臨沂李官—白沙埠石灰巖地質環境治理方法與研究

王凡勇

（山東省魯南地質工程勘察院，山東濟寧272100）

臨沂市李官—白沙埠礦山地質環境治理項目位于G205國道北側，李官鎮、白沙埠鎮交界處，由于20世紀80年代該地區石灰巖礦亂采亂挖，使秀麗的山體造成了嚴重破壞，導致植被毀壞水土流失，地形地貌景觀破壞嚴重；嚴重影響了該地區的生態環境和自然風貌。在充分收集已有資料的基礎上，對治理區進行全面勘測，統一規劃，因地制宜；對采礦引起的礦山地質環境問題進行綜合治理，使地形地貌景觀得到恢復、消除視覺污染，美化環境，力爭綠化效果長久保持、自然美觀，恢復山體的自然生態功能，造福當地。

1 礦山地質環境問題特征分析

該石灰巖治理區的礦山地質環境問題主要由大量工程建設石灰巖開采形成的裸露斜坡形成，據收集資料和現場調查，主要問題有：

（1）地貌景觀破壞。由于開采使原有的自然地貌遭到嚴重破壞，裸露的開采面與周圍自然環境極不協調，造成視覺污染。

（2）危巖安全隱患。開采后形成的斜坡角度在45°～69°之間，坡面巖石風化嚴重，形成了穩定性較差的崩塌隱患點，在強降雨等因素的作用下極易產生巖石崩落和局部滑塌，存在安全隱患，威脅過往群眾的生命安全。

（3）生態環境破壞。坡面植物稀少，對原生地表的水土保持功能造成破壞，導致山體裸露，土石松散，蓄水保土能力大大降低，加劇水土流失。

2 治理區地質環境現狀

根據治理區內不同的地形特征及分布情況，主要劃分為3種情況進行敘述，分別為破損山體的頂部、光滑斜坡及底部采坑。

2.1 破損山體的頂部

經實地踏勘，頂部植被發育程度不均勻，其中南部植被較為發育，植被多以金銀花為主，期間生長有楊樹，斜坡上部均為野生灌木，經測量發現其覆蓋層較厚，厚度約有0.5～1.5m，適宜植被的生長。頂部以裸露的巖石面為主，覆蓋物多以廢石亂石為主。

2.2 裸露斜坡

治理區地勢總體西高東低，亂采亂挖形成一條自西向東傾斜的光滑斜坡，斜坡南北長500m，東西寬8～45m，傾斜度一般在35°～50°之間，局部陡峭，傾斜度約60°～70°，該斜坡落差10～35m，斜坡面積：13500m2。

治理區南部斜坡：傾斜角度約在35°～45°，該斜坡表面較不均勻，凹凸面明顯，裸露面風化不均勻，由于頂部覆蓋層較厚，在雨水較大季節有水土流失現象的產生，導致斜坡底部有較多由雨水沖刷形成的小土堆。

治理區中部斜坡：由地形及開挖遺留原因形成了一自西向東凸出的危巖體，該危巖體南北寬約3～5m，東西長約20～25m，土堆高度落差在7～10m，土堆形成的方量約1250m3；該土堆在雨水沖刷及風化作用下極易發生坍塌。

治理區北部斜坡：斜坡表面較光滑，傾斜角度40°左右，表面巖層有風化現象，未見植被生長，斜坡下部有一條生產道路經過，該路寬約3m，連接整個治理區通往G205國道，調查期間有車輛經過。

2.3 斜坡底部采坑

治理區采坑內部較為平整，采坑總體地形較為平坦，靠近坡腳處略低，全長約500m左右；內有生產道路貫穿整區直達G205國道。治理區生產路兩側存在多處積水坑：均為大氣降水入滲受阻所致，深度大小不一，經實測，水深最深約5m。

3 治理技術方案

治理區位于G205國道一側，為恢復地貌景觀，建議采取對治理區裸露開采面利用格構框條進行護坡治理并綠化的方案（見圖1）進行礦山地質環境治理工作。

圖1 現狀與治理剖面圖對比圖（胡波提供）

3.1 治理區施工方案

本次治理主要分為土石方工程及綠化工程兩大類，設計方案概述如下：

（1）對形成的不穩地斜坡利用機械配合人工的方式進行清除，消除安全隱患。

（2）對南部、北部區域內凹凸不平的斜坡表面利用挖掘機進行刷坡找平，起伏較大區域可根據實地情況利用坑內遺留渣土進行簡單續坡整平，對中部坡度較大且與南部、北部不連貫的區域利用渣土進行1∶1.6人工堆坡；斜面均覆0.5m厚種植土。

