張 波，劉江豐，沈奕鋒，曹 雪

(張家港市綠巖生態(tài)技術(shù)有限公司，江蘇蘇州 215600)

無錫市濱湖區(qū)舜柯山勤新關(guān)閉礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)綜合治理項(xiàng)目位于優(yōu)美的旅游城市——無錫市濱湖區(qū)，緊臨錢-姚路(城市主干道)，惠山森林公園整治區(qū)內(nèi)。原屬廢棄采石宕口，立面巖面陡峭、全部裸露，為風(fēng)景區(qū)及公路可視范圍內(nèi)，生態(tài)效果很差，存在崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患。

勤新關(guān)閉礦山項(xiàng)目的實(shí)施過程，一是在當(dāng)時(shí)無詳盡規(guī)定，二是在無遵循參考技術(shù)的情況下，自主研發(fā)了多項(xiàng)新技術(shù)、新工藝、新方法(含專利技術(shù))，成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)印證許多的新理念，包括其中一項(xiàng)既能長久固坡，水土保持，又能恢復(fù)原植物群落的“綠色錨桿”技術(shù)，起了至關(guān)重要的作用。本工程于2004年開工，歷經(jīng)10年的暴風(fēng)驟雨，山體郁郁蔥蔥，生長出的喬木胸徑已達(dá)到4～15cm，與自然山貌融為一體，無崩塌、滑坡現(xiàn)象。

1 “勤新宕口”治理概況

1.1 地理位置

本工程位于江蘇省無錫市濱湖區(qū)榮巷街道勤新社區(qū)，為錫-宜公路(錢-姚路)、錫-宜高速公路可視范圍。處于惠山森林公園區(qū)域內(nèi)。垂高168m，坡面21.8 ×104m2，平面面積18.7 ×104m2。

1.2 宕口原狀

宕口開采起始于20世紀(jì)60年代，關(guān)閉后，宕口巖面全部裸露，危石聳立，植被破壞、灰塵遍地，坡腳下近20×104m2土地荒置(圖1)。環(huán)境的惡化給地方百姓在安全、生活和工作上帶來了嚴(yán)重的影響，也與周邊的優(yōu)美環(huán)境形成強(qiáng)烈的反差。

1.3 宕口巖體情況

圖1 宕口原狀圖Fig.1 The original figure in down

整治區(qū)屬舜柯山北麓，地貌上屬太湖丘陵山區(qū)，該地區(qū)的地巖層較為單一，為泥盆系茅山群(D1-2ms)紫褐色砂巖夾泥巖及五通組(D3W)灰白色石英砂巖組成，節(jié)理發(fā)育。宕口垂直最高168m，最大斜高200m，坡度60°～90°，巖土PH 值6.5左右，局部有反坡，坡面面積21.8×104m2。原來開采的無序性，造成多處存在崩塌、滑坡等隱患。

1.4 宕口治理成果

(1)開竣工期:2004.9.7～2006.12

(2)最終驗(yàn)收:2008.7.16，省國土廳、財(cái)政廳、無錫市國土、公安、園林、農(nóng)林、環(huán)保、安監(jiān)、勤新社區(qū)等參加(圖2)。

(3)質(zhì)量等級(jí):省優(yōu)。獲江蘇省2010年度省土地、礦山地質(zhì)環(huán)境整治項(xiàng)目科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)。

(4)坡面面積:21.8×104m2(分1至8期完成)。

(5)宕底廢棄地新治理造田18.67 ha。

圖2 工程驗(yàn)收?qǐng)DFig.2 The figure of project acceptonce

(6)實(shí)際養(yǎng)護(hù)時(shí)間:每一階段施工完成后養(yǎng)護(hù)一年或一年半，再后來，植物自然生長，無需養(yǎng)護(hù)。

(7)實(shí)際效果:

穩(wěn)定性:10年間，山體穩(wěn)定，經(jīng)歷了多次暴雨、雪災(zāi)等，無崩塌、滑落、泥石流等地災(zāi)現(xiàn)象發(fā)生，“綠色錨桿”——植物自然生長，無需養(yǎng)護(hù)，整體坡面與原山貌基本融為一體。

坡面觀感:以樹為主(綠色錨桿)，四季常綠，三季有花，并有少部分觀果樹木(野生，已結(jié)果，如楊梅、柿子樹、花椒、桔子樹、桃樹及火棘等)。

綠化指標(biāo):坡面綠化覆蓋率95%以上。木本植物覆蓋率40%以上，落葉樹胸徑6～15 cm，常綠樹冠幅1.0～4.0 m，植物群落已演替4次，幾近野生群落體系。

