隧道洞渣聯(lián)合生產(chǎn)碎石、機(jī)制砂工藝研究

陳浩

摘要： 隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大規(guī)模進(jìn)行，砂石料需求量越來越大。而自然資源有限，國(guó)家實(shí)行的環(huán)保政策使大量碎石廠因環(huán)保不達(dá)標(biāo)而被迫關(guān)閉。為了保證工程施工，本文從隧道洞渣選取、碎石場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備選型、生產(chǎn)過程控制著手，詳細(xì)介紹了隧道洞渣制備碎石的生產(chǎn)工藝。

Abstract： With the large-scale infrastructure construction in China， the demand for aggregate is growing. However， due to limited natural resources， a large number of gravel plants have been forced to shut down because of the environmental protection policies implemented by the state. In order to ensure the construction of the project， this paper introduces the production process of crushed stone from tunnel cinder in detail from tunnel cinder selection， grading equipment selection and production process control.

關(guān)鍵詞： 洞渣；制備；碎石；聯(lián)合生產(chǎn)；質(zhì)量控制

Key words： cinder；preparation；rubble；co-production；quality control

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）03-0128-03

0 引言

在隧道施工中不可避免的要產(chǎn)生大量的洞渣，處理這些洞渣，需要大量征用永久用地，棄渣過程中將產(chǎn)生大量的運(yùn)輸費(fèi)用。隧道施工中，混凝土需求方量大。目前全國(guó)范圍內(nèi)砂石料逐漸枯竭，在地材資源不豐富的地方，混凝土砂石料將大大提高工程成本。在洞渣質(zhì)量滿足制備砂石料的前提下，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(guó)家推行的綠色工程的政策。

1 特點(diǎn)

①根據(jù)碎石需求量的要求以及圍巖類型，選用適用于本項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備，制定合理的生產(chǎn)線。

②優(yōu)選高品質(zhì)洞渣作為砂石料生產(chǎn)原料，嚴(yán)格控制砂石料原材料的質(zhì)量，保證砂石料成品的質(zhì)量。

③調(diào)整機(jī)械設(shè)備參數(shù)，不斷優(yōu)化砂石料粒型、顆粒大小。

④在滿足工程需求的前提下，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)出來的砂石料比例調(diào)整配合比砂石料比例；根據(jù)最佳配料比，調(diào)整機(jī)械參數(shù)使實(shí)際生產(chǎn)出來的碎石比例與施工配比更好的匹配。

2 適用范圍

適用于項(xiàng)目所在地砂石料資源匱乏，項(xiàng)目有隧道工程且洞渣質(zhì)量滿足制備砂石料要求的項(xiàng)目。

3 工藝原理

利用隧道廢棄洞渣制備砂石料，解決當(dāng)?shù)厣笆腺Y源匱乏的問題，節(jié)約棄渣場(chǎng)地，構(gòu)筑綠色工程。通過對(duì)機(jī)械設(shè)備參數(shù)的調(diào)整制備出符合規(guī)范要求以及實(shí)際使用需求的砂石料。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

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

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 隧道圍巖類型及等級(jí)分析

隧道圍巖等級(jí)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(jí)主要由洞渣的破碎程度以及圍巖種類決定，圍巖等級(jí)低的洞渣不一定巖石強(qiáng)度低，圍巖等級(jí)高的洞渣不一定就滿足制備砂石料要求，實(shí)踐證明Ⅳ/Ⅴ級(jí)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(jí)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。

4.2.2 砂石料需求量分析

全面考慮工程高峰時(shí)期每日砂石需求數(shù)量，以及施工配合比中砂石料使用比例，以此為依據(jù)選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備，并應(yīng)留有一定的富余。

4.2.3 碎石場(chǎng)場(chǎng)地比選

碎石場(chǎng)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(chǎng)地中選擇最佳位置。碎石場(chǎng)場(chǎng)地大小應(yīng)考慮一定的成品料堆積場(chǎng)地以及洞渣堆積場(chǎng)地。

