隧道渣處理的完整指南

摘要：砂石骨料的加工技術是隧道渣處理和利用的關鍵，主要包括隧道渣回收的選擇、砂石加工系統的選擇與佈局、砂石骨料的加工技術、廢水處理、粉塵和噪音控制等。

隧道渣的利用現狀

1. 什麼是隧道渣？

隧道渣是指隧道開挖過程中產生的石頭廢棄物。

2. 不當處置隧道渣的危害

在高速公路和高鐵隧道開挖過程中，會產生大量的隧道渣。由於施工技術和組織等因素，隧道渣無法合理利用，往往需要建造專門的棄土場進行處置。

佔用耕地和浪費土地資源

隧道開挖產生的隧道渣任意棄置，不僅佔用大量耕地，也影響土地功能，且地表土壤的物理化學性質可能會改變。同時，建築材料殘留物可能造成土壤重金屬污染，顯著降低耕地的耕作性。

增加水災發生機率

隧道渣的開挖嚴重擾亂地表，增加原有土壤侵蝕的面積。

經濟資源浪費

為了符合綠色建築的需求，隧道開挖過程中產生的大量隧道渣需要處理。然而，長途運輸不僅增加工程成本，也造成資源浪費。因此，在工程中妥善處理廢棄隧道渣至關重要。

3. 從隧道渣製備砂的限制

隧道巖性多變形和非選擇性

與砂石礦相比，最大的缺點是

缺乏合理的隧道渣評價

部分工程人員可能僅對隧道渣作為路基填料有有限的了解，缺乏技術支持和客觀的認識其在混凝土工程中的應用，難以組織人力、物力、財力進行研究和應用。

缺乏標準化的處理技術

隧道渣的成分複雜，不同地區隧道渣的岩性差異很大。目前，沒有標準化的

應用隧道渣

隧道渣生產砂石的關鍵技術

隧道渣砂生產工藝主要包括：分析隧道圍巖種類和等級→隧道渣回收方案選擇→隧道渣及砂石供需分析→砂石加工場址比選→砂石加工工藝設計→砂石加工設備選型→砂石加工廠建設

砂石骨料的加工技術是隧道渣處理和利用的關鍵，主要包括隧道渣回收的選擇、砂石加工系統的選擇與佈局、砂石骨料的加工技術、廢水處理、粉塵和噪音控制等。

1. 隧道圍岩種類及等級分析

圍岩種類是決定是否能製作砂石的關鍵因素。圍岩等級主要由隧道渣的破碎程度及圍岩種類決定。高強度圍岩可用於製作砂石。

2. 隧道渣回收選擇

隧道渣具有以下特性：

(1) 隧道渣可能來自工程計畫的不同部分或單位 `

(2) 隧道渣中含有許多雜質，例如泥土和砂土，潔淨度低。因此，需要採取適當的措施去除雜質和泥土。

(3) 工程開挖的主要方法是爆破。在隧道開挖過程中，由於截面設計尺寸的影響，爆破面積小，爆破點集中，導致爆破渣的平均粒徑較小，粉末多，粉末覆蓋層較厚。

根據隧道渣的特性，如果將所有渣全部混合堆積在渣場，將導致母材的不穩定性。需要進行初步篩選和分類，以最大限度地減少母材來源的品質波動。

有效措施提升隧道渣母岩品質：

首先，在開挖前，將現場施工測量資料與地質勘探資料進行比對，以確定不同部位的岩性、強度及風化程度。

然後，在挖掘過程中，對隧道渣進行適當的篩選，例如選取性能良好、強度高的岩石用於砂石骨料的加工。從破碎帶、泥質層和弱質層開挖的渣料不應用於砂石骨料的製備。

最後，將運輸至渣場的隧道渣根據其質量進行分類堆積，以確保同一堆渣的質量差異降至最低，其性能 `

3. 砂石處理系統選址與佈局

砂石處理系統主要分為固定式和移動式兩種。目前大型及中型系統多採用固定式。對於線性工程（例如鐵路、公路等）的小型砂石處理系統，則應採用移動式。

移動式砂石處理系統採用模組化組裝，靈活地將破碎、篩選和造砂工序結合在一起。它可以快速地轉移到生產中

砂石骨料處理系統的選址與佈局，應綜合分析原料來源及混凝土拌合廠位置。依據區域特性、周邊環境、場地大小（考量一定量的成品料堆放及隧道渣堆放）、系統規模及形式、生產工藝等因素，從可選場址中選擇理想位置，並進行合理的規劃，以滿足先進技術、方便施工