坡面植壤土層實(shí)際厚度:噴播基材結(jié)束時(shí)10～12 cm，現(xiàn)在厚度15～18 cm，植壤土層在逐年“長”厚，供給使植物體系養(yǎng)分所需。

2 “綠色錨桿”工藝技術(shù)分析

2.1 尊重自然，學(xué)習(xí)自然

裸露的山體邊坡也是有生命的。地災(zāi)治理后環(huán)境的恢復(fù)，主要依靠常綠或落葉灌木及喬木，巖面上噴播基材提供了先期土壤條件，促進(jìn)植物早期定植。根系發(fā)達(dá)，生命力強(qiáng)的植物像錨桿一樣扎根于基材直至巖體縫隙中和巖(土)吸取必需的養(yǎng)份。

2.2 “綠色錨桿”技術(shù)特點(diǎn)

我們?cè)谑┕ぶ薪?jīng)地質(zhì)勘查和林相調(diào)查，多次實(shí)地實(shí)驗(yàn)，采用了“以樹為主”即“綠色錨桿”技術(shù)，木本植物根系扎入巖(土)中，吸取養(yǎng)分，不斷生長，穩(wěn)定坡面，起到類似錨桿加固的作用，也是自然界固有生物防護(hù)的一種體現(xiàn)。

礦山地質(zhì)災(zāi)害治理的最終要求應(yīng)當(dāng)是在排除地災(zāi)隱患的前提下，恢復(fù)自然，回歸自然生態(tài)環(huán)境。自然山體的木本植物根系對(duì)表層及深表層穩(wěn)定，起到重要的促進(jìn)作用。它相當(dāng)用于坡體穩(wěn)定加固的“錨桿”，錨桿的作用也是對(duì)表層及深表層加固。在環(huán)境恢復(fù)治理中作用不容小視。

通過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)主要優(yōu)點(diǎn)有:“綠色錨桿”系列由喬木(深直生根和匍匐根系)、半喬木(較深直生根和匍匐根系)、灌木(淺層直生根和匍匐根系)等組成。根系盤綜錯(cuò)節(jié)扎入巖(土)中，起到生物防護(hù)作用。隨著時(shí)間推移，主根系長粗、變長、次根系也會(huì)生成，形成較完整的生物防護(hù)體系和環(huán)境體系。地被的草本(土著草本)對(duì)“綠色錨桿”起一定的保護(hù)作用(圖3)。

(1)“綠色錨桿”及地被植物在坡面生長，利于水土保持和自然環(huán)境的恢復(fù)。

(2)在適合自己的立地條件(巖體)生長成穩(wěn)定的自然群落，最大限度減少地災(zāi)隱患的再次形成、集聚。

(3)“綠色錨桿”植物的選擇有針對(duì)性。所有木本植物均用種子噴播生長，不使用商品苗木，以確保根系的特性。

(4)考慮植物自身的營養(yǎng)供給，采用50%的落葉樹種，并有30%以上是含有根瘤菌的豆科物種。

2.3 “綠色錨桿”主要工藝分析

2.3.1 制定“綠色錨桿”方案

施工前，通過滑坡穩(wěn)定性計(jì)算［1］，制定削坡、擋墻等支護(hù)排險(xiǎn)清除地災(zāi)隱患方案同時(shí)，制定“綠色錨桿”方案。主管部門組織專家評(píng)審，設(shè)計(jì)單位采納施工單位實(shí)驗(yàn)成果“綠色錨桿”和“以樹為主，免養(yǎng)護(hù)”等工藝并細(xì)化，經(jīng)專家評(píng)審論證實(shí)施。

(1)根據(jù)整治后坡面情況、地質(zhì)情況(巖性、走向、節(jié)理發(fā)育等)及風(fēng)向、雨水徑流、降存雪等情況，制定不同的施工方案，簡述如下:

首先，根據(jù)在重力及外營力長期作用下會(huì)產(chǎn)生的影響和整治后坡面坡度的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)周邊野生植物品種，找出最佳的品種以適應(yīng)立地條件，同時(shí)具有生物錨固防護(hù)作用［2］。

其次，根據(jù)降雨引發(fā)的崩塌滑坡，泥石泥等情況［3］，將坡體沿高程分為五個(gè)層次:不規(guī)則的四個(gè)馬道(依山體自然設(shè)置);下部以高大常綠與落葉喬木為主(如大葉女貞、臭椿、刺槐、紅櫸、五角楓等)，灌木為輔(如野花椒、火棘、桂花、石楠、扶芳藤、紫穗槐等);上部以常綠灌木為主，落葉灌木、喬木和常綠喬木為輔;中部為過渡帶。地被以野生植被(狗牙根、佛甲草等)為主，苜蓿、剪股穎、石竹等為輔。

