¿Tecnología de excavación de taludes rocosos para reverdecer?
Las pendientes de roca son pendientes muy comunes en carreteras, ferrocarriles, conservación de agua, minería y otros proyectos. Este tipo de pendiente es generalmente empinada y sin condiciones de plantación, es difícil restaurar el equilibrio ecológico original por fuerzas naturales. Las pendientes de roca expuestas (las pendientes de roca sostenidas por hormigón proyectado y pernos de anclaje se analizarán en futuros artículos) traerán una serie de problemas, como daños a la cadena alimentaria, deterioro del microclima local (efecto isla de calor en verano), pendientes rocosas a lo largo de las carreteras. y los ferrocarriles también pueden causar contaminación visual debido al color opaco y gris de la superficie de la pendiente. Es necesario tomar medidas de ingeniería para reverdecer las laderas rocosas lo antes posible y al mismo tiempo garantizar la estabilidad de la ladera, a fin de reducir el deterioro ecológico y embellecer el medio ambiente, ¿verdad? ¿Ley de Conservación de Suelos y Aguas? Requerido. Japón llevó a cabo investigaciones sobre la reverdecimiento de pendientes rocosas anteriormente y logró buenos resultados. Sin embargo, el costo del proyecto es generalmente alto y no es adecuado para las condiciones nacionales de mi país. Al estudiar los métodos existentes de reverdecimiento de pendientes, este artículo presenta sus propios puntos de vista y los aplica a la práctica de la ingeniería. 1 Clasificación de taludes de roca excavada y métodos de reverdecimiento convencionales 1.1 Clasificación de taludes de roca excavada Los taludes de roca en proyectos son generalmente pendientes pronunciadas con grandes ángulos de inclinación, sin vegetación o con malas condiciones de vegetación. Según los motivos de formación de los taludes, se pueden dividir en taludes de relleno y taludes de excavación. El enverdecimiento de los taludes de enrocado se discutirá en un artículo posterior. Este artículo solo analiza los taludes de excavación. Según las propiedades relacionadas con el enverdecimiento de protección de taludes, los taludes rocosos se dividen en: (1) Según la relación entre la superficie estructural y el ángulo de inclinación del talud, se dividen en tres tipos: estables, inestables y peligrosos. ⑵ Según la actividad del agua subterránea en la pendiente, la pendiente se divide en cuatro categorías: seca, húmeda, goteante y manantial. (3) Según la ubicación de la pendiente, la pendiente se puede dividir en pendiente de pie, pendiente media y pendiente superior. (4) Según el desarrollo de las grietas, los taludes se pueden dividir en taludes completos, taludes relativamente completos, taludes quebrados y taludes quebrados. 5] Según la resistencia al agua de las rocas de las pendientes, las pendientes se pueden dividir en pendientes estables en el agua, pendientes blandas y pendientes solubles en agua. [6] Según la altura de la pendiente, se divide en pendiente alta y pendiente baja, y el estándar de clasificación es 10 m. ⑺ Según la dirección de la pendiente, se divide en pendiente soleada (orientada al sur), pendiente yin-yang (orientada al este u oeste) y pendiente sombreada (orientada al norte). ⑻Según la pendiente, se puede dividir en: menos de 30° para pendiente suave, 30°-45° para pendiente y mayor de 45° para pendiente pronunciada. La división anterior es para pistas locales. En la práctica de la ingeniería, una pendiente suele tener varios tipos de pendiente al mismo tiempo. 1.2 El difícil problema que deben resolver los métodos de ecologización convencionales es cómo fijar las condiciones de siembra en pendientes pronunciadas, es decir, suelos extraños, proporcionar agua y fertilizantes para las plantas y resistir el viento y la lluvia. Clasificación de los métodos de enverdecimiento convencionales para pendientes de roca excavada: (1) Según los diferentes métodos para fijar las condiciones de plantación, se puede dividir en método de enverdecimiento del cinturón de plantación del suelo, método de enverdecimiento de fibras y método de enverdecimiento del suelo de estructura. ⑵ Según las diferentes plantas utilizadas, se puede dividir en enverdecimiento herbáceo, enverdecimiento de enredaderas, enverdecimiento mixto de pasto y arbustos