CN101554105B - 土壤原状搬迁、复原方法及原状土方固定模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤原状搬迁、复原方法及原状土方的固定模具。其方法步骤为：把土壤割锯成若干个规则的土方，以固定模具固定后，起吊并平稳地运至搬迁地，在承接基垦中以相应的顺序进行无缝拼接，再泥浆浇灌对接后的土壤边际，促使对接边际快速融合；本发明方法所用的一种原状土方固定模具包括围罩体、活动对接于围罩体底端的切割底板及使围罩体与底板紧固连接的紧固构件，在围罩体上端边沿内侧设置有起吊钩鼻。本发明方法能有效的维护土壤原状性，对土壤结构扰动较小，最大程度的保留搬迁土壤的理化性质和生物学性质，使土壤信息得以延续。实施搬迁不受时间限制，可以在作物生长的任何时期进行，不影响试验的整体进程，且搬迁效率较高，成本较低。

Description

土壤原状搬迁、复原方法及原状土方固定模具

技术领域

本发明涉及一种土壤原状搬迁、复原方法及原状土方的固定模具。

背景技术

当前许多农业科技工作者常常遇到这样的困扰，以前是农业试验地设置的绝佳区域，然而随着城市化进程的快速推进(城市区域扩展、道路交通占用、人文环境等)、环境气候的变迁，这些绝佳的区域却显得那么“不合适宜”了，对于一般的农业试验来说，另“择良地而栖之”，还算不上什么难事儿，而对于那些长期的、具有连续性的农业试验来说，迁址与否都是左右为难的事儿。比如土壤长期肥力试验，由于试验区土壤各个处理小区连续多年年的施肥量、施肥种类的不同，使得各处理区域内的土壤养分、土壤结构、土壤颜色、土壤动物、微生物和植物群落产生了不同的变化和演进，如果轻易的舍去这类的试验地，就是舍去多年培育起来的弥足珍贵的土壤信息，将造成无法估量的损失。对于这类试验地而言，进行土壤搬迁不失为解决问题的一条途径。

目前土壤搬迁移位常用方法是分层搬迁，分层搬迁又分为分层混合搬迁法、分层切块搬迁法。分层混合搬迁法，即将原来土壤划分为不同的层次，用机械或人工挖掘、装车、运输、回填、镇压一系列过程，完成土壤搬迁和移位；分层切块搬迁法，即原来土壤按照一定深度分层，每层原状切块，经过装箱、运输、归位等一系列过程。但采用对土壤搅拌性很强的分层搬迁，一是造成每层土体之间混乱，原有的土壤孔隙度被破坏，土层归位时很难恢复到原来的土壤紧实度。而土壤结构一旦被极大扰动，不仅导致土壤理化性质的改变，还会对土壤生物学性质产生更大的影响。因此，人们迫切需要一种能最大程度地保存、延续试验信息的土壤搬迁方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够维护土壤原状性，对土壤结构扰动小的土壤搬迁方法，并公开了搬迁过程中所用到的一种实用的原状土方固定模具。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种土壤原状搬迁、复原方法，包括以下步骤，

(1)开挖承接基坑在土壤承接地开挖出与欲搬迁土壤体积和形状相适应的承接基坑；

(2)割锯土壤在欲搬迁土壤的适当区域开挖出工作面，再按照一定顺序将土壤割锯成直立的三棱土柱或四棱土柱；

(3)固定土方体从割锯成型的土柱的正上方垂直向下嵌入与该土柱形状和体积相匹配的围罩体，该围罩体的厚度与割据开的土壤缝隙相适应，并用液压推进装置或推土机从土柱基部平直推入与围罩体下端相契合的切割底板，将土柱截成可搬运的原状土方，用铲车或牵引装置将平推到位的切割底板与围罩体内的原状土方整体移出原来的位置后，再紧固连接切割底板与围罩体，即完成原状土方的固定；

(4)起吊、转运将固定好的原状土方起吊至平板车上，匀速运至搬迁地，且时速≤30km/小时；

(5)归位拼接将运到的原状土方起吊至承接基坑中，按相应的顺序码放后，解除围罩体与底板之间的紧固连接，进行土方之间的无缝对接；

(6)融合土方对接边际土壤搬迁完毕后，先用搬迁区域的下层土制成泥浆，浇灌对应区域的土方对接边际数次，每次浇灌后，等泥浆阴干后再进行下次灌浆，至耕层以下的缝隙被阴干的下层泥土填满为止，再用该区域上层土壤制成泥浆，浇灌耕层缝隙数次，每次浇灌后，使泥浆阴干后再进行下次灌浆，至耕层缝隙被阴干的耕层土壤填满为止，然后大面积深耕、平整土壤，再以小水漫灌(每亩灌水量40～50方)搬迁后的土壤，促其对接边际融合。