根據(jù)堅(jiān)石、次堅(jiān)石、風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、土夾石、貧瘠圖等，依次為匍匐根系為主，直生根為輔;發(fā)展到直生根為主，匍匐根系更為強(qiáng)勢;根據(jù)走向、節(jié)理等，選擇為全覆蓋、半覆蓋、景觀裸露等直至野外狀態(tài)的恢復(fù)方式。

針對(duì)粉質(zhì)巖、泥質(zhì)頁巖等，采用“植物墊”技術(shù)、生物砼等技術(shù)后，噴播基材覆蓋;

針對(duì)礦渣堆積坡面、坡腳回填壓腳等，促沉降穩(wěn)定、建小馬道(0.5～1.2m寬)減荷載、馬道植物墊、噴播基材(均內(nèi)含深根性直生根和發(fā)達(dá)測生根喬灌木);

針對(duì)擋墻，為避免目視污染和促進(jìn)坡體穩(wěn)定，盡量采用“植物墊”技術(shù)，其內(nèi)含的木本種子生長的植物，更有針對(duì)性，一方面“植物墊”受滑壓越穩(wěn)定，一方面生長的“綠色錨桿”效果更好。

對(duì)截、排水溝等，為保持穩(wěn)定性、均勻性，永久使用其功能，做好二方面工作:一是水溝的定位一定要根據(jù)坡頂承水面情況和噴播后雨水徑流情況設(shè)置，不能憑主觀;二是坡面橫、縱向水溝上部和外延采用了“植物墊”砌筑，不但起錨桿穩(wěn)定作用，植物還會(huì)在2～3年間遮掩，避免了視覺污染。

對(duì)“景觀營造”等，有景觀要求的山體，在清除地災(zāi)隱患恢復(fù)自然的同時(shí)，采用“植物墊”凹處成穴等技術(shù)，營造出“觀花”，“觀果”，“色葉”，“文字、圖案”等，前提是必須具備“綠色錨桿”功能。

(2)參照本山原山貌及周邊類似山貌的植物生長情況，選擇性收集植物種子實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)選擇適宜作為“綠色錨桿”的物種。注意相生相克，避免人為破壞植物生長和群落氛圍。

(3)分期實(shí)施，噴播基材、補(bǔ)種直至植物群落更替(2～3年)，實(shí)現(xiàn)生物工程，環(huán)境工程措施的局部環(huán)境保護(hù)與防護(hù)工程，隨著時(shí)間的延展，風(fēng)吹落的和鳥類帶來的種子會(huì)形成新的自然群落體系，演變?yōu)樾碌纳鷳B(tài)環(huán)境［4］。

2.3.2 “綠色錨桿”階段性分析

(1)施工兩個(gè)月后效果

噴播基材3～5d，樹種發(fā)芽，6～10d草種逐步發(fā)芽，20d山體逐步變綠，30～60d成坪，木本根系長0.1～0.4m;覆綠率不低于75%(不包括“景觀裸露”部分)，樹高草低，達(dá)到立體綠化效果雛形。

(2)施工一年半后效果

基本達(dá)到了免養(yǎng)護(hù)。基本達(dá)到了生態(tài)恢復(fù)效果，覆綠率90%(不包括“景觀裸露”部分)，木本根系長0.8～2.8m;先期噴植的喬、灌木、藤本攀懸植物與草坪共同營造復(fù)綠氛圍。并伴隨野生樹、草共同生長。此時(shí)樹木已定植，茂盛成長，植物根系盤結(jié)扎入巖土中。

(3)二年后效果

樹木長大成蔭，野生草木在邊坡上生長，植被坪床穩(wěn)定，木本根系長0.8～4.5m;落葉及動(dòng)物、昆蟲的廢棄物為土壤積淀了更多的養(yǎng)份，雨水順邊坡緩緩而下，達(dá)到免養(yǎng)護(hù)。

(4)三年半后效果

花草成簇，四季常綠，木本根系部分達(dá)到5.5m。動(dòng)物出沒，鳥語花香。植被營養(yǎng)層厚度:采用1/3左右的落葉樹木，落葉及枯草等占植被營養(yǎng)層堆積的主體，坪床逐步“長厚”成為現(xiàn)實(shí)，也能補(bǔ)給植物生長所需營養(yǎng)(圖4)。

