Den kompletta guiden till behandlingen av tunnelbruk

Sammanfattning: Bearbetningstekniken för sand- och grusaggregat är nyckeln till behandlingen och utnyttjandet av tunnelrös, vilket huvudsakligen inkluderar urvalet av tunnelrösåtervinning, urval och layout av sand- och grusbehandlingssystem, bearbetningstekniken för sand- och grusaggregat, avloppsbehandling, damm- och bullerhantering, etc.

Utnyttjande av tunnelrös

1. Vad är tunnelrös?

Tunnelrös avser stenavfall som grävts ut under tunnelgrävningen.

2. Risker med felaktig hantering av tunnelrös

Under grävningsprocessen av motorvägar och höghastighetstunnlar genereras stora mängder tunnelrös. På grund av faktorer som byggteknik och organisation kan tunnelröset inte utnyttjas på ett rimligt sätt, och det är ofta nödvändigt att bygga specialiserade deponiområden för avfallshantering.

Ockupera odlingsmark och avfallresurser

Den godtyckliga deponeringen av tunnelgrus som genereras vid tunnelutgrävningar upptar inte bara en stor mängd odlingsmark, utan påverkar också markens funktion, och de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos ytoppen kan förändras. Samtidigt kan restprodukterna av byggmaterial orsaka tungmetallförorening av jorden, vilket signifikant minskar odlingsbarheten av odlad mark.

Öka risken för översvämningskatastrofer

Utgrävning av tunnelgrus stör ytan kraftigt, vilket ökar området för jorderosion som ursprungligen var kraftigt eroderad. Om det inte behandlas och skyddas under byggprocessen, kommer det att orsaka regional jorderosion och medföra instabila faktorer för säkerheten i huvudprojektet, vilket ökar risken för översvämningskatastrofer längs floden.

Ekonomiskt resursavfall

För att möta kraven på grön byggnation behöver en stor mängd tunnelgrus som genereras under tunnelutgrävningen behandlas. Långdistanstransport ökar dock inte bara projektkostnaderna utan orsakar också resursavfall. Därför är det särskilt viktigt att behandla överblivet tunnelgrus på rätt sätt inom ingenjörsvetenskap.

3. Begränsningar för tillverkning av sand från tunnelgrus

Den mångformiga deformationen och icke-selektiviteten hos tunnellitologin

Jämfört med sand- och grustäkt, är den största nackdelen med att använda tunnelgrus för att producera maskintillverkad sand att materialet inte är selektivt. Enligt projektets planeringsschema produceras gruset under tunnelkonstruktionen, vilket innebär att skillnaden mellan bergarterna kan vara relativt stor, och kvaliteten på den maskintillverkade sanden är instabil. Om gruset produceras av flera tunnlar, blir detta tillstånd mer uppenbart.

Brister i rimlig utvärdering av tunnelgrus

Vissa ingenjörspersonal kan ha endast begränsad förståelse av tunnelgrus när det gäller vägfundament, och saknar tekniskt stöd och objektiv förståelse för dess tillämpning i betongkonstruktioner, vilket gör det svårt att organisera mänskliga, materiella och finansiella resurser för att studera och tillämpa tunnelgrus.

Brister i standardiserad bearbetningsteknik

Sammansättningen av tunnelgrus är komplex, och litologin av tunnelgrus varierar kraftigt i olika regioner. För närvarande finns det ingen standardiserad behandlingsplan och process, och anpassade behandlingsplaner behöver utformas baserat på den specifika situationen på olika platser.

Tillämpningar av tunnelgrus

Nyckelteknologier för att förbereda sand och grus från tunneloska

Processen för produktion av tunneloskasand inkluderar huvudsakligen: analys av typen och graden av tunnelns omgivande berg → val av tunneloska återvinning → analys av utbud och efterfrågan på tunneloska och sandsten → jämförelse och urval av sand- och grusbearbetningsplatser → design av sand- och grusbearbetningsteknologi → val av sand- och grusutrustning → byggnation av sand- och grusbearbetningsplatser, installation av utrustning → kvalitetsinspektion av sand- och grusaggregat → justering av utrustning.