y enverdecimiento mixto de pasto y flores. El método de reverdecimiento del cinturón de vegetación de suelo exótico se refiere a la producción artificial de un cinturón con un cierto ancho y espesor. Su estructura transversal es generalmente una red protectora + capa de fibra impermeable + (semillas, fertilizantes, suelo, mejoradores, agua). agentes de retención) + telas no tejidas (automático de arriba hacia abajo). Durante la construcción, primero se limpia la pendiente, luego se colocan franjas de plantación a ciertos intervalos, se fijan en la pendiente con alambres y, finalmente, se rocía un cierto espesor de tierra que contiene fertilizante. Cubra con tela no tejida o película y retire las semillas de las plantas después de que hayan crecido en la pendiente cubierta. (Para pendientes suaves, se puede colgar una red). El proceso es simple y el costo es bajo. Sin embargo, no tiene la función de proteger la pendiente. La pendiente no puede resistir la erosión de lluvias intensas o lluvias prolongadas, ni puede resistir la sequía, y el efecto verde es pobre. El método de enverdecimiento de la fibra se refiere a un método de enverdecimiento que utiliza fibras hechas de paja vegetal triturada, fertilizantes, semillas, etc. Pegar con cola orgánica y pulverizar sobre la pendiente. Este método tiene un cierto efecto de protección de pendientes en la etapa inicial y puede resistir fuertes lluvias. La desventaja es que no resiste la sequía y el coste es elevado. El método de enverdecimiento del suelo del marco se refiere a construir primero un marco en la pendiente con un marco prefabricado o piedra u hormigón, y luego plantar plantas verdes en el suelo dentro del marco. Debido a la pequeña superficie de agua de las pendientes rocosas, generalmente no se proporcionan zanjas de drenaje dentro del marco de mortero. Para evitar que el agua de lluvia se lleve la tierra, cúbrala con una estera de paja. Este método tiene un bajo costo, un proceso simple y un buen efecto ecológico, pero tiene poco efecto protector en la pendiente y solo es adecuado para pendientes con una pendiente inferior a 30°. 2 Tecnología y fórmula de enverdecimiento y protección de taludes de concreto con vegetación 2.1 Introducción a la tecnología de enverdecimiento y protección de taludes de concreto con vegetación El concreto con vegetación es una nueva tecnología para la protección y enverdecimiento de taludes rocosos con una fórmula de concreto y una fórmula de semilla específicas. Es una tecnología integral de protección ambiental que integra mecánica de ingeniería de rocas, biología, ciencia del suelo, ciencia de fertilizantes, química de silicatos, horticultura y ecología ambiental. El hormigón de vegetación se basa en la ubicación geográfica, el ángulo de la pendiente, las propiedades de la roca y los requisitos de reverdecimiento de la pendiente para determinar la proporción de composición de cemento, suelo, humus, agente de retención de agua, aditivo de reverdecimiento del concreto (tecnología patentada de la Universidad China de las Tres Gargantas), y semillas verdes mixtas. Las semillas verdes mixtas se optimizan mezclando especies de pastos de estación fría y especies de pasto de estación cálida según las características de crecimiento biológico. El método específico de protección de pendientes de hormigón vegetal y tecnología de ecologización es: primero coloque una malla de alambre o una malla de plástico sobre el macizo rocoso y fíjela con anclajes y varillas de anclaje. Después de mezclar las materias primas del hormigón vegetal, se pulverizan sobre la pendiente rocosa utilizando equipos de pulverización de anclaje convencionales para formar hormigón vegetal con un espesor de casi 10 cm. Después de la pulverización, se cubre con una capa de tela no tejida para proteger de la luz solar e hidratar. El cemento hace que el hormigón vegetal forme una capa protectora con cierta resistencia. Después de un período de riego y mantenimiento, el césped cubrirá la superficie de la pendiente, se quitará la tela no tejida y el césped denso crecerá de forma natural. La protección de taludes de hormigón con vegetación y la tecnología de enverdecimiento pueden resolver el problema de la protección de taludes rocosos y el enverdecimiento de una vez por todas.
