基建项目砂石骨料“自产”恰逢其时——高铁隧道洞渣制砂案例分析

基建项目砂石骨料“自产”恰逢其时——高铁隧道洞渣制砂案例分析

 

基建项目复工建设如火如荼，砂石需求大涨，砂石骨料短缺不可避免。因供需不平衡导致的砂石等原材料价格上涨，使得“一砂难求”成为普遍现象，为施工企业带来了成本压力、质量管控风险。近年来，随着我国砂石装备水平和砂石加工工艺技术水平的不断提高，机制砂产品质量大幅提升，不仅可以完全取代河砂，部分企业产品质量甚至超过河砂。在外部砂石供应不足的情况下，越来越多的建设单位将目光投向了洞渣利用制备砂石骨料，这一举措得益于我国部分地区关于审批的建设项目红线范围内可开采砂石矿产自用的规定。

2020年7月3日，财政部、税务总局联合发布《关于继续执行的资源税优惠政策的公告》，指出青藏铁路公司及其所属单位自采自用的砂石免征资源税。对于川藏铁路建设2亿吨砂石骨料需求量建设产生的洞渣却高达2.4亿方而言，该政策的出台，对正在大力推进的川藏铁路建设开源节流、降本增效意义重大！

从近日召开的高品质机制骨料制备及其在混凝士工程中应用的关键技术项目科技成果鉴定会上了解，该关键技术已经成功应用于杭绍台高速和四川两河口水电站木绒大桥项目，洞渣制备生产的400万吨机制砂已成功用于国家战备公路——杭绍台高速，按照浙江省砂石价格，加上使用的机制石子，节约原材料成本数亿元。

基建项目砂石骨料“自产”恰逢其时！

下面列举部分“自产”案例

并就一案例作出分析

一、自建砂石生产线，项目成本减负

2019年5月19日，南崇铁路4标一分部机制砂生产线顺利安装调试完毕，并正式投入使用，实现项目建设“成本减负”！

机制砂生产线选址在k60+100位置，距离料场三百米左右，占地面积达2000平方米，能实现中砂、细砂同步生产，产品能满足常规混凝土的生产要求。

生产线配置立轴冲击破一台、喂料机一台、砂子水洗轮两个、脱水筛一台、细砂回收机一台、振动筛一台、中转料仓一个及若干小型机械设备，时产0-4亳米水洗机制砂80吨以上。

二、高速项目300万吨洞渣变身碎石

兴延高速公路全长42.2公里，7次下穿八达岭长城景区，隧道单洞总长33公里。2018年，中铁十四局兴延高速项目部负责人算了一笔经济账：“将洞渣加工成砂石料和混凝土，不仅省出了70多亩林区用地，还节省了3000多万元资金。”

经检验，洞渣加工出的碎石的压碎值和针片状均符合施工要求，建设者就将100多万吨洞渣全部用于路基填筑。

随后，项目部与北京规划局、国土局、环保局研究协商，决定成立碎石加工场，通过内部“消化”剩余200万吨洞渣，将其变废为宝。

三、快速路项目八成砂石为自产

2019年10月起，金武快速路项目施工至金华市婺城区雅畈镇上马山村时，因开挖山体砂石多为凝灰岩结构，具有硬度强、韧性好等优点，项目建设方将开挖石方就地加工，生产出不同种类的砂子、石粉等基础用料，为金武快速路全线路基铺设提供了近80%的砂石量，同比节省工程款超3000万元，实现“变废为宝”。

加工后的碎石方在拌合场进行利用

四、“自加工”缓解复工砂石短缺

2020年2月13日，申嘉湖高速孝源至唐舍段工程项目在完成属地审批后开始复工。在疫情防控期间，项目部所需的钢筋、水泥、碎石、黄沙等建筑物资都很紧缺，在这种情况下，一场围绕建设材料的突围战也已打响。除了加大内部调度，这个工程33公里长，总共有6个隧道，而开挖隧道产生的洞渣也被工程人员当成了宝。

在复工以前，他们就已经派专人开始研究将洞渣作为碎石母材进行再利用，用于路基的浇筑。经过第三方检测，其碎石强度和压碎值都合格，符合高速公路建设标准。项目部决定，利用矿渣加工实现这部分建设物资的自产自足。