Bearbetningstekniken för sand- och grusaggregat är nyckeln till behandlingen och utnyttjandet av tunnelrös, vilket huvudsakligen inkluderar urvalet av tunnelrösåtervinning, urval och layout av sand- och grusbehandlingssystem, bearbetningstekniken för sand- och grusaggregat, avloppsbehandling, damm- och bullerhantering, etc.

1. Analys av typer och grader av omgivande berg i tunneln

Typen av omgivande berg är den kritiska faktorn för att avgöra om sand och grus kan beredas. Graden av omgivande berg bestäms främst av graden av fragmentering av tunneloskans och typ av omgivande berg. Omgivande berg med hög styrka kan användas för att förbereda sand och grus.

2. Val av tunneloskans återvinning

Tunneloska har följande egenskaper:

(1) Tunneloskan kan komma från olika delar eller enheter av byggprojektet, och fluktuationen av litologi, tryckhållfasthet, vädergrad osv. ökar mångfalden och komplexiteten av råmaterialet, vilket gör det svårt att säkerställa kvaliteten och stabiliteten hos råmaterialet.

(2) Det finns många föroreningar såsom lera och jord i tunneloskan, och renheten är låg. Därför måste lämpliga åtgärder för att ta bort föroreningar och jord vidtas.

(3) Den huvudsakliga metoden för ingenjörsutgrävning är sprängning. Under tunnelutgrävning, på grund av påverkan från den tvärsnittdesign som används, är sprängytan liten och sprängpunkterna är koncentrerade, vilket resulterar i en mindre genomsnittlig storlek på sprängoskan, med mer pulver och tjockare pulverbeläggning.

Enligt egenskaperna hos tunneloska, om allt blandas och staplas i oskalagret, kommer det att orsaka instabilitet hos råmaterialet. För att minimera kvalitetsfluktuationen av råmaterialet från källan krävs preliminär sortering och klassificering.

Effektiva åtgärder för att förbättra kvaliteten på tunneloskans råberg:

Först, innan utgrävning, jämför de på platsen uppmätta byggnadsdata med geologiska undersökningsdata för att bestämma motsvarande litologi, styrka och vädergrad för olika utgrävningsdelar, samt om de kan användas som råmaterial för att bereda sand- och grusaggregat, för att välja tunneloska från källan.

Därefter, under utgrävningsprocessen, genomförs lämplig sortering av tunneloskan, såsom att välja stenar med bra prestanda och hög styrka för bearbetning av sand- och grusaggregat. De utgrävda oskematerialen från krossade zoner, leriga formationer och svaga formationer används inte för beredning av sand- och grusaggregat.

Till sist klassificeras och staplas tunnelstänk som transporteras till slaggården enligt dess kvalitet för att säkerställa att kvalitetsdifferensen av slaggen i samma hög minimeras, prestandan är mer stabil och det är lätt att klassificera, bearbeta och utnyttja.

3. Platsval och layout av sand- och grusbearbetningssystem

Det finns huvudsakligen två typer av sand- och grusbearbetningssystem: fasta och mobila. För närvarande använder stora och medelstora system oftast fasta typer. För småskaliga sand- och stenbearbetningssystem inom linjära ingenjörsprojekt (som järnvägar, motorvägar etc.) bör mobila typer användas.

Det mobila sand- och grusbearbetningssystemet använder modulär montering, som flexibelt kombinerar krossning, sortering och sandtillverkning i ett. Det kan snabbt överföras till produktion i takt med projektplanen och förkorta transportavståndet mellan de olika processerna.

Platsvalet och layouten av sand- och grusbearbetningssystemet bör omfatta en analys av råmaterialets källa och blandningsanläggningens läge. Baserat på regionala egenskaper, omgivande miljö, platsens storlek (med hänsyn till en viss mängd lagring av färdigt material och lagring av tunnelstänk), systemets skala och form, produktionsprocess och andra faktorer bör den ideala platsen väljas bland tillgängliga platser, och rimlig planering bör genomföras för att uppfylla kraven på avancerad teknik, bekväm konstruktion, pålitlig drift samt god ekonomi, säkerhet och miljöskydd.

