隧道洞渣加工碎石在混凝土中的應用

秦立鵬，劉志強，譚利華

（中交一公局第三工程有限公司，北京101102）

1 工程簡介

濟陽高速一分部位于河南省濟源市王屋鎮(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、隧道工程設計混凝土規(guī)格為C15、C20、C25、C30、C40和C50 6種，工程量合計約1.35×105m3。混凝土生產數量較大，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，施工便道經過區(qū)域地形復雜，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。通過調查，濟源周邊石料場受環(huán)保治理影響，多數已關停，造成市場碎石嚴重緊張，料源難求。設計棄渣場位于二級保護林區(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、圖紙設計、招標預算等均早在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，根據項目特點，通過將隧道洞渣作為母材進行驗證，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，不僅能滿足施工質量、進度、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，經濟社會效益顯著。

3 碎石加工場建設

通過對碎石加工設備的考察和對比，結合施工需要，在設計規(guī)劃的棄渣場地中安裝碎石加工設備，該場區(qū)占地800m2，加工場布置如圖1所示，產能為100t/h，有給料設備、顎式破碎機、反擊式破碎機、分層振動篩、清洗等設備（見表1），針對容易產生揚塵對環(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 碎石加工場主要設備表

由于碎石加工過程會產生噪聲和粉塵，對環(huán)境存在污染風險。項目采用搭設彩鋼大棚+霧炮機進行降噪和除塵，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

碎石場建設完成后，申請相關驗收手續(xù)后，投入正常生產。生產得到規(guī)格為10～20mm、5～10mm的碎石和機制砂。通過取樣報送外委試驗，碎石和機制砂各項指標均符合設計及規(guī)范要求[1～3]。

4 混凝土配合比設計

利用隧道洞渣自加工碎石進行混凝土不同標號配合比設計，并與外購中聯(lián)碎石的配合比數據進行比較。

經過數據分析得出，以上標號混凝土配合比各項指標與原配比中指標穩(wěn)合度高，甚至個別強度數值超過原配合比中數值，通過試驗檢測得出結論，利用隧道洞渣進行碎石加工，從原材料指標到對應配合比數據均無明顯差異，可以用于實體混凝土工程施工。

5 實體應用

碎石加工后及時完成配合比試驗，并申報監(jiān)理中心實驗室進行配比驗證試驗，指標合格后簽發(fā)了配合比批復報告并開始批量生產。在用于實際工程后分別按7d、28d進行回彈強度檢測，現(xiàn)場采集的回彈強度和室內標準養(yǎng)護試件均滿足圖紙設計要求，并且滿足達到設計值的1.15倍的要求[5,6]。

6 結語

通過項目實施效果總結分析，利用隧道洞渣進行碎石加工，實現(xiàn)洞渣的再利用，減少渣場占地約30畝（20 000m2），并結合現(xiàn)有渣場地形，做好排水和支護設計，堅持水土保持原則，加強降噪除塵管控，環(huán)保水保效益顯著，經濟效益可觀，可為類似工程中提供借鑒。