邢 琛 姚為方 華雪瑩 周 健

（1 安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司 安徽合肥 230601 2 國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院 安徽合肥 230601）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，電力行業(yè)發(fā)展十分迅猛。輸變電工程因其電壓等級(jí)高、線路長(zhǎng)、工程涉及面廣，建設(shè)過程會(huì)破壞原有地形、地貌和植被[1]，造成一定的生態(tài)環(huán)境破壞，大大引起了公眾的關(guān)注[2]。結(jié)合生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《全國(guó)生態(tài)保護(hù)“十三五”規(guī)劃綱要》與水利部印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步深化“放管服”改革全面加強(qiáng)水土保持監(jiān)管的意見（水?！?019〕160 號(hào)）》《關(guān)于印發(fā)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督管理辦法的通知（辦水保〔2019〕172 號(hào)）》，可見對(duì)輸變電工程生態(tài)修復(fù)措施進(jìn)行相關(guān)研究尤為重要。

目前，對(duì)于輸變電工程的生態(tài)修復(fù)方法主要包括工程措施、植物措施和臨時(shí)措施三種。工程措施包括碎石鋪蓋、漿砌石擋墻和復(fù)耕等；植物措施包括播撒草種、鋪設(shè)草坪和綠化覆蓋等；臨時(shí)措施包括苫蓋、擋板和鋪設(shè)土工布等[3][4]。以上措施均能對(duì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)起到一定作用，但效率較低、成本較高，具有一定局限性。針對(duì)上述情況，設(shè)計(jì)一種輸變電工程修復(fù)型生態(tài)磚，融合工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，成本低廉、美觀實(shí)用，能夠大大提高生態(tài)修復(fù)效率，減少水土流失。同時(shí)，對(duì)應(yīng)此生態(tài)磚設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)成型裝置，為市場(chǎng)化提供可能。

1 生態(tài)磚設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 原料

1.1.1 秸稈

秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱[5]。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉花和其它農(nóng)作物（通常為粗糧）在收獲籽實(shí)后的剩余部分，其富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等。

1.1.2 有機(jī)肥

有機(jī)肥來源于植物和（或）動(dòng)物，是施于土壤以提供植物營(yíng)養(yǎng)為其主要功能的含碳物料，不僅富含有機(jī)質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)養(yǎng)分，還含有氮磷鉀等無機(jī)養(yǎng)分[6][7]。有機(jī)肥對(duì)于增加和更新土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)微生物繁殖，改善土壤的理化性質(zhì)和生物活性具有非常重要的作用。

1.1.3 凝結(jié)劑

凝結(jié)劑，能使溶膠凝結(jié)的物質(zhì)。該生態(tài)磚使用的凝結(jié)劑為聚丙烯酰胺（PAM）。PAM 是一種有機(jī)合成的聚合物，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤入滲率，增加土壤含水量，防止水土流失[8]。

1.1.4 凹凸棒土

凹凸棒土是一種鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物[9]，因其表面具有永久的負(fù)電荷，特殊的孔道結(jié)構(gòu)和較大的表面積，故其可吸附重金屬[10]。

1.1.5 石榴石粉

石榴石粉的添加能夠協(xié)同復(fù)合凹凸棒土增強(qiáng)磚的防火性能，提升了輸變電線路的環(huán)境安全。

1.1.6 種子

種子應(yīng)選取輸變電工程修復(fù)所在地生命力旺盛、存活率高的草種，其能夠起到很好地控制水土流失的作用。

1.1.7 高爐礦渣

高爐礦渣其表面粗糙，形狀不規(guī)則且呈蜂窩狀，可以較好地結(jié)合，提高生態(tài)磚的抗壓強(qiáng)度，其粒徑大小對(duì)磚的抗壓強(qiáng)度也有著較大影響，且由于爐渣的密度較大，是影響磚質(zhì)量大小的關(guān)鍵。

