芻議廢棄礦山邊坡鉆孔植草施工技術

石 橋， 曾 建， 仵 凌 豐

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610037)

1 概 述

某工程項目地處衢江區上方鎮境內，上方鎮依托豐富的礦產資源和交通便利條件大力發展鈣產業，形成了從“原料采掘-原料冶煉-生產加工”相對健全的鈣產業鏈條。但由于不規范開采與加工造成嚴重的環境污染，裸露的邊坡與窯址不同程度地存在地質環境危害與地質災害隱患，同時壓占大量的土地，造成土地資源的極大浪費。

該工程建設內容包括礦山生態修復工程以及礦地及未利用坡地連片復墾工程。綜合治理范圍為7 259.17畝，其中邊坡支護及生態修復總面積為10 08744 m2，植草孔內苗木種植數量達180余萬株。闡述了針對廢棄礦山邊坡鉆孔植草采用的施工技術。

2 植草施工方案研究

2.1 國內目前針對廢棄礦山邊坡采用的主要生態修復措施

(1)客土種子噴播技術。

①適合于坡度<45°的邊坡；②對于風化巖邊坡，客土種子噴播技術需鋪設三維網。為滿足三維網鋪設施工條件，邊坡應滿足以下要求：挖方邊坡應完成該級邊坡工程施工，在邊坡開挖達到設計要求后，于平臺截排水和平臺封閉施工前進行；填方邊坡應在該級邊坡回填施工完成、邊坡整坡工程結束之后進行[1]。

(2)噴混植生技術。噴混植生技術可以分為掛網和不掛網兩種，其具體適用范圍應滿足下列要求：掛網噴混適用于坡度45°～70°且綠化覆蓋率要求大于90%的巖質陡坡快速綠化；不掛網噴混適用于坡度<45°且綠化覆蓋率要求不高(60%以上)的巖質斜坡或陡坡綠化[2]。

(3)植生網和植生毯墊技術。適用于坡度<45°的土壤貧瘠巖質邊坡的生態恢復，施工前應平整邊坡。

(4)植生袋技術。適用于坡度45°～75°的土壤貧瘠巖質陡坡的生態恢復，施工前應平整邊坡。

(5)植生盆技術。適用于巖石堅硬、巖面不平整、裂隙和微地形充分發育的巖質陡坡，最適宜坡度為50°左右的邊坡；施工前，應平整邊坡，清理松石。

(6)飄臺種植槽技術。適用于坡度>60°的中等風化和微風化的巖質陡坡或特陡坡，需利用腳手架現澆混凝土種植槽板[3]。

2.2 對項目周邊城市廢棄礦山邊坡成功的生態修復項目進行實地調查

在接受衢江區上方鎮全域土地綜合整治及生態修復工程—EPC工程施工總承包任務委托后，項目部派出技術人員隨同由衢江區自然資源和規劃局組織的考察團對項目周邊臨近的生態修復試點城市——湖州長興和浙江蕭山等地進行了實地考察，以期將這些試點城市的成功、先進的經驗用于該項目。

經實地考察發現：湖州長興生態修復項目雖然達到了基本恢復原生態的目的，但該項目區地處低緩丘陵地帶，山高普遍在幾十米以內，采用的工藝是“自上而下削坡加噴混植生”，這種工藝在國內已經很成熟且項目經過多年運營，人為施作的植物群落已與周邊環境相適應[4]。

而杭州蕭山生態修復項目雖然修復后未能完全恢復到原生態，但邊坡的綠化率也達到了百分之九十以上，基本上看不到人為處理過的痕跡，其采用的工藝是“自上而下削坡+防腐板材平臺(或者混凝土框格梁)加植生袋”，這種工藝工期長、費用高。

2.3 技術創新

由于該工程具有以下特點：①邊坡支護及生態修復面積大，邊坡最高達100多m，且多處邊坡呈倒懸或直立邊坡，不適宜采用人工為主的作業方式；②所處位置地質條件復雜，為典型的喀斯特地貌，溶洞較多且地下水較為豐富。另外，由于上方鎮以前有多家鈣企，經濟利益關系錯綜復雜，歷史遺留問題較多且施工區緊鄰居民區，不適于大范圍的削坡開挖及石方爆破施工；③由于以前礦山邊坡的不規則開采，石方爆破開采過程中未設置馬道，爆破后的坡面也未進行排危清理及支護，現狀坡面多處存在浮石、倒懸體及較為明顯的卸荷裂隙等地質災害隱患；④工期緊、任務重，從地塊移交到地塊完工僅有5個月的時間。