Por lo tanto, también nos referimos a la selección y función de los materiales utilizados en la tecnología de ingeniería ecológica como: las redes protectoras pueden estar hechas de plástico, alambre de hierro, barras de acero y otros materiales. La selección de mallas y materiales debe basarse en los requisitos de protección y. características de la pendiente. La función de la red protectora es proteger el talud junto con las varillas de anclaje, y al mismo tiempo formar el "esqueleto" del hormigón vegetal, potenciar su integridad y evitar que se caiga del talud. El material cementoso, generalmente cemento No. 425, le da cohesión a la mezcla de concreto vegetal y le da resistencia. El suelo de vegetación es franco arenoso. El suelo franco arenoso tiene buenas condiciones de agua, nutrientes, aire, calor y capacidad de coordinación, y es adecuado para el crecimiento de las plantas. El suelo franco arenoso es el cuerpo principal y el "músculo" del hormigón con vegetación. Generalmente se utiliza cascarilla de arroz y aserrín como materia orgánica, lo que también puede aumentar la fluidez de la mezcla de hormigón y facilitar la construcción. Además, después de la descomposición, también puede proporcionar a las plantas nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio, y aumentar la porosidad del hormigón vegetal. El humus se elabora a partir de la descomposición de la cáscara de arroz, el aserrín y los granos de destilería. Mejora las propiedades físicas del hormigón con vegetación (coordinando el agua, el aire, las condiciones térmicas y las propiedades químicas) y mejora sus propiedades amortiguadoras y de retención de fertilizantes. Al mismo tiempo, se introduce una gran cantidad de microorganismos en el hormigón vegetal para mejorar las propiedades físicas del hormigón vegetal (coordinando el agua, el aire, las condiciones térmicas y las propiedades químicas) y mejorar su retención de fertilizantes y sus propiedades amortiguadoras. Los fertilizantes de larga duración son fertilizantes compuestos que proporcionan efectos a largo plazo para el crecimiento de las plantas. Generalmente se utiliza urea, fertilizante biológico y fertilizante compuesto químico. Los agentes retenedores de agua absorben la humedad cuando la humedad es abundante y proporcionan humedad a las plantas cuando el clima es seco. Generalmente, se utiliza un agente retenedor de agua con un tamaño de partícula de malla 100. Los aditivos para hormigón son productos patentados de la Universidad China Three Gorges. Su función principal es crear un entorno de crecimiento para las plantas. Las semillas verdes mixtas son especies de pastos de estación fría y especies de pastos de estación cálida, que se optimizan y combinan según las características de crecimiento biológico. 2.2 Fórmula del concreto vegetal Al determinar la fórmula del concreto vegetal, se deben considerar los siguientes factores: (1) Asegurar que la mezcla tenga buena adherencia y fluidez, es decir, que sea fácil de construir. ⑵ La resistencia a la compresión ilimitada del hormigón vegetal no es inferior a 15 Kpa, es decir, puede resistir el viento y la lluvia sin caerse. (3) El hormigón vegetal tiene una densidad aparente y una porosidad apropiadas. Específicamente, la porosidad es del 50 al 65 % (relación de volumen) y la densidad aparente es de 1,3 a 1,7 g/cm3. Una estructura de este tipo es beneficiosa para el crecimiento de las plantas. (4) El hormigón vegetal tiene buenas condiciones de plantación, como un buen suministro de agua y fertilizantes, lo que puede garantizar el suministro de nutrientes de las plantas durante muchos años. El hormigón vegetal puede suministrar nutrientes durante mucho tiempo, y las plantas también pueden autoabastecerse, como hojas muertas y raíces de pasto en descomposición, bacterias que fijan nitrógeno, etc. El peso total de materiales cementantes, fitolitos, materia orgánica y humus representa aproximadamente el 80% del peso del hormigón vegetal, por lo que determinan las principales propiedades del hormigón vegetal. El cemento es un factor decisivo que afecta la resistencia y la trabajabilidad. Los experimentos muestran que cuando el contenido de cemento es superior al 10% (la relación de peso es la misma a continuación), se puede garantizar que la resistencia a la compresión libre del hormigón