碳纖維索道技術在淺山丘陵區原生態大苗開發利用上的應用

狄海霞 嚴小軍 汪云

（平頂山市園林科學研究所 河南平頂山 467000）

碳纖維索道技術在淺山丘陵區原生態大苗開發利用上的應用

狄海霞 嚴小軍 汪云

（平頂山市園林科學研究所 河南平頂山 467000）

城市化進程的快速推移，使得城市園林綠化工程的重要性日趨凸顯。在城市園林工程施工中，苗木的重要性不言而喻。然而受到多種因素的影響，我國的苗木施工還存在這樣那樣的問題，嚴重影響到園林綠化工程最終的質量水平。因此本文在簡要概述我國苗木生產現狀的基礎上，提出了碳纖維索道技術在苗木開發中的應用，僅供參考。

碳纖維索道技術；淺山區陵區；原生態大苗；開發利用；應用

1 苗木生產、園林工程施工現狀

1.1 園林施工現狀

近幾十年來，我國的城市化進程不斷加快，城市園林綠化作為改善城市生態環境，實現城市可持續發展的重要因素，越來越受重視；隨著經濟的不斷發展，要求城市的綠化水平也要不斷進步，要求工程竣工后，馬上投入運行，園林景觀完工后能立刻見到效果，綠化施工不可能都趕到春季竣工，綠化工程反季節施工較多，要求全冠或半冠精品大苗。

1.2 我國苗木生產現狀

隨著國家對生態環境建設的高度重視和農業產業結構的調整，苗木花卉生產的經營主體有國有、集體、個體共同參與，各地苗木種植面積均在快速增長，且社會參與苗木生產的比例不斷提高，非公有制苗圃已經成為綠化苗木產業主體。目前苗木花卉市場的競爭已演化為規模和技術的競爭，苗木花卉生產領域雖已出現了幾個資產上億、規模上萬畝的大型私營園林苗木花卉生產企業；工程施工中常用的大苗，培養周期長，占地面積大，苗木個體經營戶一般不專門經營，現有苗圃儲備的大規格苗木，大多是移植苗，截干或截冠苗，這些大苗一般來自淺山丘陵山區產地，常用方法是用挖掘機上山，這樣勢必對大樹周邊環境造成一定破壞，由于各地政府加強對當地生態保護，如何開發利用當地大樹資源，又對當地生態環境影響最少，是今后大苗開發的發展方向。

2 解決苗木生產、園林工程施工問題有效途徑

（1）解決苗木生產、園林工程施工問題有效途徑，就是提高機械化施工水平。在苗木生產、園林工程施工和綠化養護項目中，生產經營活動主要依靠大量勞動力的使用，具有勞動密集型的特征，傳統的手工操作、車拉馬耕的小農園林經營和管理方式已經不復存在，取而代之的是需要具有操作能力、管理能力、觀察能力和解決問題能力的專業高等技術應用人才，并配之以現代工程的技術管理體系。

（2）配套專用機具如能滿足各類立地條件的大中小型挖樹機、挖坑機，能滿足各種運輸條件的運樹機，能方便苗圃林內使用的小型吊裝機，能滿足各類管線埋設施工的專用挖溝機，能滿足低山丘陵地區野生苗木資源永續利用合理開發的簡易索道等等。

（3）苗木產區應組建專業施工隊伍，專業挖運、裝車、栽植和養護一條龍服務體系，可降低苗木起挖、吊運成本，保證苗木質量和成活率，滿足工程施工要求。

3 碳纖維技術在苗木生產、園林工程施工機械設計中應用的可行性

3.1 碳纖維基本概念

碳纖維是有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，具有碳材料的固有特性，又具紡織纖維的柔軟可加工性，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料，它的比重不到鋼的1/4，質量比金屬鋁輕，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度是鋼的7～9倍，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬，具有突出的耐熱性能，還具有良好的耐低溫性能，不存在生銹的問題。

3.2 碳纖維應用領域

碳纖維按產品初期主要應用于國防軍工和高技術，像飛機、導彈、火箭、衛星，后應用于體育休閑用品如釣魚桿、球桿球拍、站相機架等，目前碳纖維碳材料已在軍事及民用工業的各個領域取得廣泛應用，從航天、航空、汽車、電子、機械、化工、輕紡等民用工業到運動器材和休閑用品等，碳纖維復合材料具備不可替代的優勢，具有廣泛的應用前景，碳纖維運用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品也可以看到碳纖維的身影。