4. 砂石骨料加工技術

由坑道礦渣製備砂石骨料，需經過破碎、篩分及制砂，主要工藝為「多破碎少磨，以破碎代替磨，破碎與磨相結合」。加工物料特性直接影響砂石骨料加工工藝的設計。

破碎

破碎段數應根據

對於難以破碎且具有強磨蝕性的岩石，如玄武岩和花崗岩，通常會採用三階段破碎工藝。粗碎時常使用顎式破碎機或圓錐式破碎機；中碎時則使用中型的圓錐式破碎機，具有相對較大的破碎比；而在細碎時，則使用短頭圓錐式破碎機。

對於中等或脆弱的岩石，如石灰岩和大理石，可以使用兩階段或三階段的破碎工藝。對於粗碎，可以採用具有相對較大破碎比的衝擊式破碎機或錘式破碎機。對於中碎和細碎，我們建議選擇衝擊式破碎機或圓錐破碎機。

有三種破碎加工的形式：開放循環、封閉循環和分段封閉循環：

採用開路循環生產時，流程簡單，沒有循環負載，車間佈局相對簡單，但分級調整的靈活性較差。平衡後，可能會產生一些廢料；

當採用封閉迴路生產時，骨料級配容易調整，車間佈局相對集中。然而，工藝複雜，循環負載大，加工效率低；

當採用分段封閉迴路生產時，骨料級配的調整靈活，循環負載相對較小，但車間數量相對較多，作業管理相對複雜。

篩選

篩選是控制砂石骨料粒徑的關鍵因素

當計算篩選處理能力時，應考慮進料體積的波動。多層篩應逐層計算，並根據最不利層選擇模型，並檢查卸料端物料層厚度。要求篩的卸料端物料層厚度不應大於篩孔尺寸的3-6倍（脫水時應取較小值）。

砂製作

1) 砂製作流程

砂石骨料的生產流程包括三種方法：乾法、濕法以及乾濕法結合。

(1) 濕法生產：適用於原料含有過多泥土或軟顆粒，且細骨料石粉含量較高的情況。濕法生產可以去除部分石粉。

優點是篩選效率高，骨料表面乾淨，生產過程中無粉塵

(2) 乾式生產法：主要適用於乾淨的原料及砂處理系統，且細骨料之砂產生率低，石粉含量低。

優點為低用水量、低石粉損失，以及低或無廢水處理。

缺點為粉塵通常較大，高粉塵區域需加蓋並裝設除塵設備。若原料含水量高，則細骨料不易篩選。

(3) 乾濕法結合生產：一般指將粗骨料濕法生產與細骨料乾法生產結合的生產過程。此生產方法主要適用於原物料泥含量高、細骨料及石粉含量低的砂石加工系統。

優點是結合乾濕法生產的優點，用水量較少，廢水處理量較少，粗骨料表面乾淨，細骨料損失較少

缺點是原料需經水洗後，再脫水才能進入立式衝擊式制砂機（原料含水量一般需控制在3%以下，否則將嚴重影響制砂效果）。

2) 制砂設備

制砂設備的選擇應根據物料來源特性、區域特性、生產工藝及排放要求等綜合考慮。目前市場主流制砂設備

1. 垂直軸衝擊式破碎機

VSI6X 系列垂直軸衝擊式破碎機優化了破碎腔結構，配備了「岩石對岩石」和「岩石對鐵」的破碎形式，並根據設備的工作狀態專門設計了「岩石對岩石」物料襯板和「岩石對鐵」衝擊塊結構，顯著提高了設備的破碎效率。

一般而言，當物料難以破碎且具有強磨蝕性時，應選擇「岩石對岩石」的破碎方式

2. 塔式造砂系統

塔式造砂系統是新型造砂方式，也是機械造砂產業未來發展趨勢。為了解決傳統機械造砂級配不合理、粉塵泥含量高、粒徑不合格等問題，VU整合式造砂系統採用研磨技術和瀑布成型技術，使成品砂石具有合理的級配和圓潤的粒狀形狀，有效降低比表面積