綜上所述，采用湖州長興及杭州蕭山等地的經驗明顯不適于該項目。因此，項目部會同浙江大學科研人員簽訂合作協議，對不適宜開挖的高陡廢棄礦山邊坡生態修復這一技術的重難點進行研討，創新采用了“錨桿+掛主動網+鉆孔植草”施工工藝，其綠化效果在一年后取得初步成效，同時使廢棄礦山邊坡的地質災害隱患也得到了有效治理。

3 鉆孔植草施工技術

該工程使用的巖石坡面鉆孔植草施工技術經濟適用、安全環保，從根本上解決了傳統工藝占地廣、投資大、工期長等問題。闡述了鉆孔植草施工技術的要點及其需要注意的事項。

3.1 鉆孔植草的設計參數

根據設計圖紙，鉆孔植草的設計參數為：鉆孔的孔徑為90 mm，深度為70 cm，底部埋設營養土0.5 m，營養土配比為：30%草炭土、1%保水劑、5%緩釋肥、2%珍珠巖、3%蛭石、44%腐殖土、5%微生物(根瘤菌)等[4]，鉆孔布置按照1.5 m(縱向)×1.5 m(橫向)排布，孔位呈梅花型設置。

3.2 高空錨桿鉆機的使用

鑒于該工程植草孔數量大，若采用常規搭設腳手架的方式施工，不僅工期長、成本高，而且現狀坡面危巖體及浮石較多，在排危及清坡過程中，大塊的巖石砸落在腳手架上會對架上的作業人員造成安全威脅。

項目部經綜合研究分析、在兼顧成本及安全可控的情況下自主研發了高空錨桿鉆機，極大程度地實現了“以機換人”的目標，降低了安全風險。高空錨桿鉆機的功效可以達到0.7 m×160孔/臺班，相當于6～7臺YT-20手風鉆的工作效率。其采用的是遠程遙控高空鉆孔，自帶噴霧系統，有效鉆孔高度在45 m以內，且雨天施工不受影響。另外，高空錨桿鉆機前置的高清攝像頭可以對危巖體進行深入的排查并鑿除，從根本上解決了排危人員的安全這一技術難題。同時，視頻信息也可以通過手機端聯網項目部，從而解決了地塊多且分散、安全管控難度大這一難題。

3.3 植生棒的采用

由于該工程植草孔數量多，因此，鉆孔后如何在不損傷苗木的前提下快速將培育成活的苗木隨同營養土一起放入孔內是該工程的又一難點。另外，由于廢棄礦山邊坡整治施工工期僅為5個月，而大的地塊邊坡面積約為5萬m2，平均每百m2植草孔數量為144個，僅一個地塊植草孔的數量即達7.2萬個，總數達180余萬個，若采用人工逐孔運土、裝土、裝苗，需要投入大量的人力與物力。為進一步降低施工成本，項目部借鑒了蘑菇種植技術，采用機器縫制好的無紡布袋裝入提前配備好的營養土及苗木、種子，由人工扎口制作成植生棒先在地面進行培育，待到適宜的種植季節利用卷揚機將植生棒轉運至利用系統錨桿搭設的臨時作業平臺，由人工裝入孔內。

需要注意的是：植草孔體積小，可容納的營養土有限，為確保植物成長所需的養分及安裝方便，可先用機械將底部25 cm左右的營養土壓實，然后再采用人工裝剩下的25 cm營養土、苗木及種子，必要時，可在后期養護施工中噴灑營養液；袋口不宜扎的太緊，以便于孔內安裝即可；由于植生棒內的苗木安裝前處于幼苗的出生階段，安裝植生棒需注意輕拿輕放，保護好苗木。