3.3 碳纖維技術在苗木生產、園林工程施工機械設計中應用的可行性

隨著中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持對象，利用自主技術研制的碳纖維產品已經達到國際同類產品水平，10多年來，我國碳纖維行業在關鍵技術、裝備、產業化生產及下游應用等方面均取得重大進展，千噸級工業化裝置陸續建成并投產，初步建立了從原絲、碳纖維到復合材料及制品全產業鏈，實現了從無到有的轉變。碳纖維成本從每公斤幾千降到200元以內，一般產業開展對碳纖維材料的應用研究將成為可能，未來十幾年內碳纖維技術在苗木生產和園林工程施工機具改進和應用，將會得到突飛猛進的發展，單人可操作的移動吊架，簡易架空碳纖維索道將成為可能。

4 簡易碳纖維架空索道設計

4.1 設計目的

我國是一個多山的國家，山區幅員遼闊，資源豐富，但目前山區又比較貧窮落后，如何盡快振興山區經濟，使山區人民早日結束貧困、落后的局面，逐步走上富裕之路，這是黨和政府十分關心的問題，也是科技工作需要在實踐中回答的問題。發展山區經濟，很大程度上取決于山區資源合理開發利用，我國山區面積占全國總面積的2/3以上，廣大山區的地上部分生長著茂密的森林，有豐富的種類繁多的動植物資源，山區河流切割較深，交通不便，索道是山區植物資源開發利用的必備工具，但由于傳統索道技術使用的鋼絞線自重大，固定架設設難度大，費用高，很難大范圍內使用，碳纖維技術從根本上上解決了索道施工難這一問題，碳纖維索道為山區植物資源的合理開發利用提供可能。

4.2 碳纖維索道設計方案

碳纖維繩索，柔軟性強，使用運輸方便，易于打結，具有纖維的可編性，又具有良好的拉伸疲勞性，不生銹、耐腐蝕，與同直徑的鋼絲、鋼絞線相比，重量不足鋼絲繩的1/4，具有高于鋼絲繩的拉伸模量和7～9倍的拉伸強度。碳纖維繩300kg/mm2，直徑1cm的碳纖維繩抗拉強度應大于22t，常規大樹移植總重一般不超過5t，現在廠家生產的碳纖維繩規格最大直徑1cm，按直徑1cm定制碳纖維復合繩，完全能滿足碳纖維索道假設需要。

4.3 碳纖維滑輪組設計

配套碳纖維索道所使用的滑輪及滑輪組也應用碳纖維復合材料制成。

（1）在鎖定的目標樹木的上方，選定錨固大樹和運輸通道，將碳纖維復合繩在纏繞在錨固大樹上2～3圈，并打結；在另一端適當位置固定緊繩器，把碳纖維復合繩的另一端在下方錨固大樹纏緊打結固定，用緊繩器把碳纖維復合繩張緊，可建成臨時索道。

（2）根據目標樹種的大小，選用合適的滑輪組，固定在索道上，用兩點法將目標樹用滑輪組吊起，兩端加方向繩子控制樹木走向，控制放滑速度，將目標樹滑吊到路邊裝車。

（3）如果路線長，索道可交叉架設，分段吊運到路邊裝車。

（4）索道架設高度，根據現場實際靈活多變，可高吊，也可低掛，只要能繞過障礙即可。

4.4 碳纖維索道施工

（1）在鎖定的目標樹木的上方，選定錨固大樹和運輸通道，將碳纖維復合繩在纏繞在錨固大樹上2～3圈，并打結；在另一端適當位置固定緊繩器，把碳纖維復合繩的另一端在下方錨固大樹纏緊打結固定，用緊繩器把碳纖維復合繩張緊，可建成臨時索道。

（2）根據目標樹種的大小，選用合適的滑輪組，固定在索道上，用兩點法將目標樹用滑輪組吊起，兩端加方向繩子控制樹木走向，控制放滑速度，將目標樹滑吊到路邊裝車。

（3）如果路線長，索道可交叉架設，分段吊運到路邊裝車。

（4）索道架設高度，根據現場實際靈活多變，可高吊，也可低掛，只要能繞過障礙即可。

TU986

A

1005-7897（2017）18-0157-02

2017-9-12