近日，交通运输部发布29项交通运输行业标准的公告，《公路工程 水泥混凝土用机制砂》（JT/T 819-2023）正式发布，替代《公路工程 水泥混凝土用机制砂》（JT/T 819—2011），实施过渡期为3个月。

近年来，交通运输部大力推动“绿色公路”，提出公路建设要“零弃方、少借方”，要将传统做法中的弃土加以保存和利用，变废为宝。机制砂技术为这一发展方式提供了可行的方案。本篇主要介绍了湖南省马迹塘至安化东坪高速公路通过将隧道洞渣用来生产机制砂的技术，实现隧道洞渣资源化利用，避免洞渣废弃占用土地，减少了对生态环境的影响。

湖南省马安高速公路隧道设计时速为100公里，路基宽度24.5米，全长67.280公里。全线混凝土强度最高等级为C50。路线经过剥蚀重丘、低山地貌，地形起伏大，构造剥蚀强烈，沿线基岩主要为板岩和砂岩，终点段零星分布有石灰岩。全线总体桥隧比22%，全线土建工程部分混凝土总需求量约70万立方米，对砂石料的需求量大。项目沿线砂石料匮乏，工程使用的砂石料需远运，平均运距超过100公里。而设计文件表明，全线6座隧道中的水井坳隧道位于灰岩地区，该隧道为出口小净距、洞身分离式隧道，左线长787米、右线长760米，隧道开挖产生洞渣约35万吨。

经勘测，该隧道所在山体的地层主要由第四系覆盖层及泥盆系灰岩夹炭质灰岩组成，隧道穿越1条宽约20米的破碎带，其余位置岩石较完整，为泥盆系中统棋子桥组（D2q）灰岩夹炭质灰岩，中厚层状夹薄层状，以中风化为主，岩质坚硬。隧道洞渣岩石的矿物组成为方解石95%、黏土矿物5%、石英1%。经岩石显微镜鉴定，定名为亮晶团块灰岩。

根据公路桥梁施工规范的有关规定，用于加工桥梁工程的碎石压碎值应小于20%，用于加工粗集料的岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5倍。该隧道洞渣可满足该高速公路桥梁用C50砂石料的材质要求。

1. 机制砂加工工艺与质量控制

1.1 加工设备选型与工艺流程
 

隧道洞渣加工机制砂工艺流程

经综合考量，为充分利用隧道洞渣，该项目在35万吨洞渣中优选20万吨用于生产砂石料，剩余15万吨用于该隧道进出口段路基填筑，从而实现了隧道洞渣“零弃方”。结合该隧道所在施工合同段混凝土的总体需求，该项目将砂石料加工时间计划为1年，加工砂石料总量按20万吨计（其中机制砂40%，碎石60%）。

依据产能需求，该项目通过干法生产机制砂，并采用布袋除尘工艺进行加工过程的除尘和石粉含量的控制，一级破碎采用1台PE600×900颚式破碎机，二级破碎采用1台FP1315反击式破碎机，三级破碎采用1台PCX1212反击式细碎机。

2.2 加工场地布设

为尽可能减少用地、保护生态、减少对附近居民的侵扰、降低运输成本，加工场地布设时主要考虑了以下几点：尽量保护土地资源，避免新征临时用地；尽量将加工场地布设于隧道口与混凝土拌和站之间，避免洞渣和砂石料重复运输；与附近居民居住点保持200米以上的距离，避免加工过程噪音及粉尘扰民；电力供应方便，尽量降低加工成本。

综合考虑后，该项目将洞渣加工机制砂场地布设于距离隧道进口300米处的路基填方段，场地长约80米。且为避免加工场地成为该路段的控制性工程，项目先将路基填筑至路下床底标高再进行设备安装。

加工质量控制该项目从以下几方面加强了加工质量控制。

（1）从源头优选洞渣 在隧道掘进过程中，优选整体性好、性能满足要求的岩石用于加工机制砂。当隧道施工进入破碎带、含泥地层、软弱地层，以及富水区段时，开挖的洞渣直接作为路基填料，不用于砂石料生产。

（2）对洞渣进行晾晒 在隧道洞口设置洞渣场，将开挖出的洞渣先运输至此进行晾晒，待晒干后用挖掘机挑选片石装车运输至加工场用于加工，避免了因过湿洞渣直接用于生产砂石料而导致的质量波动。

（3）场地与道路硬化 洞渣运输道路和加工场地首先采用压路机充分压实，然后铺筑20厘米厚级配碎石层，避免在加工过程中运输车辆、装卸设备将泥土带入。

（4）强化排水系统 加工场地场平按中间高、周边低的原则进行平整，并在周边修建了排水沟，确保降雨能及时排出，避免降雨积水导致原材料和成品污染。

（5）定期检查维修设备 坚持每天定期对加工系统的有关设备进行检查，重点对破碎机易损件、振动筛、除尘器布袋完好性等进行检查，发现问题及时修复，确保这些设备处于正常工作状态。

（6）及时转运砂石料成品 将加工出来的机制砂和碎石及时转运至混凝土拌和站或储料场，确保砂石料成品堆高不超过3米，避免出现颗粒离析。

（7）加工质检系统 建立隧道洞渣加工机制砂质检系统，每天开始生产时在皮带取样检验砂石料级配、石粉含量、细度模数，当这些指标出现大的波动时立即停机检查，排除故障后再重新开机。

2.隧道洞渣机制砂工程应用

2.1 机制砂性能

经检测，采用该隧道洞渣加工的机制砂无碱活性，机制砂性能与露天开采岩石加工的砂石料无异。对照《建设用砂》，该机制砂满足Ⅱ类砂要求（空隙率不大于44%，单级最大压碎指标值不大于25%，MB值小于1.4时石粉含量不大于10%）。
 

机制砂级配
 

（1）机制砂混凝土配合比设计

依据《普通混凝土配合比设计规程》，根据高速公路桥梁工程混凝土工程特点，该项目对隧道洞渣机制砂混凝土进行了混凝土配合比设计。通过各种等级混凝土配合比与抗压强度可知，采用隧道洞渣配置的机制砂混凝土28天抗压强度均超过配制强度。

（2）机制砂混凝土工程应用

目前，采用隧道洞渣加工机制砂配制的混凝土已成功应用于C20～C40混凝土工程。以C40混凝土为例，已应用于 溪特大桥（28×40米预应力钢筋混凝土T梁桥）的桥梁立柱。混凝土外观质量良好，同条件养护混凝土试件28天抗压强度达50.5兆帕，采用中型回弹仪测试构件抗压强度为46.5兆帕。

（3）经济效益

将隧道洞渣用于加工机制砂，其加工成本主要为加工能耗、人员工作和加工设备的折旧费用。本文截稿前，已采用隧道洞渣加工砂石料18.38万吨（其中，机制砂8.03万吨），由数据分析可知，应用18.38万吨隧道洞渣加工砂石料可直接节约投资1447万元。

（4）环境效益

隧道洞渣加工机制砂实现了隧道洞渣的资源化利用，避免了建设弃土场堆放洞渣导致的土地资源占用和对周围环境的影响，同时也避免了远运河砂或开山炸石来生产机制砂，降低了高速公路施工的能源消耗和二氧化碳的排放，具有显著的环境效益。