3.4 鉆孔植草的施工

對于45 m高度以下的植草孔，采取高空錨桿鉆機配φ90 mm鉆頭在邊坡上直接鉆孔；對于45 m以上高度的植草孔，利用蜘蛛人(即人工掛安全繩在坡面上進行作業)手持YT-20手風鉆在坡面上鉆孔。由于植草孔分布較為分散、錨固點多次移動費工費時，對于平順部位的邊坡需提前布設好系統錨桿及對應的支撐鋼繩，利用張拉好的支撐鋼繩作為移動式錨點；由于人工在鉆孔過程中會對邊坡巖體表面造成一定程度的擾動，若坡面巖體不完整，會出現大小程度不一的掉塊現象，將對鉆孔、裝袋人員的人身安全造成一定的威脅。因此，對于倒懸體及巖體完整性差的邊坡部位，不僅需要提前布設好系統錨桿及對應的支撐鋼繩，還需要鋪設好鋼繩網及格柵網張拉縫合完畢后可作為人工鉆孔的臨時著力點，如此實施，即便在鉆孔施工過程中出現掉塊，也可以將其限制在主動網內，而不會對施工人員造成安全威脅。

待鉆孔滿足設計要求并經監理工程師驗收合格后采用人工及時安裝植生棒。若鉆孔完成的季節不適宜苗木生長，可先采用不透水的材料對孔口進行封堵，待到適宜的季節再開口安裝植生棒。營養土必須嚴格按設計配比進行并做好檢查、驗收等工作。

對于45 m高度以上邊坡孔內植生棒的安裝，由于植生棒的直徑為80 mm，大于主動防護網的孔網尺寸，因此，在其安裝過程中需臨時解開部分格柵網，待植生棒安裝完成后再用鋼絲或新的格柵網重新進行縫合。

3.5 鉆孔植草施工需要注意的事項

由于該方案屬于創新工藝，因此，項目部會同浙江大學科研團隊共同在實施前進行了原地試驗，試驗得出的結論是：鉆孔的傾角宜控制在25°以內，孔深控制在50 cm即可。若鉆孔傾角過大、孔深太深，養護水及雨水極易順著坡面滲入孔內，將致孔內土體的水分達到飽和狀態而不易蒸發，也容易造成孔內苗木的死亡；若孔深太淺，營養土保水性差，苗木易枯死且新生的苗木容易被雨水沖走。

該工程植草孔的鉆孔布置方案按照1.5 m(縱向)×1.5 m(橫向)及0.85 m(縱向)×0.85 m(橫向)兩種方式排布，孔位呈梅花型設置。經試驗分析，采用1.5 m間排距時，會因生長環境的差異導致局部生長條件差的孔內苗木死亡而降低整個坡面的綠化覆蓋率，從而導致后期的養護施工難度加大；而采用0.85 m的間排距，則整個坡面的綠化效果在初期就能凸顯出來。

對于巖體破碎的部位，為避免巖體表面重復擾動，可適當增大植草孔孔徑及間排距；對于倒懸體及陰山部位，由于其日照不足，植被幼苗不易成活，宜采用喜陰的成品苗木且需加強人工養護[5]；對于陽山部位，由于營養土體積小、保溫效果不理想，受夏季巖體升溫快影響，不利于苗木的成活，需加強灑水養護。灑水前應按比例適當補加營養液。

另外，該工程所處地段多為灰巖，巖體內多發育程度不一的溶洞，且因巖石的堿性重，安裝植生棒前需將孔內的巖粉及積水清除干凈，營養土配比可適當添加弱酸性物質。

3.6 安全保障

安全繩的錨固點應在坡頂就近尋找完整穩定的巖體，采用鉆孔灌注砂漿錨桿的方式設置錨固點，每個作業工人掛三繩(即作業繩、安全繩、保險繩)自上而下進行作業，上層加固完成后方能進行下層作業，且錨固點需派專人進行照看、維護。

高溫時段鉆孔施工人停、機不停，在減少安全風險的同時還可避免人員中暑的現象出現。

采用可視化管理，做到攝像頭全覆蓋、遠程監控等措施，杜絕了違章作業的發生。

4 效 果

邊坡修復前與修復后的效果見圖1、2。

圖1 修復前示意圖

圖2 修復后效果圖

5 結 語

該廢棄礦山邊坡鉆孔植草工程施工歷時5個月即通過驗收，綠化效果獲得驗收專家組的一致好評。鉆孔植草這一全新施工技術不僅規避了超高腳手架搭拆的安全風險，而且經濟性及適用性較強，所取得的經驗可供類似工程參考借鑒。