在所述步骤(6)，还包括植被种植复原步骤：再次耕作、平整搬迁后的土壤，按季播种2～3季作物，并进行正常的田间管理，以农耕措施及作物根系的生长发育来促进土壤性状的复原。

在所述步骤(2)中，土壤割锯的缝隙宽度≤4cm。

在所述步骤(3)中所截成的原状土方为正方体状，或为长方体状，或为三棱柱状，或四棱柱状，其边长、高均在80～120cm之间。

在所述步骤(5)中，所述无缝对接的步骤为：先吊装并放置好一个原状土方，解除围罩体与底板之间的紧固连接，平稳地抽出底板，再吊装并放置好另外一个原状土方，两个相邻排放，再把里面的土方的模具吊起取走，并同时平稳地抽取外侧土方下的底板，利用作用力与反作用力原理，底板向外抽出同时向里推动里面相邻的土方，带动里面裸体土方向里移动，土方间的缝隙逐渐缩小，用推扳机推动外侧模具向里运动，实现土方间无缝对接，依次类推，实现每个小区间的土方无缝对接和归位。

在整个搬迁过程中，注意使土壤湿度保持在一定的范围内，以降低土体破碎或开裂的几率；同时也应注意天气变化，防止雨水冲淋土方的剖切面。

一种原状土方固定模具，包括与原状土柱相适应的围罩体、切割底板及紧固机构，所述切割底板活动对接于围罩体底端后，以所述紧固机构固定连接，所述围罩体上端边沿内侧设置有起吊钩鼻。

在所述围罩体上端还设置有遮挡围栏或遮挡裙边。

所述围罩体内侧设有光滑不锈钢衬板。

至少在围罩体内两个相对面之间设有防止箱体变形的加固筋。

在所述切割底板的一侧边上设置有卡槽，在围罩体底端侧边外沿上设有与所述卡槽相匹配的导轨，通过两者的契合滑动、卡位即完成切割底板与箱式围罩体的活动对接。

本发明具有积极有益的效果：

1.本发明方法能最大程度的维护土壤原状性，对土壤结构扰动较小，可最大程度的保留搬迁土壤的理化性质和生物学性质，使各种珍贵的土壤信息得以延续。

2.实施搬迁不受时间限制，可以在作物生长的任何时期进行，不中断试验的整体进程。操作人员在操作面上操作，不会对土体生长上的作物造成破坏，该方法不会影响作物的生长，能使试验得以延续。

3.本发明方法中，用土壤切割锯切割土方，土壤边际损失较小于，切割过程中产生的土壤被送到土体外面，搬迁土方切面平整，缝隙垂直，对土体无挤压和破坏，最大程度保持土方的原状性。

4.搬迁效率高，搬迁成本较低，本发明方法实施时，可以采用流水作业，施工人员分工后各司其责。例如，可分设若干个施工小组进行轮流作业，土方搬迁部分每组需要10～13人，归位拼接每小组需要10人，两部分结合每小时可以完成4～5个原状土方的搬迁，每天工作10小时，至少可以完成50块土方的搬迁。

说明书附图

图1为一种原状土方固定模具的立体结构示意图；

图2为图1中所示固定模具各部分结合在一起的立体示意图。

具体实施方式

实施例1创建于1988年的“农业部郑州潮土生态环境重点野外科学观测试验站”，为全国“土壤肥力基地网”中七个基地之一，也是黄淮海地区唯一的潮土土壤肥力长期定位监测基地。但随着城市的快速扩张，该试验基地已身处闹市之中，由于受到城市孤岛环境气候及人文因素的影响，迫不得已进行了选址搬迁，采用的方法步骤如下：

(1)开挖承接基坑在土壤承接地-郑州市近郊的河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地开挖出与欲搬迁土壤体积和形状均相适应的承接基坑；

