碳纤维索道技术在浅山丘陵区原生态大苗开发利用上的应用

狄海霞 严小军 汪云

（平顶山市园林科学研究所 河南平顶山 467000）

碳纤维索道技术在浅山丘陵区原生态大苗开发利用上的应用

狄海霞 严小军 汪云

（平顶山市园林科学研究所 河南平顶山 467000）

城市化进程的快速推移，使得城市园林绿化工程的重要性日趋凸显。在城市园林工程施工中，苗木的重要性不言而喻。然而受到多种因素的影响，我国的苗木施工还存在这样那样的问题，严重影响到园林绿化工程最终的质量水平。因此本文在简要概述我国苗木生产现状的基础上，提出了碳纤维索道技术在苗木开发中的应用，仅供参考。

碳纤维索道技术；浅山区陵区；原生态大苗；开发利用；应用

1 苗木生产、园林工程施工现状

1.1 园林施工现状

近几十年来，我国的城市化进程不断加快，城市园林绿化作为改善城市生态环境，实现城市可持续发展的重要因素，越来越受重视；随着经济的不断发展，要求城市的绿化水平也要不断进步，要求工程竣工后，马上投入运行，园林景观完工后能立刻见到效果，绿化施工不可能都赶到春季竣工，绿化工程反季节施工较多，要求全冠或半冠精品大苗。

1.2 我国苗木生产现状

随着国家对生态环境建设的高度重视和农业产业结构的调整，苗木花卉生产的经营主体有国有、集体、个体共同参与，各地苗木种植面积均在快速增长，且社会参与苗木生产的比例不断提高，非公有制苗圃已经成为绿化苗木产业主体。目前苗木花卉市场的竞争已演化为规模和技术的竞争，苗木花卉生产领域虽已出现了几个资产上亿、规模上万亩的大型私营园林苗木花卉生产企业；工程施工中常用的大苗，培养周期长，占地面积大，苗木个体经营户一般不专门经营，现有苗圃储备的大规格苗木，大多是移植苗，截干或截冠苗，这些大苗一般来自浅山丘陵山区产地，常用方法是用挖掘机上山，这样势必对大树周边环境造成一定破坏，由于各地政府加强对当地生态保护，如何开发利用当地大树资源，又对当地生态环境影响最少，是今后大苗开发的发展方向。

2 解决苗木生产、园林工程施工问题有效途径

（1）解决苗木生产、园林工程施工问题有效途径，就是提高机械化施工水平。在苗木生产、园林工程施工和绿化养护项目中，生产经营活动主要依靠大量劳动力的使用，具有劳动密集型的特征，传统的手工操作、车拉马耕的小农园林经营和管理方式已经不复存在，取而代之的是需要具有操作能力、管理能力、观察能力和解决问题能力的专业高等技术应用人才，并配之以现代工程的技术管理体系。

（2）配套专用机具如能满足各类立地条件的大中小型挖树机、挖坑机，能满足各种运输条件的运树机，能方便苗圃林内使用的小型吊装机，能满足各类管线埋设施工的专用挖沟机，能满足低山丘陵地区野生苗木资源永续利用合理开发的简易索道等等。

（3）苗木产区应组建专业施工队伍，专业挖运、装车、栽植和养护一条龙服务体系，可降低苗木起挖、吊运成本，保证苗木质量和成活率，满足工程施工要求。

3 碳纤维技术在苗木生产、园林工程施工机械设计中应用的可行性

3.1 碳纤维基本概念

碳纤维是有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，具有碳材料的固有特性，又具纺织纤维的柔软可加工性，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，它的比重不到钢的1/4，质量比金属铝轻，碳纤维树脂复合材料抗拉强度是钢的7～9倍，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属，具有突出的耐热性能，还具有良好的耐低温性能，不存在生锈的问题。

3.2 碳纤维应用领域

碳纤维按产品初期主要应用于国防军工和高技术，像飞机、导弹、火箭、卫星，后应用于体育休闲用品如钓鱼杆、球杆球拍、站相机架等，目前碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等，碳纤维复合材料具备不可替代的优势，具有广泛的应用前景，碳纤维运用在日常用品，像音响、浴霸、取暖器等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品也可以看到碳纤维的身影。