vegetal no será inferior a 15 Kpa. La dosis de cemento generalmente no supera el 25%. La materia orgánica y el humus se denominan colectivamente materia orgánica y su contenido tiene un gran impacto en las propiedades físicas del hormigón vegetal, es decir, resistencia, densidad aparente y porosidad, humedad y suministro de fertilizantes. Cuanto mayor sea su contenido, menor será su densidad aparente, mayor porosidad y menor resistencia. El contenido excesivo de materia orgánica hará que el hormigón vegetal tenga muy poca resistencia y una porosidad demasiado grande, lo que no favorece la retención de humedad. También reducirá la adherencia de la mezcla y aumentará la pérdida de rebote durante la construcción por aspersión. La práctica muestra que el contenido óptimo de materia orgánica es del 8 al 16%. El contenido de aditivos ecológicos del hormigón no suele superar el 2%. Demasiado contenido no conduce a la reducción de costos y muy poco contenido no puede crear el sustrato de crecimiento que necesitan las plantas. La fórmula del aditivo ecológico para concreto producida por la Universidad China Three Gorges es científica y razonable. Muchas prácticas de ingeniería han demostrado que su contenido es del 1,0 al 2,0 %, lo que puede satisfacer bien las necesidades de las plantas. 3. Aprovechar la oportunidad para la excavación y descarga de taludes de roca para reverdecimiento. La naturaleza mecánica del proceso de excavación de taludes de roca es un proceso de descarga. Especialmente para excavaciones profundas en pendientes altas, la tensión del suelo se libera en gran medida, el volumen de descarga es grande y el rango de descarga es amplio. Con la descarga, aparecen grietas de descarga y deformaciones de descarga en la pendiente. La deformación horizontal de descarga de algunos taludes de excavación alcanza el nivel del metro y no se puede ignorar. Con base en la teoría de la mecánica de rocas, se determinan el método y el momento de la protección del talud, y se establecen puntos de observación de desplazamiento en el talud de la excavación para observar la tendencia de deformación del talud y proporcionar una base para determinar el momento apropiado para el soporte del talud y verdeado. Además, el proceso de excavación de los taludes rocosos modifica o destruye los sistemas naturales originales de circulación de agua y gas subterráneo. Esta situación se agravará a medida que aumente el tiempo de exposición de las rocas expuestas al viento. Por lo tanto, la excavación, el soporte y el enverdecimiento son cruciales para la calidad de la protección y el efecto de enverdecimiento de los taludes rocosos. 4 Práctica de ingeniería El método de enverdecimiento del hormigón vegetal tiene las ventajas de un buen rendimiento protector, un excelente efecto de enverdecimiento y un amplio rango de aplicación. Hemos adoptado este método en muchos proyectos, como el talud de roca del Proyecto Shuibuya (15000 m?, pendiente 73), el talud de roca del Proyecto de las Tres Gargantas (10000 m?, pendiente 75°), el talud de roca de la Pendiente de la Central Eléctrica de Gaobazhou (12000m? Desnivel 80), etc. Tomando como ejemplo el proyecto de reverdecimiento de pendientes altas de roca de la central eléctrica de Gaobazhou, se introduce la aplicación del método de reverdecimiento de hormigón vegetal en pendientes rocosas. 4.1 Panorama geológico y climático La alta pendiente rocosa de la central eléctrica de Gaobazhou está ubicada en la sección desde el margen derecho de la presa hasta la sección aguas abajo de Wangjiachong, paralela al canal aguas abajo y cerca del elevador de barcos. ¿La parte inferior de la pendiente es de 200 m, el punto más alto de la pendiente es de 80 m, el ángulo de inclinación es de 70-80 °, la dirección de la pendiente es de 40 ° y el área es de 12000 m? Su seguridad y estabilidad están directamente relacionadas con la seguridad de vías navegables y presas. Las formaciones rocosas expuestas en esta sección de pendiente son el primer miembro de la Formación Heishigou del Cámbrico Medio. La litología es de capas de espesor medio de dolomita microcristalina arcillosa, piedra caliza intercalada con capas delgadas y capas extremadamente delgadas de dolomita microcristalina arcillosa y microcristalina arenosa. Dolomita, pequeña cantidad de caliza oolítica y roca silícea.
