高鐵和高速建設(shè)項(xiàng)目的隧道施工中不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的洞渣。在可行性前提下，利用隧道洞渣進(jìn)行碎石加工，并應(yīng)用于混凝土中，驗(yàn)證自加工碎石進(jìn)行混凝土拌制的可行性，并對(duì)項(xiàng)目混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化。

通過實(shí)際案例可以了解，合理利用隧道洞渣制備砂石可以有效緩解項(xiàng)目面臨的地材資源匱乏、運(yùn)輸成本高以及自然生態(tài)等問題。

1.工程簡(jiǎn)介

濟(jì)陽高速一部分位于河南省濟(jì)源市王屋鎮(zhèn)，工程主要以橋隧為主，隧道2座(焦樹坪隧道和太行隧道)，全長(zhǎng)6176m(單洞)，占路線總長(zhǎng)的85.5％，大橋2座(焦樹坪大橋和營(yíng)盤河大橋)，全長(zhǎng)991m(單線)，占路線總長(zhǎng)13.7％，橋隧比合計(jì)99.2％。

橋梁、隧道工程設(shè)計(jì)混凝土規(guī)格為C15、C20、C25、C30、C40和C50共6種，工程量合計(jì)約1.35x10?m??；炷辽a(chǎn)數(shù)量較大，對(duì)砂、石料需求量較大。

2.自加工碎石背景

項(xiàng)目工點(diǎn)位于太行山南麓，施工便道經(jīng)過區(qū)域地形復(fù)雜，跨越高山河谷，沿線地形起伏較大，山勢(shì)陡峻，溝谷深切，大型運(yùn)輸車輛通行難度較大，增加了原材料的運(yùn)輸成本。

濟(jì)源周邊石料場(chǎng)受環(huán)保治理影響，多數(shù)已關(guān)停，造成市場(chǎng)碎石嚴(yán)重緊張，料源難求。設(shè)計(jì)棄渣場(chǎng)位于二級(jí)保護(hù)林區(qū)，征地受限且棄渣容量有限，不能滿足項(xiàng)目棄渣總方量需求，遠(yuǎn)運(yùn)棄渣又增加了項(xiàng)目的成本。

項(xiàng)目工點(diǎn)位于深山溝谷區(qū)，可利用空間狹小，拌和站儲(chǔ)料場(chǎng)容量有限，無法通過備料來降低雨雪天氣造成的料源不足的影響，對(duì)項(xiàng)目成本管控不利。

由于項(xiàng)目規(guī)劃、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、招標(biāo)預(yù)算等均早在2013年就完成，所選用的材料價(jià)格也是2013年期間的材料市場(chǎng)價(jià)，因此，對(duì)項(xiàng)目成本管控方面極為不利。

因此，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，通過將隧道洞渣作為母材進(jìn)行驗(yàn)證，并完成混凝土配合比驗(yàn)證試驗(yàn)，確定了隧道洞渣再利用的方案，從根本上解決砂石的原材料問題，不僅能滿足施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全及環(huán)保的要求，還能節(jié)約施工成本，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目扭虧，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。

3.碎石加工場(chǎng)建設(shè)

通過對(duì)碎石加工設(shè)備的考察和對(duì)比，結(jié)合施工需要，在設(shè)計(jì)規(guī)劃的棄渣場(chǎng)地中安裝碎石加工設(shè)備，該場(chǎng)區(qū)占地800㎡，加工場(chǎng)布置如圖1所示，產(chǎn)能為100t/h，有給料設(shè)備、顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、分層振動(dòng)篩、清洗等設(shè)備(見表1)，針對(duì)容易產(chǎn)生揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境造成粉塵污染的情況，采用霧化抑塵方式控制粉塵，整條生產(chǎn)線滿足環(huán)保要求。
 

圖1 碎石加工場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖

表1 碎石加工場(chǎng)主要設(shè)備

由于碎石加工過程會(huì)產(chǎn)生噪聲和粉塵，對(duì)環(huán)境存在污染風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目采用搭設(shè)彩鋼大棚+霧炮機(jī)進(jìn)行降噪和除塵，如圖2所示，不僅滿足環(huán)保要求又能保證成品料在存儲(chǔ)過程中不受雨雪天氣的影響，從而保證成品料的含水量穩(wěn)定和不受外界條件污染。
 

圖2 彩鋼大棚和霧炮除塵

4.混凝土配合比設(shè)計(jì)

利用隧道洞渣自加工碎石進(jìn)行混凝土不同標(biāo)號(hào)配合比設(shè)計(jì)，并與外購(gòu)高品質(zhì)碎石的配合比數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得出，以上標(biāo)號(hào)混凝土配合比各項(xiàng)指標(biāo)與原配比中指標(biāo)穩(wěn)合度高甚至個(gè)別強(qiáng)度數(shù)值超過原配合比重?cái)?shù)值，通過試驗(yàn)檢測(cè)出結(jié)論，利用隧道洞渣進(jìn)行碎石加工，從原材料指標(biāo)到對(duì)應(yīng)配合比數(shù)據(jù)均無明顯差異，可以用于實(shí)體混凝土工程施工。

5.實(shí)體應(yīng)用

碎石加工后及時(shí)完成配合試驗(yàn)，并申報(bào)監(jiān)理中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配比驗(yàn)證試驗(yàn)，指標(biāo)合格后簽發(fā)了配合比批復(fù)報(bào)告并開始批量生產(chǎn)。在用于實(shí)際工程后分別按7d，28d進(jìn)行回彈強(qiáng)度檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采集的回彈程度和室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件均滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，并且滿足達(dá)到設(shè)計(jì)值的1.15倍的要求。

通過項(xiàng)目實(shí)施效果總結(jié)分析，利用隧道洞渣進(jìn)行碎石加工，實(shí)現(xiàn)洞渣的再利用，減少渣場(chǎng)占地約30畝（20000㎡），并結(jié)合現(xiàn)有渣場(chǎng)地形，做好排水和支護(hù)設(shè)計(jì)，堅(jiān)持水土保持原則，加強(qiáng)降噪除塵管控，環(huán)保水保效益顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀，可為類似工程中提供借鑒。