1.1.8 河砂

河砂是天然石在自然狀態(tài)下，經(jīng)水的作用力長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)沖撞、摩擦產(chǎn)生的，其成分較為復(fù)雜，表面有一定光滑性，雜質(zhì)含量多。其可應(yīng)用于強(qiáng)化，成形，增加產(chǎn)品耐磨性、耐高溫性和抗沖刷性。

1.1.9 分散劑

分散劑為促使物料顆粒均勻分散于介質(zhì)中,形成穩(wěn)定懸浮體的藥劑。

1.2 制作過程

該修復(fù)型生態(tài)磚以重量份計(jì)，其原料組成包括：10-15 份農(nóng)作物秸稈、1-3 份有機(jī)肥、3-6 份凝結(jié)劑、4-8 份復(fù)合凹凸棒土、3-6 份石榴石粉、0.2-0.4 份種子、30-40 份高爐礦渣、10-15 份 河砂、8-12 份分散劑和35-40 份水；將凝結(jié)劑、復(fù)合凹凸棒土、石榴石粉、高爐礦渣、河砂、分散劑、水共同混合，送入模具中進(jìn)行壓制，制得磚坯；農(nóng)作物秸稈通過模具壓制形成種植袋，將有機(jī)肥通過模具壓制形成有機(jī)肥墊；將有機(jī)肥墊卡入磚坯內(nèi)，鋪設(shè)種植袋，種子放置在種植袋內(nèi)，然后在種植袋上再次鋪設(shè)一層磚坯，形成初始生態(tài)磚，將初始生態(tài)磚放入到恒溫棚內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理1-2 天，取出后再露天自然放置10-15 天即得成品生態(tài)磚。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 生態(tài)磚結(jié)構(gòu)

1.3 實(shí)施案例

原料組成包括：10 份大豆秸稈、1 份腐熟牛糞、3份凝結(jié)劑、4 份復(fù)合凹凸棒土、3 份石榴石粉、0.2 份荊條、30 份高爐礦渣、10 份河砂、8 份分散劑和35 份水。

首先，將高爐礦渣、河砂進(jìn)行脫水處理，再將其粉碎成粒度小于15 毫米的碎料，將大豆秸稈打碎成300目的碎料。復(fù)合菌液由如下對(duì)應(yīng)重量份的物質(zhì)組成：0.1 份乳酸桿菌、1 份枯草芽孢桿菌、2 份巨大芽孢桿菌、90 份去離子水。將凹凸棒土放入到煅燒爐內(nèi)煅燒處理1-2h，期間控制煅燒爐內(nèi)的溫度為800-850℃，完成后取出備用；處理后的凹凸棒土浸入到復(fù)合菌液中，浸泡處理25-30min 后濾出，冷凍干燥至水含量≤10%后即可。接著，將凝結(jié)劑、復(fù)合凹凸棒土、石榴石粉、高爐礦渣、河砂、分散劑、水共同混合，然后送入到磚塊模具中進(jìn)行壓制，期間控制成型的壓力為8-9 噸，完成后脫模取出制得磚坯；最后，將大豆秸稈通過模具壓制形成種植袋，將有機(jī)肥通過模具壓制形成有機(jī)肥墊；將所得的磚坯取出，將有機(jī)肥墊卡入磚坯內(nèi)，并在有機(jī)肥墊上鋪設(shè)種植袋，種子放置在種植袋內(nèi)，然后在種植袋上再次鋪設(shè)一層磚坯形成初始生態(tài)磚，將初始生態(tài)磚放入到恒溫棚內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理1-2 天，取出后再露天自然放置10-15 天即得成品生態(tài)磚。

2 優(yōu)點(diǎn)

