高鐵和高速建設(shè)項目的隧道施工中不可避免的會產(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，驗證自加工碎石進(jìn)行混凝土拌制的可行性，并對項目混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化。

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

1.工程簡介

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6176m(單洞)，占路線總長的85.5％，大橋2座(焦樹坪大橋和營盤河大橋)，全長991m(單線)，占路線總長13.7％，橋隧比合計99.2％。

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

2.自加工碎石背景

項目工點位于太行山南麓，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，山勢陡峻，溝谷深切，大型運輸車輛通行難度較大，增加了原材料的運輸成本。

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

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

由于項目規(guī)劃、圖紙設(shè)計、招標(biāo)預(yù)算等均早在2013年就完成，所選用的材料價格也是2013年期間的材料市場價，因此，對項目成本管控方面極為不利。

因此，根據(jù)項目特點，通過將隧道洞渣作為母材進(jìn)行驗證，并完成混凝土配合比驗證試驗，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，實現(xiàn)項目扭虧，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著。

3.碎石加工場建設(shè)

通過對碎石加工設(shè)備的考察和對比，結(jié)合施工需要，在設(shè)計規(guī)劃的棄渣場地中安裝碎石加工設(shè)備，該場區(qū)占地800㎡，加工場布置如圖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)、分層振動篩、清洗等設(shè)備(見表1)，針對容易產(chǎn)生揚塵對環(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 碎石加工場現(xiàn)場布置示意圖

表1 碎石加工場主要設(shè)備

由于碎石加工過程會產(chǎn)生噪聲和粉塵，對環(huán)境存在污染風(fēng)險。項目采用搭設(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

利用隧道洞渣自加工碎石進(jìn)行混凝土不同標(biāo)號配合比設(shè)計，并與外購高品質(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)號混凝土配合比各項指標(biāo)與原配比中指標(biāo)穩(wěn)合度高甚至個別強(qiáng)度數(shù)值超過原配合比重數(shù)值，通過試驗檢測出結(jié)論，利用隧道洞渣進(jìn)行碎石加工，從原材料指標(biāo)到對應(yīng)配合比數(shù)據(jù)均無明顯差異，可以用于實體混凝土工程施工。

5.實體應(yīng)用

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

通過項目實施效果總結(jié)分析，利用隧道洞渣進(jìn)行碎石加工，實現(xiàn)洞渣的再利用，減少渣場占地約30畝（20000㎡），并結(jié)合現(xiàn)有渣場地形，做好排水和支護(hù)設(shè)計，堅持水土保持原則，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。