3.3 碳纤维技术在苗木生产、园林工程施工机械设计中应用的可行性

随着中国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持对象，利用自主技术研制的碳纤维产品已经达到国际同类产品水平，10多年来，我国碳纤维行业在关键技术、装备、产业化生产及下游应用等方面均取得重大进展，千吨级工业化装置陆续建成并投产，初步建立了从原丝、碳纤维到复合材料及制品全产业链，实现了从无到有的转变。碳纤维成本从每公斤几千降到200元以内，一般产业开展对碳纤维材料的应用研究将成为可能，未来十几年内碳纤维技术在苗木生产和园林工程施工机具改进和应用，将会得到突飞猛进的发展，单人可操作的移动吊架，简易架空碳纤维索道将成为可能。

4 简易碳纤维架空索道设计

4.1 设计目的

我国是一个多山的国家，山区幅员辽阔，资源丰富，但目前山区又比较贫穷落后，如何尽快振兴山区经济，使山区人民早日结束贫困、落后的局面，逐步走上富裕之路，这是党和政府十分关心的问题，也是科技工作需要在实践中回答的问题。发展山区经济，很大程度上取决于山区资源合理开发利用，我国山区面积占全国总面积的2/3以上，广大山区的地上部分生长着茂密的森林，有丰富的种类繁多的动植物资源，山区河流切割较深，交通不便，索道是山区植物资源开发利用的必备工具，但由于传统索道技术使用的钢绞线自重大，固定架设设难度大，费用高，很难大范围内使用，碳纤维技术从根本上上解决了索道施工难这一问题，碳纤维索道为山区植物资源的合理开发利用提供可能。

4.2 碳纤维索道设计方案

碳纤维绳索，柔软性强，使用运输方便，易于打结，具有纤维的可编性，又具有良好的拉伸疲劳性，不生锈、耐腐蚀，与同直径的钢丝、钢绞线相比，重量不足钢丝绳的1/4，具有高于钢丝绳的拉伸模量和7～9倍的拉伸强度。碳纤维绳300kg/mm2，直径1cm的碳纤维绳抗拉强度应大于22t，常规大树移植总重一般不超过5t，现在厂家生产的碳纤维绳规格最大直径1cm，按直径1cm定制碳纤维复合绳，完全能满足碳纤维索道假设需要。

4.3 碳纤维滑轮组设计

配套碳纤维索道所使用的滑轮及滑轮组也应用碳纤维复合材料制成。

（1）在锁定的目标树木的上方，选定锚固大树和运输通道，将碳纤维复合绳在缠绕在锚固大树上2～3圈，并打结；在另一端适当位置固定紧绳器，把碳纤维复合绳的另一端在下方锚固大树缠紧打结固定，用紧绳器把碳纤维复合绳张紧，可建成临时索道。

（2）根据目标树种的大小，选用合适的滑轮组，固定在索道上，用两点法将目标树用滑轮组吊起，两端加方向绳子控制树木走向，控制放滑速度，将目标树滑吊到路边装车。

（3）如果路线长，索道可交叉架设，分段吊运到路边装车。

（4）索道架设高度，根据现场实际灵活多变，可高吊，也可低挂，只要能绕过障碍即可。

4.4 碳纤维索道施工

（1）在锁定的目标树木的上方，选定锚固大树和运输通道，将碳纤维复合绳在缠绕在锚固大树上2～3圈，并打结；在另一端适当位置固定紧绳器，把碳纤维复合绳的另一端在下方锚固大树缠紧打结固定，用紧绳器把碳纤维复合绳张紧，可建成临时索道。

（2）根据目标树种的大小，选用合适的滑轮组，固定在索道上，用两点法将目标树用滑轮组吊起，两端加方向绳子控制树木走向，控制放滑速度，将目标树滑吊到路边装车。

（3）如果路线长，索道可交叉架设，分段吊运到路边装车。

（4）索道架设高度，根据现场实际灵活多变，可高吊，也可低挂，只要能绕过障碍即可。

TU986

A

1005-7897（2017）18-0157-02

2017-9-12