌木的生長提供足夠養分，并縮短了人工養護的時間，大大節約了成本。

（2）噴播基質團粒化改良并不改變基質的PH值，能為喬灌木提供良好的生長環境，由于基質附著性得到大幅提高，喬灌木根系有足夠的時間長入砂巖的裂隙中，也保證一定時期后當植物群落演替能取代噴播植被，使得邊坡覆綠效果更穩定，更自然。