（1）原料環(huán)保、成本低廉

此生態(tài)磚中含有多種廢料成分，如農(nóng)作物秸稈、高爐礦渣等，很好地利用了廢棄物料，進(jìn)一步保護(hù)了環(huán)境，并在上述成分基礎(chǔ)上復(fù)配添加了復(fù)合凹凸棒土、種子等，復(fù)合凹凸棒土能夠起到增粘、透氣的作用，其內(nèi)含有的復(fù)合菌不僅能夠進(jìn)一步修復(fù)環(huán)境，還能為種子的后續(xù)生長(zhǎng)提供很好的環(huán)境基礎(chǔ)，復(fù)合凹凸棒土中凹凸棒土與復(fù)合材料具有良好的相容性，不會(huì)出現(xiàn)明顯的分離現(xiàn)象，凹凸棒土通過與復(fù)合材料中的游離羥基進(jìn)一步發(fā)生氫鍵作用，進(jìn)而形成特定的致密均一結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合凹凸棒土具有良好的生物降解性能，從而結(jié)合復(fù)合菌液提供種子生長(zhǎng)所需的各種營(yíng)養(yǎng)，提高種子成活率。

（2）修復(fù)高效、針對(duì)性強(qiáng)

石榴石粉的添加能夠協(xié)同復(fù)合凹凸棒土增強(qiáng)磚的防火性能，提升了輸變電工程的環(huán)境安全，添加的種子能夠直接實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的植被修復(fù)，此植被修復(fù)方式的收益及效果最好，添加的農(nóng)作物秸稈、有機(jī)肥則保證了種子的營(yíng)養(yǎng)需求和發(fā)育，根據(jù)實(shí)測(cè)情況顯示，種子發(fā)芽率均達(dá)到60%以上，成活率高，具有良好的生態(tài)修復(fù)效果。

（3）操作簡(jiǎn)易、市場(chǎng)廣闊

修復(fù)型生態(tài)磚根據(jù)現(xiàn)有植物措施技術(shù)的不足，吸納了相關(guān)生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，提高了輸變電線路生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的效率，降低了成本，各種場(chǎng)合適應(yīng)性強(qiáng)。其以需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的輸變電工程為目標(biāo)市場(chǎng)，各地電網(wǎng)公司為目標(biāo)服務(wù)對(duì)象，后期還可推廣運(yùn)用于各行業(yè)類似需求場(chǎng)景，具有廣闊的市場(chǎng)前景。另外，該生態(tài)磚在加工制作完成后，可以直接鋪于受損地面，無需后續(xù)妥善的管理控制和維護(hù)。

3 生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)中的生態(tài)磚制備之后通常不便于取出，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，且對(duì)生態(tài)磚生產(chǎn)過程中的原料混合不夠均勻，需要進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置結(jié)構(gòu)

一種輸變電線路建設(shè)用生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置，包括底座，所述底座的頂部固定安裝有固定箱與L 型桿的豎直部分，所述固定箱的頂部固定安裝有兩個(gè)固定塊與兩個(gè)豎板，兩個(gè)固定塊位于兩個(gè)豎板之間且頂部均開設(shè)有塑形槽，塑形槽內(nèi)均活動(dòng)安裝有頂出板，兩個(gè)豎板之間固定安裝有同一個(gè)安裝板，安裝板的頂部固定安裝有液壓機(jī)，液壓機(jī)的輸出軸延伸至安裝板的底部外且固定安裝有橫桿，橫桿的底部固定安裝有兩個(gè)與塑形槽相適配的塑形板，兩個(gè)塑形板與兩個(gè)塑形槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述固定箱的頂部開設(shè)有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別與對(duì)應(yīng)的塑形槽相連通，且兩個(gè)通孔內(nèi)均活動(dòng)安裝有豎桿，兩個(gè)豎桿的兩端均延伸至通孔外頂端分別與對(duì)應(yīng)的頂出板固定連接且底端均固定安裝有第一齒條，所述固定箱的底部?jī)?nèi)壁上固定安裝有兩個(gè)安裝桿，兩個(gè)安裝桿之間轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有同一個(gè)絲桿導(dǎo)套，絲桿導(dǎo)套上固定套接有第一錐齒且兩端均延伸至對(duì)應(yīng)的安裝桿外，絲桿導(dǎo)套的兩端均螺紋套接有絲桿，兩個(gè)絲桿的兩端均固定安裝有第二齒條，所述固定箱的內(nèi)壁上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)桿，兩個(gè)轉(zhuǎn)桿上均固定套接有第一齒輪與第二齒輪，兩個(gè)第一齒輪分別與對(duì)應(yīng)的第一齒條相嚙合，兩個(gè)第二齒輪分別與對(duì)應(yīng)的第二齒條相嚙合。