圖4 施工階段性效果圖Fig.4 Images of different construction phases

(5)十年后效果

山體上部一些木本植物可達(dá)到11m高，胸徑15cm，部分根系達(dá)到5～12m(回填壓腳區(qū)域直生根)，部分超過12m。錨桿效果實(shí)現(xiàn)。

(6)山體目前的狀況

在2～3年以后，山體無需管護(hù)，除施工單位設(shè)置的防火隔離林帶外，業(yè)主需考慮與周邊山體一樣的防火管理。

目前已與原山貌融為一體，除了原來施工時(shí)留下的已狹小的道路，森林中人員已很難走進(jìn)。目視難見人工痕跡，真正做到了“山體穩(wěn)定、季相變化有別、四季常綠、動(dòng)物出沒、鳥語花香”，廢棄礦山變成了風(fēng)景區(qū)(圖5)。

圖5 2014年6月20日，施工10年后實(shí)景照片F(xiàn)ig.5 Photo-realistic after 10 years of construction

3 地質(zhì)環(huán)境治理的效應(yīng)

3.1 環(huán)境效果

勤新礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理從2004年8月中標(biāo)進(jìn)場施工(野外實(shí)驗(yàn)、參與設(shè)計(jì))開始，至2006年12月最后階段驗(yàn)收為止，總歷時(shí)30個(gè)月經(jīng)過削坡清除地災(zāi)隱患階段，邊坡噴播基材綠化恢復(fù)階段、養(yǎng)護(hù)監(jiān)測階段，共復(fù)墾宕底廢棄土地18.67ha，裸露宕口經(jīng)噴播基材綠化21.8×104m2。秀麗的山坡上不再有“斑禿”，坡上常青樹和闊葉樹共存，形成一片自然風(fēng)光。

3.2 社會(huì)效果

勤新礦山位于無錫西大門，是無錫治理破損面單體面積最大的宕口，以往“雨天滿地泥，晴天滿天灰”的狀況不再存在。通過關(guān)停礦山，清除隱患，宕口植被恢復(fù)，整修道路以后，已形成部分工業(yè)用地和一個(gè)生態(tài)生活園區(qū)，改變了路人對(duì)城市的第一印象，改善了城西居民的生活環(huán)境，達(dá)到良好的社會(huì)效應(yīng)。

3.3 科技示范效果

勤新關(guān)閉礦山生態(tài)的成功既總結(jié)了邊治理邊復(fù)墾邊恢復(fù)的工作經(jīng)驗(yàn)，又創(chuàng)新完善了地質(zhì)災(zāi)害治理與環(huán)境恢復(fù)技術(shù);既樹立了無錫地區(qū)關(guān)閉礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理的典范，又對(duì)周邊地區(qū)開展該工作起到了宣傳帶動(dòng)作用，十年來有國內(nèi)外許多領(lǐng)導(dǎo)、專家、友人參觀了勤新宕口生態(tài)環(huán)境綜合治理成果，風(fēng)趣地稱贊“綠色錨桿”，由不相信是真的到贊不絕口，有的也提出了科學(xué)性的建議。CCTV-10等媒體多次現(xiàn)場采訪報(bào)道，2014年4月22日，由中國地質(zhì)災(zāi)害防治工程行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第45個(gè)世界地球日活動(dòng)，也在本山成功舉辦。

工程總費(fèi)用近2375萬元，中央財(cái)政專項(xiàng)200×104元。

治理十年后，現(xiàn)在山體穩(wěn)定，植物自然生長演替。達(dá)到了清除地質(zhì)災(zāi)害隱患、坡面植被恢復(fù)、水土保持和永久復(fù)綠的環(huán)境恢復(fù)目標(biāo)。與原山貌一樣，坡面上的喬木、灌木根系扎入巖土中，形成“綠色錨桿”。通過努力將地災(zāi)治理、生物防護(hù)與植被恢復(fù)自然地融為一體。邊坡呈高低錯(cuò)落、四季蔥綠、鳥語花香，回歸了自然生態(tài)。使礦山地質(zhì)災(zāi)害治理與生態(tài)環(huán)境恢復(fù)成為現(xiàn)實(shí)，為無錫市這一優(yōu)秀旅游城市添上了地災(zāi)治理與環(huán)境恢復(fù)的一筆。

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［2］趙允輝.危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與防治［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2004，15:33-35.ZHAO Yunhui.Dangerous rock collapse of the geological hazard investigation and prevention［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2004，15:33-35.

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