（3）前序工作完工后，對坡面采用鋼筋混凝土做網格的格構框條護坡，網格密度為4m×4m。

（4）對坡頂平臺覆種植土外側設置1m高擋土墻、坡底設置2.0m擋土墻。

（5）覆土完工后，對治理區進行綠化種植，種植主要采用當地作物金銀花為主。

3.2 治理區具體設計與計算

3.2.1 土石方工程

（1）危巖體清除：治理區內需要清除的危巖體位于治理區中部，該危巖體存在較大的安全隱患，需要進行清除，需要清除的部位均為土質結構，直接挖掘機配合人工的辦法進行清除，需清除的斜坡南北平均寬約3m，東西長約25m，約需清除厚度約5m，約需要清除方量約375m3；清除后的方量可直接用于采坑回填。采用先坡面后坡腳、自上而下原則進行施工。

（2）坡面刷坡：由于治理區內的斜坡面坑洼不平、部分區域起伏較大，且表面多有風化物，為了保障錨桿工程施工，需對坡面進行刷坡處理；需要刷坡的斜坡面為去除需要人工堆坡的區域，其他位置均需要刷坡，坡面角度約在40°～45°左右，平面面積約9991.76m2，實際刷坡面積約14128.35m2。

斜坡面積計算方法：利用三角函數進行計算，已知斜坡平均角度約45°，根據直角三角函數公式可知：斜面面積＝平面面積×cos45°；即：9991.76×1.414＝14128.35(m2)。

刷坡中需要注意人員及機械的安全，設計中為對整個坡面進行刷坡，實際施工中應當根據實際需要，保證刷坡后坡面無浮石、亂石，能夠滿足下一步錨桿和格構梁施工要求。

（3）人工堆坡及種植土回填:

①人工堆坡：裸露斜坡中部區域角度在60°～75°之間，靠近坡頂處角度近乎直立，坡度較陡且裸露面較大，為了能夠更好地消除視覺污染并保證后期綠化施工的條件，擬按照1∶1.6的角度進行人工堆坡，人工堆坡區平面面積約4695.90m2，共計約需渣土方量26116.85m3。

治理考慮的土方來源：治理區位于臨沂市李官鎮與白沙埠鎮交界處，又緊鄰G205，所以交通較極為便利，期間與當地政府部門溝通，得知李官鎮有2處拆遷項目，形成大量的土方及建筑垃圾，因此本次治理土方就近選擇李官鎮拆遷建設產生的土方及建筑垃圾。

渣土土方計算方法：根據治理區實地情況，本次采用DTM土方計算法計算需要回填的渣土量。

DTM法土方計算原理：由DTM模型來計算土方量是根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，建立DTM模型，通過生成三角網（即相鄰的3個點連成互不重疊的三角形），通過三角形構成無縫的三棱錐體的組合（因數據采集密度及高程不同，每個三棱錐體均不同），軟件通過計算每一個三棱錐的挖填方量，最后累計得到指定范圍內的填方和挖方的土方量。DTM法是不規則土方計算眾多方法中，較方便操作且相對精度高的方法。

②種植土回填：治理區內種植土回填區域主要分為2種：即斜坡種植土回填區及裸露平臺回填區；根據自然條件及特征，治理區均進行0.5m厚的種植土回填，治理區斜坡平面面積共計約15178.46m2，根據直角三角函數公式計算后得知，斜坡面積約21462.34m2，約需種植土方量10731.17m3。擬對裸露的平臺（北部斜坡坡頂裸露平臺及北部采坑平臺）進行種植土回填，回填面積約2751.5m2，約需種植土方量1375.78m3。

（4）格構框及錨桿（見圖2）：

①格構框：治理區土方工程完工后，坡度約在30°～45°之間，坡面擬采用鋼筋混凝土做網格的格構框護坡；需護坡斜坡面積14128.35m2，格構框網格尺寸4m×4m，框條寬30cm，高40cm，框條交叉點用錨桿固定，框條內配筋4?10mm，箍筋?6@300mm，砼強度C30。格構梁總長度約7065m，約847.8m3。