4.2.4 碎石場(chǎng)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?。?duì)于堅(jiān)硬物料的粗、中破碎，宜采用擠壓法：對(duì)于脆性和軟質(zhì)的破碎，宜用沖擊法或劈裂法；對(duì)粉磨破碎一般采用磨削法和沖擊法；對(duì)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。一般來說破碎機(jī)械的選擇是根據(jù)破碎的級(jí)別而定的，破碎機(jī)的設(shè)計(jì)制造也是根據(jù)破碎級(jí)別來考慮的。對(duì)于粗碎階段，宜選擇顎式破碎機(jī)、顎旋式破碎機(jī)、旋同圓錐式破碎機(jī)等；對(duì)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)、菌形圓錐式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)等：對(duì)于細(xì)碎階段，宜選擇短頭圓錐破碎機(jī)等；對(duì)于磨碎階段宜采用棒磨機(jī)、沖擊式破碎機(jī)等。對(duì)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。

4.2.5 碎石場(chǎng)場(chǎng)地建設(shè)、機(jī)械設(shè)備安裝

場(chǎng)地建設(shè)時(shí)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(tái)及洞渣堆積場(chǎng)地應(yīng)高于生產(chǎn)設(shè)備平面6米左右。

4.2.6 砂石料質(zhì)量檢測(cè)

鐵路項(xiàng)目中，碎石指標(biāo)要求應(yīng)滿足TB 10424-2010【鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)】中表6.2.3-1、表6.2.3-2中要求，檢測(cè)項(xiàng)目及頻率應(yīng)符合表6.2.3-3中要求，試驗(yàn)方法應(yīng)參照GB/T 14685-2011 【建筑用碎石、卵石】執(zhí)行；機(jī)制砂要求應(yīng)滿足TB 10424-2010【鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)】中表6.2.4-1、表6.2.4-2、表6.2.4-3中要求，檢測(cè)項(xiàng)目及頻率應(yīng)符合表6.2.4-4中要求，試驗(yàn)方法應(yīng)參照GB/T 14684-2011 【建筑用砂】執(zhí)行。endprint

4.2.7 機(jī)械設(shè)備調(diào)整

根據(jù)試生產(chǎn)出來的砂石料檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整機(jī)器設(shè)置參數(shù)。篩網(wǎng)尺寸應(yīng)充分考慮實(shí)際生產(chǎn)情況，以及配合比中各種配料比例。篩網(wǎng)種類應(yīng)經(jīng)濟(jì)適用，機(jī)制砂上層篩、16～31.5碎石上層篩可選用鋼網(wǎng)篩，增大通過率，這兩種規(guī)格骨料用量相對(duì)于其他規(guī)格骨料多，在保證成品砂石料規(guī)格尺寸的前提下，應(yīng)采用易于通過的鋼網(wǎng)篩。其他篩網(wǎng)宜選用尼龍篩，增加篩網(wǎng)使用壽命，減少更換篩網(wǎng)造成的人工費(fèi)用，降低更換篩網(wǎng)碎石場(chǎng)停工的時(shí)間。

5 材料、機(jī)具設(shè)備

本工程除需要合格的洞渣及充足的水源外無需特別的材料。采用的機(jī)具及設(shè)備見表1。

6 勞動(dòng)組織、生產(chǎn)安全管理

6.1 勞動(dòng)力組織關(guān)系表（表2）

6.2 生產(chǎn)安全管理

①碎石機(jī)應(yīng)配專人操作及管理，操作者須具有電工、機(jī)械的安全知識(shí)，熟悉本機(jī)工作原理，工作性能，掌握操作要領(lǐng)。

②操作者上班前必須戴安全帽、穿工作服。

③各皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，禁止從上方跨越，禁止接觸各托輥及各滾筒，以防撞傷，作業(yè)期間，禁止在破碎機(jī)臺(tái)下、輸送機(jī)下停留。

④作業(yè)前準(zhǔn)備：

1）檢查各運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑情況是否良好，必要時(shí)加注適量潤(rùn)滑脂。