(2)割锯土壤在欲搬迁土壤的适当区域开挖出一个适当大小的工作面(10m×15m)，作为机械设备操作的空间，然后在需要搬迁的土壤区域的边缘处整理出一个大小适当的互成直角的两个竖直平面，再按照一定顺序用土壤切割锯将土壤割锯成若干个直立的正四棱土柱，土壤割锯的深度稍大于100cm，锯开的缝隙宽度小于3cm，以便尽可能地减少土壤边际损失；

(3)固定土方体将箱式围罩体4(参见图1，下同)用起重机或铲车送到已经切割成型的四棱柱正上方，掌握好方向，向下垂直嵌入与直四棱柱相匹配的箱式围罩体4，直至制定深度(100cm)，并用液压推进装置从土柱基部(深100cm处)平直推入与箱式围罩体4下端相契合的切割底板8，切断正四棱土柱，将其截成正方体状的原状土方(100cm×100cm×100cm，一般情况下，每个土方的重量在2.2～2.5吨之间)，先以紧绳器10(市场上有销售)从靠外的侧面紧固切割底板8与箱式围罩体4，再用铲车或牵引装置将切割底板8与箱式围罩体4内的原状土方整体移出原来的位置后，并从其余侧面以紧绳器10紧固连接箱式围罩体与切割底板(参见图2)，即完成原状土方的固定；

(4)起吊、转运将固定好的原状土方平稳地起吊至平板车上(车上事先铺设上木质衬板，以减少震动，防止土方破碎)，匀速运至搬迁地，时速控制在25～30km/小时；

(5)归位拼接将运到的原状土方起吊至承接基坑中，按相应的顺序码放，先吊装并放置好一个原状土方，解除箱式围罩体4与底板8之间的紧固连接(即松开紧绳器10)，平稳地抽出底板8，再吊装并放置好另外一个原状土方，两个相邻排放，再把里面的土方的箱式围罩体吊起取走，并同时平稳地抽取外侧土方下的底板8，利用作用力与反作用力原理，向外抽出底板的同时向里推动内侧相邻的土方，带动内侧的裸体土方向里移动，原状土方间的缝隙逐渐缩小，用液压推进装置推动外侧带模具的原状土方向里运动，实现土方间无缝对接，依次类推，实现每个小区间的原状土方间的无缝对接和归位。

(6)融合土方对接边际土壤搬迁完毕后，先用搬迁区域的下层土制成泥浆，浇灌对应区域的土方对接边际数次，每次浇灌后，使泥浆阴干后再进行下次灌浆，至耕层以下的缝隙被阴干的下层泥土填满为止，再用该区域上层土壤制成泥浆，浇灌耕层缝隙数次，每次浇灌后，使泥浆阴干后再进行下次灌浆，至耕层缝隙被阴干的耕层土壤填满为止，然后大面积深耕、平整土壤，再以小水漫灌(每亩灌水量约为45方)搬迁后的土壤，促其对接边际融合。

(7)植被种植复原再次耕作、平整搬迁后的土壤，按季播种两季季作物(如小麦-夏玉米连作)，并进行正常的田间管理，以农耕措施及作物根系的生长发育促进土壤性状的复原。

一种固定上述原状土方的固定模具，参见图1、图2，其包括箱式围罩体4、切割底板8及紧绳器10，箱式围罩体4由四块大小相同(长120cm，宽100cm，厚6～8mm)的长方形钢板焊接而成，其中一侧面下边焊接一个直径1cm的钢筋导轨5，在箱式围罩体4内侧设有光滑的不锈衬里，在箱式围罩体4两个相对面之间设有两个防止箱体变形的加固筋2；切割底板8由长130cm、宽110cm、厚度为8～10mm(太薄容易变形，太厚插板时阻力太大，插板困难)长方形不锈钢板制成，其中一长边设有与上述导轨5相匹配的卡槽6，该卡槽6与上述导轨5契合滑动、卡位即完成切割底板8与箱式围罩体4的活动对接；与该长边相邻的一边设置为与液压推进装置/液压抽板装置平直耦合的卡接边9，该卡接边9上设有固定销插孔7；在箱式围罩体4上端四面内侧边沿焊接有半圆环状的起吊钩鼻3；在箱式围罩体4上端还设置有遮挡围栏1，用于保护搬迁土壤上种植的农作物，遮挡围栏的高度可根据搬迁时农作物的高度来调节设置；在箱式围罩体4两个相邻的侧面内设有活动衬板，在去除土方外的箱式围罩体4时，该活动衬板暂时留置于土方中，防止土方边角破碎、脱落，直至土方的侧面被相邻的土方遮挡后，再依次抽去该活动衬板。