El karst no está desarrollado y es una capa relativamente impermeable. El rumbo de los estratos es de aproximadamente 290°, el ángulo de buzamiento es SW (inclinado aguas arriba de la margen derecha) y el ángulo de buzamiento es de aproximadamente 40°. Existe una falla en medio del talud, con tendencia SN, inclinada NW, con un ángulo de inclinación de 80°, y está rellena de calcita y brecha cementada con calcita. Se desarrollan grietas estructurales en el lecho de roca en la margen derecha de la presa, con una tendencia de 23-32°, inclinándose principalmente hacia el NO, ángulo de inclinación de 50-90°, ancho de 3-8 m, ancho máximo de 40 m, largo de 10-30 m-30 m, varios metros. , todo relleno de calcita. Buena cementación. Las fracturas estructurales son todas fracturas por tracción de alto ángulo de buzamiento, con intervalos de desarrollo de 0,4 a 1,5 m, densidad lineal de 5 a 8 líneas/m, densidad lineal máxima de 3,2% a 5% y tasa de fractura superficial de 9,94%. Gaobazhou tiene un clima subtropical, con una precipitación media anual de 1200 mm, la temperatura media más alta en julio es de 28,8 °C y la temperatura media mensual más baja en octubre es de 65438+3,0 °C. Las condiciones climáticas extremas son: temperatura extremadamente baja -9,8°C, temperatura extremadamente alta 42,0°C y precipitación máxima diaria de 300 mm. 4.2 Selección de métodos de enverdecimiento De acuerdo con el método de clasificación de taludes anterior, investigar las condiciones geológicas del talud. La alta pendiente rocosa de la central eléctrica de Gaobazhou es una pendiente estable, seca y quebrada. La roca circundante es débilmente alcalina y es piedra caliza arcillosa y dolomita parcialmente blanda. Aunque no se producirán deslizamientos de tierra a gran escala en la pendiente, es posible que se formen piedras rodantes localmente debido a la erosión. Considerando la seguridad del canal y la presa, se debe proteger el talud. Al mismo tiempo, la central eléctrica de Gaobazhou tiene valor turístico debido a su elegante entorno. Por lo tanto, es necesario reverdecer las pistas. En base a los factores anteriores, se selecciona el método de reverdecimiento de la vegetación concreta. 4.3 Construcción de hormigón vegetal en invierno. Primero limpie la pendiente, retire los escombros y use un taladro neumático de mano para perforar agujeros en la pendiente. El espacio entre los orificios es 800 × 800, la profundidad del orificio es 500 y el diámetro del orificio es φ 18. Inserte la barra de acero con una profundidad de 700 y φ 12, y use una máquina de lechada para inyectar una lechada de cemento de expansión 1:1 para fijar el anclaje. Fije la malla de alambre φ 6 en la varilla de anclaje con un espacio de 50 × 50. Mezcle completamente cemento 425#, tierra vegetal, humus, fertilizante de larga duración, agente retenedor de agua y aditivo ecológico para concreto de acuerdo con la proporción en peso de 12%:74%:12%:12%:1%:1% para formar concreto vegetal. materia seca.
El aditivo ecológico para hormigón es un producto patentado producido por la Universidad China Three Gorges. La semilla de pasto es una mezcla de raíz de yema de perro, pasto que ahorra agua y Leymus chinensis. La proporción de peso es 20%: 60%: 20% y la dosis es de 0,05 kg por metro cuadrado. La materia orgánica y el humus son granos de destilería, aserrín, cascarilla de arroz y sus productos, y el suelo de plantación es franco arenoso seco. El hormigón vegetal se proyecta en dos capas utilizando equipos de proyección de hormigón. El espesor de la capa base es 90 y el espesor de la capa superficial es 10. Agregue semillas de pasto cuando rocíe sobre la superficie y cubra con una película plástica después de rociar. Rociar con agua durante un mes y retirar el film plástico cuando el talud esté cubierto de césped. Maquinaria de construcción y, 12m? ¿Compresor de aire, 5 m? /h máquina de proyección de hormigón, 0,35 m? Mezclador, volquete de 5t. 4.4 Evaluación del efecto ecológico: Seis días después de la fumigación de la construcción en la alta pendiente rocosa de la central eléctrica de Gaobazhou, las semillas de pasto brotaron y atravesaron el suelo. Después de un mes, el pasto cubría el 80% de la pendiente y el pasto crecía felizmente. Dos meses después, la hierba era densa y exuberante, cubriendo el 65.438+000% de la pendiente. Después de sufrir varias lluvias intensas en primavera y 20 días consecutivos de lluvias ciruelas en abril y mayo, no se cayó ningún hormigón vegetal de la pendiente, cumpliendo los requisitos de protección y reverdecimiento de pendientes. Conclusión El enverdecimiento de pendientes rocosas es un tema emergente que involucra la mecánica de rocas, la biología, la ciencia del suelo, la ciencia de los fertilizantes, la química de los silicatos, la horticultura, la ecología ambiental y otras disciplinas. Este tema acaba de comenzar en China y actualmente hay muy pocos investigadores dedicados a él. Aunque hemos participado en muchas prácticas de ingeniería y hemos adquirido cierta experiencia, aún se necesita más investigación cuantitativa. Los temas de investigación futuros son: (1) Estudio de costos de diferentes métodos de enverdecimiento; selección de plantas de enverdecimiento; establecimiento y restauración de ecosistemas de pendientes; determinación de la mejor proporción de mezcla de métodos de enverdecimiento de vegetación en diferentes pendientes y condiciones climáticas; la trabajabilidad de la mezcla, las propiedades físicas, químicas y biológicas del hormigón vegetal, las propiedades de agua y fertilizantes del hormigón vegetal, etc.) Creemos que después de una investigación y práctica profundas, habrá más avances en la tecnología.
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