在隧道施工中不可避免的要產(chǎn)生大量的洞渣。在洞渣質(zhì)量有保證的情況下，采用洞渣制備砂石料將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。洞渣的綜合利用也符合當(dāng)前國家推行的綠色工程的政策。

1.洞渣制備砂石料工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

隧道圍巖類型及等級分析→洞渣及砂石供需分析→碎石場場地比選→碎石場機(jī)械設(shè)備選型→碎石場場地建設(shè)、機(jī)械設(shè)備安裝→砂石料質(zhì)量檢測→機(jī)械設(shè)備調(diào)整。
 

2.2 操作要點

1）隧道圍巖類型及等級分析

隧道圍巖等級的高低決定圍巖完整性，但是圍巖的巖石種類才是決定是否能制備碎石的關(guān)鍵參數(shù)。圍巖等級主要由洞渣的破碎程度以及圍巖種類決定，圍巖等級低的洞渣不一定巖石強(qiáng)度低，圍巖等級高的洞渣不一定就滿足制備砂石料要求，實踐證明Ⅳ/Ⅴ級圍巖的玄武巖作為砂石料原料是可以滿足規(guī)范要求的。圍巖等級較高的頁巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r不適合作為原料來生產(chǎn)砂石料。

2）碎石場場地比選

碎石場位置應(yīng)綜合分析原料來源以及拌和站位置后，在可利用的場地中選擇最佳位置。碎石場場地大小應(yīng)考慮一定的成品料堆積場地以及洞渣堆積場地。

3）碎石場機(jī)械設(shè)備選型

石料的破碎應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)、尺寸及需要破碎的程度來選用恰當(dāng)?shù)钠扑榉椒ā?br />
對于堅硬物料的粗、中破碎，宜采用擠壓法；對于脆性和軟質(zhì)的破碎，宜用沖擊法或劈裂法；對粉磨破碎一般采用磨削法和沖擊法；對于粘濕物料，如韌性物料采用磨削法或擠壓法。沖擊法應(yīng)用范圍較廣，可用于破碎和粉磨。

對于粗碎階段，宜選擇顎式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)等；對于中碎階段，選擇標(biāo)準(zhǔn)圓錐式破碎機(jī)、中型圓錐式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)等；對于細(xì)碎階段，宜選擇短頭圓錐破碎機(jī)等；對于磨碎階段宜采用棒磨機(jī)、沖擊式破碎機(jī)等。

對于制備機(jī)制砂而言，細(xì)碎階段和磨碎階段可以合并為制砂階段，一般選用沖擊式破碎機(jī)即可。

4）碎石場場地建設(shè)

場地建設(shè)時應(yīng)充分考慮砂石料及洞渣堆放問題，提前規(guī)劃好廠區(qū)車輛行走路線及調(diào)轉(zhuǎn)車頭位置，合理安排設(shè)備位置，充分利用現(xiàn)有的空間。上料平臺及洞渣堆積場地應(yīng)高于生產(chǎn)設(shè)備平面6米左右。

2.隧道洞渣制砂應(yīng)用實例

2.1 工程概況

某鐵路隧道正線全長25.52km，其中一段地表往下6米左右全部為玄武巖，整個工區(qū)隧道圍巖主要為玄武巖及灰?guī)r可用棄渣充足，大約擁有40萬方可利用原石。碎石場地處其中一個進(jìn)口，出口洞渣運(yùn)距不到2公里，挖方原石運(yùn)距不到1km，臨建水源，生產(chǎn)用水充足。（設(shè)備配置見表1）

2.2 碎石場砂石料生產(chǎn)控制及注意事項

1）考慮到隧道需要5~10碎石用于噴射混凝土，碎石按3級配設(shè)計，碎石尺寸分別為5~10mm，10~20mm，16~31.5mm，機(jī)制砂小于4mm。篩孔尺寸分別為4mm（鋼網(wǎng)篩），6mm（尼龍篩），12mm（尼龍篩），21mm（尼龍篩），32mm（鋼網(wǎng)篩）。
 

2）4mm篩以下為機(jī)制砂，為得到適宜的細(xì)度模數(shù)的機(jī)制砂，采取調(diào)整制砂機(jī)轉(zhuǎn)速（制砂機(jī)轉(zhuǎn)速為1200r/min），以及水洗設(shè)備出水量的方式控制機(jī)制砂粒型及石粉含量。

機(jī)制砂石粉含量為4~5%時細(xì)度模數(shù)為2.9~3.0。實踐證明，加大石粉含量可以降低細(xì)度模數(shù)，但是實際使用過程中，由于石粉較多，砂子粘性過大，配料斗下料困難，配料時需要人工清理下料。

因此保持機(jī)制砂石粉含量4~5%，細(xì)度模數(shù)2.9~3.0是一個較為合理的平衡點。此時的機(jī)制砂拌制出來的混凝土和易性良好，便于施工。

3）4~6mm碎石返回到制砂機(jī)中，降低5~10mm碎石中5mm以下顆粒，6mm篩上料為5~10mm碎石，12mm篩上料為10~20mm碎石，21mm篩上料為16~31.5碎石。

該套篩子出來的碎石比列約為5~10mm:10~20mm:16~31.5mm=3:4:5。5~31.5mm碎石施工配比為5~10mm:10~20mm:16~31.5mm=1:4:5。

由于噴射混凝土只使用5~10mm碎石，該施工配比基本和實際生產(chǎn)出來的各種碎石比列一直?；径沤^了單一碎石過大的情況。

4）為保證砂石料質(zhì)量，每月應(yīng)對洞渣質(zhì)量進(jìn)行檢測，主要檢測洞渣巖石抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)及吸水率。在圍巖發(fā)生明顯變化時，還應(yīng)對洞渣的化學(xué)元素進(jìn)行分析。

在生產(chǎn)過程中要注意清理洞渣中夾雜的軟弱顆粒以及其他雜物，保證成品碎石質(zhì)量。給料口設(shè)置孔徑約為10厘米左右鋼網(wǎng)篩，可以極大降低碎石中軟弱顆粒含量，以及含泥量。篩下的細(xì)料可以作為路基填料。

合理利用隧道廢棄洞渣制備出符合規(guī)范要求以及實際使用需求的砂石料，解決當(dāng)?shù)厣笆腺Y源匱乏的問題，節(jié)約棄渣場地，構(gòu)筑綠色工程是未來的發(fā)展趨勢。