工程建設中通常產生大量的工程棄渣,同時又需要大量的砂石骨料。為解決工程棄渣處理困難,緩解砂石骨料供需矛盾,達到工程建設與環境保護之間的和諧,通過依托部分水電站工程充分利用工程棄渣制備砂石骨料的實例比比皆是。
01、什么是工程棄渣
工程棄渣是指工程在建設過程中產生的廢棄土石料和其他固體廢棄物,如邊坡深挖、隧道(洞)暗挖產生的廢棄土石料等。
由于受施工工藝、施工組織等因素的影響,大量工程棄渣得不到合理利用,處理困難,直接廢棄嚴重影響工程區自然環境及生態平衡,如占用土地資源、阻塞河道等,有時還會因處置不當造成安全隱患”。同時,建設工程的結構物等所需砂石骨料量很大,但往往因交通不便,外購砂石骨料運距較遠,導致砂石骨料獲取難度大且成本較高,與建設生態、綠色工程的要求不相適應。
02、工程棄渣的特點
礦山開采的石材巖性單一,性能穩定,質量差異小,有利于保證其制備砂石骨料的質量,利用工程棄渣與開采礦山制備砂石骨料不同,工程棄渣具有以下不同特點:
(1)工程棄渣大都來自不同部位或單位,巖石特性會存在一定差異,其巖性、抗壓強度、風化程度等的波動性加大了母材的差異性和復雜性,難以保證母材的質量及其穩定性。
(2)工程棄渣夾土等雜質較多。相比于礦山開采的石料,工程棄渣潔凈度較低,棄渣的利用需采取適當的除雜去土措施。
(3)工程棄渣來源廣,有明挖料、洞挖料或明挖與洞挖混合料。工程開挖主要采用爆破法,其中隧道開挖時因受橫截面設計尺寸影響,爆破面小且爆破點集中,從而導致爆破后的洞渣平均尺寸相對于礦山開采石料要小,且粉料較多,石料裹粉較厚。據調查統計,礦山開采的石料尺寸主要集中在400~1000mm,而隧道洞渣石料尺寸主要集中在200~650mm。
03、工程棄渣如何制備砂石骨料
砂石骨料生產分為破碎、篩分、制砂等主要環節,其加工工藝設計理念為“多碎少磨、以破代磨、破磨結合”。根據加工料源的巖石性質、加工工藝重點進一步研究生產方法、破碎、篩分及制砂方式等。
砂石骨料生產方法包括干法、濕法和干濕法結合3種。粗骨料生產宜采用濕法生產,但濕法生產帶來廢水處理等冗余工序,目前通常采用干法生產;細骨料通常采用干濕法結合或干法生產。
04、工程棄渣制備砂石骨料典型實例
香麗高速公路
作為典型的山區高速,香麗高速全線橋梁占比高,高等級混凝土專用碎石需求量大。沿線現有采石場普遍為軟巖,壓碎值等技術指標不滿足高等級混凝土使用標準,難以保障工程質量,寶山村片區有硬巖資源分布,但天然未經人為破壞的山體普遍植被茂密,生態環境完好,砂石料開采必將造成天然生態環境的破壞。
對隧道棄渣進行再利用,不僅綠色環保,還降低了施工成本。經過數十次的取樣、試驗,并與國內技術領先的設備廠家針對隧道棄渣存在的過度爆破、裂紋多等問題反復論證和改進生產工藝方案,合格的可用于高等級混凝土的碎石終于被生產出來,解決了項目建設的材料保障問題,實現了隧道棄渣“變廢為寶”。
潼(南)榮(昌)高速公路
曾家山隧道開挖時,按照原設計,需30多畝土地堆放棄渣。施工方則創新性地在隧道出口設置了一個棄渣分撿場,將開挖過程產生的石塊等棄渣再加工成碎石、砂子、片石等材料,實現廢物再利用。此舉棄渣利用率達到100%,使得總投資2億多元的曾家山隧道可綜合節約成本400萬元。
雅康高速公路
雅康高速公路由于隧道占比高,144公里單幅隧道約產生2487萬m?隧道洞渣,需棄渣場約35個,占地約183萬㎡,若利用不當,洞渣的堆放不僅大量侵占土地資源,改換原地表環境,導致水土流失,造成極其嚴重的生態危害,更迫于地處狹窄地段,無地可占的局面。經多次對洞渣巖性分析,沿線洞渣多為花崗巖,是軋煉碎石的“好東西”,全線各施工單位通過自加工碎石骨料約1300萬m?,全部用于工程建設。
大朝山水電站
以大朝山水電站為例,位于云南瀾滄江中游河段上,樞紐建筑物主要由攔河壩和地下廠房系統、長尾隧洞組成。攔河壩為碾壓混凝土,主體工程混凝土約200萬m?,共需砂石骨料約325萬m?,所需砂石骨料全部由那戈河砂石加工系統提供,需原石料約190萬㎡。原石料取自工程洞挖和部分明挖的可用玄武巖石渣,以洞挖石渣為主,明挖石渣為輔,洞挖石渣利用約180萬㎡,明挖石渣約10萬㎡。
總結
(1)工程建設開挖料常常作為廢渣丟棄,既占用土地資源又影響環境。正確處理好工程建設和生態保護的關系,實現工程棄渣的資源化利用是建設綠色工程的必然要求。
(2)針對工程建設棄渣量和砂石骨料需求量大的問題,利用工程棄渣制備砂石骨料,既消耗了工程棄渣,又解決了工程建設用砂石骨料的難題,實現工程棄渣資源化利用。
(3)砂石骨料制備技術快速發展,新型設備和關鍵技術不斷推陳出新,合理選擇砂石骨料加工工藝和設備等,并通過加強質量控制,為工程建設提供優質的砂石骨料。