2）檢查緊固件是否緊固可靠。

3）檢查皮帶機(jī)的皮帶和 V 型皮帶緊張度是否合適，并進(jìn)行必要的調(diào)整。

4）檢查皮帶機(jī)前后清掃器是否與地面貼緊，清掃器內(nèi)是否有石料或其他物料，若有應(yīng)予以清除。

5）檢查皮帶接頭是否損壞，必要時(shí)進(jìn)行更換。

6）清除鄂式破碎機(jī)鄂口的石料或其他物料。

7）檢查鄂板磨損情況，并應(yīng)調(diào)整到要求尺寸。

8）檢查振動(dòng)篩，振動(dòng)給料器是否被石子或其他物料卡住，并予清除。

9）檢查電源電壓是否正常電器設(shè)備是否完好，檢查安全防護(hù)裝置是否齊全。

10）按規(guī)定順序啟動(dòng)各機(jī)組。

⑤作業(yè)與運(yùn)輸?shù)囊螅?/p>

1）進(jìn)料規(guī)格符合說明書的規(guī)定，開始進(jìn)料的喂入量為最大喂入量的 1/2 ，喂入量要均勻，喂入量應(yīng)逐漸加大。

2）石料進(jìn)入循環(huán)后應(yīng)按下列要求檢查：

a給料器是否均勻?qū)⒘衔谷胍患?jí)破碎機(jī)；

b兩級(jí)破碎機(jī)是否有周期性和顯著沖擊聲；

c各固定聯(lián)接螺栓是否有松動(dòng)情況；

d軸承溫度應(yīng)<35 ℃；

e振動(dòng)篩分機(jī)是否工作正常；

f各皮帶是否嚴(yán)重跑偏，清掃器是否起作用；

g各機(jī)組是否有異常聲音；

h石料最終粒度是否符合要求，針、片狀含量是否在控制范圍內(nèi)。

3）當(dāng)上述情況在最大喂入量時(shí)良好狀態(tài)，即可投入正常使用。

4）嚴(yán)禁在破碎機(jī)工作期間朝鄂口內(nèi)窺視，不準(zhǔn)用手或鋼針在鄂口內(nèi)搬動(dòng)石塊；一級(jí)鄂口式破碎機(jī)鄂口內(nèi)，若有塊石滑動(dòng)影響石料破碎時(shí)，應(yīng)停機(jī)后調(diào)整石塊位置。

5）檢查兩級(jí)破碎機(jī)有無異常聲音。

6）檢查清掃器，皮帶機(jī)運(yùn)行是否正常。

7）檢查各機(jī)組接頭處有無石料外泄。

8）軸承溫度是否>35 ℃。

9）當(dāng)電器設(shè)備自動(dòng)跳閘時(shí)，應(yīng)檢查原因排除故障并清除兩級(jí)鄂式破碎機(jī)鄂口內(nèi)石料后方能重新開機(jī)；停機(jī)維修時(shí)，電器箱上應(yīng)有明顯標(biāo)志。

10）將電器箱內(nèi)所在開關(guān)置在“斷”的位置，鎖上電器箱，收好專用工具。

7 應(yīng)用實(shí)例

成昆鐵路峨米3標(biāo)三工區(qū)1#碎石場(chǎng)。

7.1 工程概況

成昆鐵路峨米三標(biāo)由中鐵十二局集團(tuán)有限公司承建，該標(biāo)段正線全長(zhǎng)28.241km，隧道正線全長(zhǎng)25.52km，其三工區(qū)老鼻山隧道出口工區(qū)、老鼻山隧道3#橫洞工區(qū)、新林隧道出口工區(qū)隧道圍巖主要為玄武巖及灰?guī)r。老鼻山隧道出口與新林隧道進(jìn)口中間的峨邊南站地表往下6米左右全部為玄武巖。

整個(gè)工區(qū)可用棄渣充足，大約擁有40萬方可利用原石。1#碎石場(chǎng)地處新林進(jìn)口，老鼻山隧道出口洞渣運(yùn)距不到2公里，峨邊南站挖方原石運(yùn)距不到1km，臨建水源，生產(chǎn)用水充足。

7.2 碎石場(chǎng)砂石料生產(chǎn)控制及注意事項(xiàng)

①考慮到隧道需要5～10碎石用于噴射混凝土，碎石按3級(jí)配設(shè)計(jì)，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）。

②4mm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(shí)細(xì)度模數(shù)為2.9～3.0。實(shí)踐證明，加大石粉含量可以降低細(xì)度模數(shù)，但是實(shí)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(shí)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(gè)較為合理的平衡點(diǎn)。此時(shí)的機(jī)制砂拌制出來的混凝土和易性良好，便于施工。

③4～6mm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(shí)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。由于前期設(shè)備選型上考慮不周到，機(jī)制砂生產(chǎn)量略有不足，實(shí)際生產(chǎn)中需要單獨(dú)生產(chǎn)機(jī)制砂以滿足施工需要。

④為保證砂石料質(zhì)量，每月應(yīng)對(duì)洞渣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，主要檢測(cè)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(shí)，還應(yīng)對(duì)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。

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