②錨桿：為了保證格構框護坡的穩定性，擬利用錨桿進行加固，錨桿長度為3.0m，錨桿桿體采用1?36mm鋼筋，孔徑150mm，孔內灌注M25水泥砂漿。

（5）坡頂擋土墻及坡底擋土墻：治理區北部坡頂裸露平臺平整后，需要覆0.5m厚種植土，由于該平臺向東傾斜，有一定的坡度，為了保證種植土的穩定性，擬設計對平臺外側砌筑擋土墻，擋土墻高度1.0m，寬約0.5m，其中底部有風化現象，開槽基礎埋深0.5m，約需修建坡頂擋土墻長度165m，約82.5m3。

治理區斜坡面分為格構框及人工堆坡2種技術，該施工完畢后均有一定的坡度且其上部均覆有種植土，為了起到穩固作用，距離邊坡底部0.5m處進行砌筑擋土墻工程。治理區底部建擋土墻；擋土墻高2.0m，上底寬1.0m，下底寬1.5m，基礎地下埋深0.5m需砌筑長度約508m，約1270m3。

砌筑均采用砂漿強度M10.0，毛石強度不低于30MPa、塊徑不小于30cm、中部厚度不小于20cm的毛石，表面采用1∶1水泥砂漿勾縫。其中擋土墻泄水孔間距8m，采用?10cm排水管，泄水孔應保持直通無阻。擋土墻順應地形修建，每10m或者地形坡度變化處設置一道寬20～30mm變形縫，用瀝青麻絲填充，填塞深度不應小于150mm。

3.2.2 綠化工程

土石方完工后，進入綠化工程，綠化主要分為：植被綠化、后期灌溉養護以及對施工現場周邊生態恢復。

治理綠化樹種的選擇：根據對治理區周邊環境以及生態的分析，擬采用以灌木為主的綠化手段，主要采用金銀花、薔薇、連翹以及爬山虎期間配合草種進行綠化，位于最北部有一處小平臺，平臺綠化樹種采用當地樹種桃樹。

格構護坡區域內交叉種植薔薇及連翹，種植間距2.0m×2.0m，均選用高度1.5m，根莖發達的2年生幼苗，格構護坡綠化面積約22871.35m2。

治理區北部坡頂裸露平臺回填種植土后擬種植金銀花，種植間距2.0m×2.0m，選用高度1.5m，根莖發達的2年生幼苗，種植面積1755.08m2。

治理區頂部邊沿處均種植爬山虎，爬山虎種植間距0.5m×0.5m，選用根莖發達的2年生幼苗，種植長度約750m。

圖2 格構梁及錨桿大樣示意圖（胡波提供）

治理區北部有處小采坑，該采坑緊靠路邊，覆土后種植經濟樹種桃樹，桃樹選用根莖發育的2年樹苗，高度約1.5m，直徑6～8cm，種植間距3m×3m，種植面積約996.47m2。

工程完工時，對整個治理區及可能占用的場地撒播草種，撒播面積約55258.37m2，按照10g/m2撒播草種。

3.3 實踐借鑒意義

通過危巖體清除、格構框及錨桿邊坡擋護、擋土墻、堆坡及種植土回填、植被綠化對石灰巖采礦的礦山地質環境問題進行綜合治理方法，使地形地貌景觀得到恢復，可以有效地進行綠色生態恢復。

4 結語

（1）石灰巖礦山治理工程治理后，使地質地貌景觀得到恢復的同時，也給當地帶來了一定的間接經濟效益，治理完成后旅游環境將有很大提升，會產生長遠的經濟效益。

（2）礦山修復治理，危巖清理，消除了視覺污染，使當地居民的生活環境質量得到有效改善，保護了當地群眾免受災害威脅，有利于附近人民群眾安居樂業和社會穩定。

（3）植物種植，美化了環境，區域生態系統功能逐步恢復，區域生態環境將得到改善，形成生態環境優良的綠色空間。提高植被覆蓋率，增加植物多樣性，涵養水源，促進生態系統的平衡和穩定發展，生態環境效益將得到數量和質量的提高。

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