实施例2一种土壤原状搬迁、复原方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(2)中，土壤割锯的深度为120cm；在步骤(3)中，将直四棱土柱截成长方体状(100cm×80cm×120cm)；不包括植被种植复原步骤。所用固定模具的结构形式与实施例1相同，其体积尺寸与本例中的土方相适应。

实施例3一种土壤原状搬迁、复原方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(2)中，将土壤割锯成直立的正三棱土柱；在步骤(3)中，将土柱截成正三棱柱状(底面边长120cm、高100cm)。所用固定模具的围罩体为与正三棱柱相匹配的三棱柱状，切割底板为正三角形，其余的与实施例1中的固定模具基本相同，其体积尺寸与本例中的土方相适应。

实施例4一种土壤原状搬迁、复原方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：在步骤(2)中，将土壤割锯成直立的四棱土柱，其横截面呈等腰梯形；在步骤(3)中，将土柱截成横截面为等腰梯形的四棱柱状(底面梯形上边长90cm、下边长110cm、高100cm，棱柱高100cm)。所用固定模具的围罩体为与上述四棱柱相匹配的四棱箱体状，切割底板为等腰梯形，其余的与实施例1中的固定模具基本相同，其体积尺寸与本例中的土方相适应。

Claims (5)

1.一种土壤原状搬迁、复原方法，包括以下步骤：

(1)开挖承接基坑在土壤承接地开挖出与欲搬迁土壤体积和形状相适应的承接基坑；

(2)割锯土壤在欲搬迁土壤的适当区域开挖出工作面，再按照一定顺序将土壤割锯成直立的三棱土柱或四棱土柱；

(3)固定土方从割锯成型的土柱的正上方垂直向下嵌入与该土柱形状和体积相匹配的围罩体，该围罩体的厚度与割据开的土壤缝隙相适应，并用液压推进装置或推土机从土柱基部平直推入与围罩体下端相契合的切割底板，将土柱截成可搬运的原状土方，用铲车或牵引装置将平推到位的切割底板与围罩体内的原状土方整体移出原来的位置后，再紧固连接切割底板与围罩体，即完成原状土方的固定；

(4)起吊、转运将固定好的原状土方起吊至平板车上，匀速运至搬迁地，且时速≤30km/小时；

(5)归位拼接将运到的原状土方起吊至承接基坑中，按相应的顺序码放后，解除围罩体与切割底板之间的紧固连接，进行原状土方之间的无缝对接；

(6)融合对接边际土壤搬迁完毕后，先用搬迁区域的下层土制成泥浆，浇灌对应区域的土方对接边际数次，至耕层以下的缝隙被下层土壤填满为止，再用该区域上层土壤制成泥浆，浇灌耕层缝隙数次，至耕层缝隙被相应的耕层土壤填满为止，然后大面积深耕、平整土壤，再以小水漫灌搬迁后的土壤，促其对接边际融合。

2.根据权利要求1所述的土壤原状搬迁、复原方法，其特征在于，在所述步骤(6)之后，还包括植被种植复原步骤：再次耕作、平整搬迁后的土壤，按季播种2～3季作物，并进行正常的田间管理，以农耕措施及作物根系的生长发育来进一步促进土壤性状的复原。 

3.根据权利要求1或2所述的土壤原状搬迁、复原方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，土壤割锯开的缝隙宽度≤4cm。

4.根据权利要求3所述的土壤原状搬迁、复原方法，其特征在于，在所述步骤(3)中所截成的原状土方为正方体状，或为长方体状，或为三棱柱状，或四棱柱状。

5.根据权利要求4所述的土壤原状搬迁、复原方法，其特征在于，在所述步骤(2)中将土壤割据成直四棱土柱；在所述步骤(3)中将割锯成型的原状土柱截成正方体或长方体；在所述步骤(5)中，所述无缝对接的步骤为：先吊装并放置好一个原状土方，平稳地抽出底板，再吊装并放置好另外一个原状土方，两个相邻排放，再把内侧原状土方的围罩体吊起取走，并同时平稳地抽取外侧原状土方下的底板，向外抽出底板同时向里推动内侧相邻的土方，带动里面裸体土方向里移动，土方间的缝隙逐渐缩小，推动外侧带固定模具的土方向里运动，实现土方间无缝对接，依次类推，实现每个小区间的土方无缝对接和归位。 

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