PFC液压反击破在隧道洞渣加工砂石料中的应用

隧道洞渣是指隧道掘进过程中开挖出来的石料废渣。我地域广阔，隧道开采岩石种类繁多、成分多变、品质差异较大。砂岩洞渣是一种常见的隧道弃渣，在我四川、湖南、广东、江西等地均有分布。随着我高速公路的发展和对环境保护的重视，隧道在山区高速公路中的比重越来越大，部分新建的山区高速公路隧道占路线总长的比例已40％。这些高速公路隧道开挖过程中，不可避免地产生大量洞渣，由于受施工工艺、施工组织等因素的影响，大量隧道洞渣得不到合理利用，常常需要建设专门的弃土场来废弃。洞渣废弃既占用了土地资源，又影响了环境，有时因处置不当还会形成安隐患。2016年，交通运输部印发了关于实施绿色公路建设的指导意见，要求公路建设要“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。近年来，由于高速公路路网建设的深入推进和河砂资源分布不均，河砂已满足不了工程建设的需要，工程中就地取材加工机制砂应用于高速公路建设已成为发展的然趋势。在高速公路隧道洞渣生产砂石料方面积累了多年经验。

握了隧道洞渣的资源化利用技术，该技术可避免隧道洞渣废弃占用土地和对生态环境的影响，同时可节约工程的投资。

某隧道洞渣加工利用于路面材料技术应用隧道进、出口洞渣以花岗岩为主，也含有少许安山岩、玄武岩。通过对洞渣进行反复试验、验证，可以作为碎石加工原材，岩石力学性能见表１。本标段在隧道进、出口各设置洞渣加工区。隧道洞渣通过二次加工后产生的碎石，有0～4.75mm、4.75～9.5mm、9.5～19mm、19～37.5mm等4种碎石粒料，主要用于路面基层、底基层等部位, 该隧道开挖产生洞渣约35万t。

综合考虑该隧道洞渣利用，在80万t洞渣70万 t用于生产砂石料，剩余10万t用于该隧道进出口段路基填筑，从而实现该隧道洞渣“零弃方”。结合该隧道所在施工合同段混凝土总体需求，计划加工时间为１年，加工砂石料总量按70万t计（其中机制砂40%，碎石60%）。依据产能需求，选择的主要破碎机设备为：破碎采用1台PE900*1200颚式破碎机，二级破碎采用2台PFC1412液压反击式破碎机，三级破碎采用１台S-10制砂机。采用干法生产机制砂，加装布袋除尘工艺进行加工过程的除尘和石粉含量的控制。

PFC液压反击破在维护方面的设计更为科学、合理、自动化程度高，设计人性化。维护保养及检修工作只需要2 名工人变可以轻松完成。相比之下，内其他设备则需要至少4 名工人花费3 个小时左右才能完成同样的工作量。为了提高破碎效率和产出更多终产品以及实现更低的循环负荷，PFC1412液压反击破具有大倾角给料特性。这样，可使物料深入转子中且排料曲线受板锤磨损的影响更小，从而持续获得更一致的终产品。PFC1412液压反击碎石机的给料口大可达500 mm，且可配备一台单驱动160kW电机。板锤的广泛选择性了客户拥有适当的破碎工具，而无论破碎物料的磨蚀性如何。的板锤锁紧装置是市场上同类产品中简单的固定系统，组装更快捷；而且即使在粗粒给料的情况下，也可使用带有陶瓷插件的板锤。

加工场地布设时主要考虑了以下几点：

（１）尽量保护土地资源，避免新征临时用地；

（２）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；

（３）与附近居民居住点保持200m以上的距离，避免加工过程噪音及粉尘扰民；

（４）电力供应方便，尽量加工成本。综合考虑后，因地制宜地将洞渣加工砂石料场地布设于距离隧道进口300m处的路基填方段，场地长约80m。为避免加工场地成为本路段的控制性工程，先将路基填筑至路下床底标高（剩余96区尚未施工）再进行设备安装。

为加工的质量，从以下几个方面加强了加工质量控制。

（１）从源头洞渣。在隧道掘进过程中，整体性好、性能满足要求岩石用于加工砂石料。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先采用压路机压实，然后铺筑20cm厚级配碎石层，避免了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，降雨能及时排除，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，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，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，砂石料成品堆高不过3m，避免出现颗粒离析。

（７）加工质检系统。建立了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。

 隧道洞渣砂石料工程应用

砂石料性能

经检测，采用该隧道洞渣加工的砂石料无碱活性，相关性能见表2和砂级配图2，砂石料性能与露天开采岩石加工的无异。对照《建设用砂》，该砂石料满足Ⅱ类砂要求（空隙率不大于44%，单级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%）。

经济效益

将隧道洞渣用于加工砂石料，其加工成本主要为加工能耗、人工和加工设备的折旧费用。将隧道洞渣加工砂石料与远运砂石料成本对比分析见表3。目前已采用隧道洞渣加工砂石料18.38万t（其中，机制砂8.03万t），由分析可见，应用18.38万ｔ隧道洞渣加工砂石料可直接节约投资1447万元。

环境效益

隧道洞渣加工砂石料实现了隧道洞渣的资源化利用，避免了建设弃土场来堆放洞渣导致的土地资源占用和对周围环境的影响。避免了远运河砂或者开山炸石来生产砂石料，了高速公路施工的能源消耗和ＣＯ２的排放。具有显著的环境效益。

通过隧道洞渣加工砂石料及其用于高速公路建设实践，得出以下结论。

（１）高速公路隧道洞渣常常作为废渣丢弃，既占用土地资源又影响环境。实现隧道洞渣的资源化利用是建设绿色公路的然要求。

（２）选择的三级破碎工艺（破碎PE900×1200颚式破碎机，二级破碎PFC1412液压反击式破碎机，三级破碎S-10制砂机）可满足隧道洞渣加工砂石料的需要。

（３）隧道洞渣加工砂石料宜采用干法生产，可采用布袋除尘方式进行机制砂石粉控制。

（４）结合隧道洞渣的特点，需从源头控制洞渣、晾晒、场地与道路硬化、场地排水、及时转运成品、定期检查检修设备等方式加强质量控制。宜采用级配、石粉含量、细度模数等３个指标作为隧道洞渣生产机制砂控制指标。

（５）通过加强质量控制，隧道洞渣生产的砂石料性能可满足建设用Ⅱ类砂要求的砂石料。将其用于高速公路建设是可行的。

（６）用隧道洞渣加工机制砂既消耗了隧道洞渣，又解决了高速公路建设用砂石料的难题，可以实现隧道洞渣资源化利用，节约了大量工程投资，且环保效益显著。