VU整合式砂石生產系統佔地小，採用全封閉式運輸、生產及負壓除塵設計，低噪音，無廢水、污泥及粉塵排放，符合國家環保要求。

3. 移動式破碎及砂石製造機

K3系列移動式破碎及砂石生產線配備新型主機設備，動力強勁，速度快，運行穩定可靠；

配備履帶式自動升降底座，讓

切換模式後，亦可作為固定線路使用，使其成為隧道渣處理的理想選擇。

5. 環境保護措施

廢水處理

沉澱和固液分離通常用於處理砂石加工過程中排放的廢水。

沉澱處理通常分為兩個階段：預沉澱和沉澱。此方法投資少，操作簡單，但佔地面積大，易受氣候限制。

在固液分離方法中，排放的廢水首先放入濃縮槽進行濃縮，達到一定濃度的廢渣則進行機械脫水。濃縮槽的溢流水進入沉澱槽進行澄清。此處理方法佔地面積小，不受氣候條件影響。回收率通常可達70%以上，但工程投資相對較高。

目前，砂石加工廢水的處理

塵埃控制

塵土控制 砂石加工系統中的塵土主要來自破碎、篩選及分級、物料搬運及輸送槽階段，不僅污染環境，也影響作業員及周圍居民的身體健康。一般在系統中結合水霧除塵、生物奈米科技抑塵及集塵設備。

噪音控制

砂石加工系統的噪音控制主要措施包括：

• 選擇低噪音設備以降低噪音強度；
• 選擇適當的隔音材料以降低噪音；
• 使用隔音材料阻擋傳播途徑或降低傳輸過程中的噪音強度；
• 使用個人防護設備防範噪音等。

隧道渣砂混凝土配比分析

1. 選擇配合強度及水灰比

機製砂混凝土之強度及水灰比應符合相關規定。

2. 單位用水量之決定

相較於河砂混凝土，機器製砂混凝土需更多水才能達到相同的坍落度。

3. 單位水泥用量之決定

在製作等級較低（C30及以下）的機器製砂混凝土時，為了達到所需的強度，水泥用量並不需要相較於河砂混凝土增加。

4. 砂率之選取

機器製砂混凝土的砂率選取通常比河砂混凝土高出 2% - 4%，甚至更高。由於

隧道爐渣處理案例

1. 從成都-昆明鐵路隧道爐渣製備砂子

本工程隧道渣的主要岩石為玄武岩和石灰岩。由於本工程靠近水源，生產用水充足。

設備配置：

1個振動給料機，1個颚式破碎機，1個圓錐破碎機，1個立軸衝擊破碎機，2個振動篩，10條輸送帶，1套電控櫃和電纜，1套洗砂設備，以及2台裝載機。

流程：

考慮到隧道需要5~10毫米的碎石用於噴射混凝土，該碎石設計為三種級配，尺寸分別為5~10毫米、10~20毫米、16~31.5毫米，以及機製砂小於4毫米。

網孔尺寸為 4mm（鋼絲網篩），6mm（尼龍網篩），12mm（尼龍網篩），21mm（尼龍網篩），以及 32mm（鋼絲網篩）。

②4mm 網孔尺寸篩出的細料為機製砂。調整制砂機轉速（制砂機轉速為 1200r/min）來控制機製砂的細度模數；調整洗砂機水量方式來控制砂粒形狀和石粉含量。

實踐證明，增加石粉含量

③4~6mm的沙石返回砂石製造機，減少5~10mm沙石中小於5mm的顆粒含量，6mm篩網上的顆粒為5~10mm的沙石，12mm篩網上的顆粒為5~10mm的沙石，21mm篩網上的顆粒為16~31.5mm的沙石。

2. 建德-金華高速公路隧道渣砂料準備

沿線隧道圍岩主要為凝灰岩。

專案概述：

原料：凝灰岩、隧道渣

產能：260t/h

設備配置：F5X 震動給料機、PEW 頭型破碎機、HST 單缸液壓圓錐破碎機、VSI5X 砂石製造機、S5X 震動篩和其他配套設備。

成品砂石：0-5，5-10，10-20，20-28mm

專案優勢:

高品質：高階智慧型破碎及制砂設備是整個專案的亮點及核心。破碎段先進的液壓控制技術及成熟的生產工藝，確保整個專案高效穩定運作；

高智慧：本項目配備PLC控制系統，可觀察及控制整個生產線的運行狀態。智能化生產車間不僅方便生產操作，更能降低人力支出，有利於項目成本控制。

高效益：本項目計劃使用25萬立方米的機製砂。根據當時項目市場價格計算，天然砂的市場價格高達每平方米280元人民幣，而機製砂的價格則...