L 型桿的豎直部分上固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)且轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有第一鏈輪，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上固定套接有第二鏈輪，所述第一鏈輪上固定套接有圓盤，且第一鏈輪與第二鏈輪之間套接有同一個(gè)鏈條，圓盤上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有連桿的一端，連桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有攪拌箱，攪拌箱滑動(dòng)安裝在底座的頂部且攪拌箱的頂部為開口設(shè)置，攪拌箱靠近固定塊的一側(cè)固定安裝有兩個(gè)下料管，均設(shè)有閥門。下料管位于固定塊的上方且兩個(gè)下料管分別與對(duì)應(yīng)的塑形槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，L 型桿的水平部分的底部固定安裝有攪拌電機(jī)，攪拌電機(jī)的輸出軸上固定套接有位于攪拌箱的固定桿，固定桿的兩側(cè)均固定安裝有多個(gè)攪拌軸，相鄰的兩個(gè)攪拌軸的長(zhǎng)度為不同設(shè)置。

圖2（a） 一種輸變電線路建設(shè)用生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2（c） 一種輸變電線路建設(shè)用生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置的B部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖2（d） 一種輸變電線路建設(shè)用生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置的關(guān)于固定箱的部分側(cè)視圖

圖2（e） 一種輸變電線路建設(shè)用生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置的關(guān)于攪拌箱的側(cè)視圖

3.2 生態(tài)磚生產(chǎn)成型裝置制作過程

首先將原料倒入到攪拌箱中，然后通過啟動(dòng)攪拌電機(jī)帶動(dòng)攪拌軸的轉(zhuǎn)動(dòng)即可對(duì)原料進(jìn)行攪拌，期間通過啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)了第二鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，第二鏈輪通過鏈條帶動(dòng)了第一鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可帶動(dòng)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿的來回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)攪拌箱的左右往復(fù)移動(dòng)，即可對(duì)攪拌箱的原料左右晃動(dòng)，使得對(duì)原料攪拌更加充分，攪拌完成后，打開兩個(gè)下料管上的閥門，將原料通過下料管導(dǎo)入到對(duì)應(yīng)的塑形槽中。

通過啟動(dòng)液壓機(jī)帶動(dòng)了兩個(gè)塑形壓板向下移動(dòng)，即可對(duì)塑形槽中的原料進(jìn)行壓實(shí)塑形，期間通過啟動(dòng)散熱風(fēng)扇，即可對(duì)原料進(jìn)行風(fēng)干，加快塑形，塑形完成后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)了圓桿與第二錐齒的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可帶動(dòng)第一錐齒與絲桿導(dǎo)套的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)螺紋方向?yàn)橄喾丛O(shè)置的兩個(gè)絲桿的左右分開移動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)第二齒條的左右分開移動(dòng)，兩個(gè)第二齒條在移動(dòng)的過程中帶動(dòng)兩個(gè)第二齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可帶動(dòng)兩個(gè)第一齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)第一齒輪帶動(dòng)了兩個(gè)第一齒條的向上移動(dòng)，即可帶動(dòng)了兩個(gè)頂出板的向上移動(dòng)，即可將塑形槽中塑形好的生態(tài)磚頂出。

結(jié)語

修復(fù)型生態(tài)磚彌補(bǔ)了現(xiàn)有生態(tài)修復(fù)技術(shù)的不足，可根據(jù)不同季節(jié)、不同地質(zhì)狀況和不同綠化要求更改其配方，適應(yīng)不同需求，不僅可用于輸變電工程建設(shè)恢復(fù)，而且其它建筑用地生態(tài)恢復(fù)均可使用。下一步將繼續(xù)優(yōu)化生態(tài)磚配方，并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)提高其修復(fù)效率。