五、成昆铁路隧道洞渣制砂案例详解

在隧道施工中不可避免的要产生大量的洞渣。在洞渣质量有保证的情况下，采用洞渣制备砂石料将产生极大的经济效益。洞渣的综合利用也符合当前国家推行的绿色工程的政策。

1.洞渣制备砂石料工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

隧道围岩类型及等级分析→洞渣及砂石供需分析→碎石场场地比选→碎石场机械设备选型→碎石场场地建设、机械设备安装→砂石料质量检测→机械设备调整。

2.2 操作要点

1）隧道围岩类型及等级分析

隧道围岩等级的高低决定围岩完整性，但是围岩的岩石种类才是决定是否能制备碎石的关键参数。围岩等级主要由洞渣的破碎程度以及围岩种类决定，围岩等级低的洞渣不一定岩石强度低，围岩等级高的洞渣不一定就满足制备砂石料要求，实践证明Ⅳ/Ⅴ级围岩的玄武岩作为砂石料原料是可以满足规范要求的。围岩等级较高的页岩、泥岩、泥质灰岩不适合作为原料来生产砂石料。

2）碎石场场地比选

碎石场位置应综合分析原料来源以及拌和站位置后，在可利用的场地中选择最佳位置。碎石场场地大小应考虑一定的成品料堆积场地以及洞渣堆积场地。

3）碎石场机械设备选型

石料的破碎应根据物料的性质、尺寸及需要破碎的程度来选用恰当的破碎方法。

对于坚硬物料的粗、中破碎，宜采用挤压法；对于脆性和软质的破碎，宜用冲击法或劈裂法；对粉磨破碎一般采用磨削法和冲击法；对于粘湿物料，如韧性物料采用磨削法或挤压法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。

对于粗碎阶段，宜选择颚式破碎机、旋回式破碎机等；对于中碎阶段，选择标准圆锥式破碎机、中型圆锥式破碎机、反击式破碎机等；对于细碎阶段，宜选择短头圆锥破碎机等；对于磨碎阶段宜采用棒磨机、冲击式破碎机等。

对于制备机制砂而言，细碎阶段和磨碎阶段可以合并为制砂阶段，一般选用冲击式破碎机即可。

4）碎石场场地建设

场地建设时应充分考虑砂石料及洞渣堆放问题，提前规划好厂区车辆行走路线及调转车头位置，合理安排设备位置，充分利用现有的空间。上料平台及洞渣堆积场地应高于生产设备平面6米左右。

2.隧道洞渣制砂应用实例

2.1 工程概况

某铁路隧道正线全长25.52km，其中一段地表往下6米左右全部为玄武岩，整个工区隧道围岩主要为玄武岩及灰岩可用弃渣充足，大约拥有40万方可利用原石。碎石场地处其中一个进口，出口洞渣运距不到2公里，挖方原石运距不到1km，临建水源，生产用水充足。（设备配置见表1）

2.2 碎石场砂石料生产控制及注意事项

1）考虑到隧道需要5~10碎石用于喷射混凝土，碎石按3级配设计，碎石尺寸分别为5~10mm，10~20mm，16~31.5mm，机制砂小于4mm。筛孔尺寸分别为4mm（钢网筛），6mm（尼龙筛），12mm（尼龙筛），21mm（尼龙筛），32mm（钢网筛）。

2）4mm筛以下为机制砂，为得到适宜的细度模数的机制砂，采取调整制砂机转速（制砂机转速为1200r/min），以及水洗设备出水量的方式控制机制砂粒型及石粉含量。

机制砂石粉含量为4~5%时细度模数为2.9~3.0。实践证明，加大石粉含量可以降低细度模数，但是实际使用过程中，由于石粉较多，砂子粘性过大，配料斗下料困难，配料时需要人工清理下料。

因此保持机制砂石粉含量4~5%，细度模数2.9~3.0是一个较为合理的平衡点。此时的机制砂拌制出来的混凝土和易性良好，便于施工。

3）4~6mm碎石返回到制砂机中，降低5~10mm碎石中5mm以下颗粒，6mm筛上料为5~10mm碎石，12mm筛上料为10~20mm碎石，21mm筛上料为16~31.5碎石。

该套筛子出来的碎石比列约为5~10mm:10~20mm:16~31.5mm=3:4:5。5~31.5mm碎石施工配比为5~10mm:10~20mm:16~31.5mm=1:4:5。

由于喷射混凝土只使用5~10mm碎石，该施工配比基本和实际生产出来的各种碎石比列一直。基本杜绝了单一碎石过大的情况。

4）为保证砂石料质量，每月应对洞渣质量进行检测，主要检测洞渣岩石抗压强度、软化系数及吸水率。在围岩发生明显变化时，还应对洞渣的化学元素进行分析。

在生产过程中要注意清理洞渣中夹杂的软弱颗粒以及其他杂物，保证成品碎石质量。给料口设置孔径约为10厘米左右钢网筛，可以极大降低碎石中软弱颗粒含量，以及含泥量。筛下的细料可以作为路基填料。

合理利用隧道废弃洞渣制备出符合规范要求以及实际使用需求的砂石料，解决当地砂石料资源匮乏的问题，节约弃渣场地，构筑绿色工程是未来的发展趋势。

来源：中国砂石协会 搜狐网