4. Bearbetningsteknik för sand- och grusaggregat

Förberedelsen av sand- och grusaggregat från tunnelstänk innefattar krossning, sortering och sandtillverkning, där huvudprocessen är "mer krossning och mindre slipning, ersätta slipning med krossning, och kombinera krossning och slipning". Egenskaperna hos bearbetningsmaterialet påverkar direkt designen av bearbetningsprocessen för sand- och grusaggregat.

Krossning

Antalet krossningssektioner bör fastställas enligt litologin, hårdheten, inmatningspartikelstorleken, den nödvändiga bearbetningskapaciteten för tunnelstänket och i kombination med andra faktorer för en omfattande analys.

För stenar som är svåra att krossa och har stark abrasivitet, som basalt och granit, används vanligtvis en 3-stegs krossningsprocess. För grov krossning används ofta en kross med käkar eller en gyratorisk kross. För medelkrossning används en medelstor konkross med en relativt stor krossningsförhållande, medan för fin krossning används en kort huvudet konkross.

För medelstora eller ömtåliga stenar som kalksten och marmor kan en tvåstegs- eller trestegs krossningsprocess användas. För grov krossning kan vi använda en slaginstrumentkross eller en hammarskross med relativt stort krossningsförhållande. För medel- och fin krossning rekommenderar vi att välja slaginstrumentkross eller konkross.

Det finns tre former av krossbearbetning: öppen krets, stängd krets och segmenterad stängd krets:

Vid antagande av öppenkretsproduktion är processen enkel, det finns ingen cykelbelastning, och verkstadslayouten är relativt enkel, men flexibiliteten för gradjustering är dålig. Efter balansering kan det finnas en del avfallsmaterial.

När man antar sluten kretsproduktion är det lätt att justera krossningen av aggregat, och verkstadens layout är relativt koncentrerad. Dock är processen komplex, cykellasten är stor och bearbetningseffektiviteten är låg;

När man antar segmenterad sluten kretsproduktion är justeringen av kornstorlek flexibil, cykelbelastningen är relativt liten, men antalet verkstäder är relativt stort och driftnettverkarna är relativt komplexa.

Screening

Screening är den nyckelfaktor som kontrollerar kornstorleken på sand- och grusaggregat, och tunnelavfallet screenas och klassificeras efter att det krossats. Konfigurationen av vibrationsskärmen bör bestämmas utifrån lerinnehållet, tvättbarheten, den erforderliga bearbetningskapaciteten, klassificeringen av de screenade råmaterialen, utdragskraven osv.

När man beräknar screeningens bearbetningskapacitet bör fluktuationen i matvolymen beaktas. Flera lager av skärmar bör beräknas lager för lager, och modellen bör väljas enligt det mest ogynnsamma lagret samt tjockleken på materiallagret vid utdragsändan bör kontrolleras. Det krävs att tjockleken på materiallagret vid utdragsändan av skärmen inte får vara större än 3-6 gånger storleken på nätöppningen (det mindre värdet bör användas när det gäller dehydreringssyften).

Sandtillverkning

1) Sandtillverkningsprocess

Produktionsprocessen för sand- och grusaggregat inkluderar tre metoder: torr metod, våt metod och en kombination av torr och våt metod.

(1) Våt metod produktion: lämplig för situationer där råmaterialen innehåller för mycket lera eller mjuka partiklar, och innehållet av fint aggregatstenpulver är relativt högt. Våt metod produktion kan användas för att avlägsna en del stenpulver.

Fördelarna är hög screeningeffektivitet, ytan på aggregatet är ren och ingen damm under produktionsprocessen; nackdelarna är hög vattenförbrukning, svårigheter vid avloppsbehandling, betydande förlust av fint aggregat och stenpulver samt svårigheter vid dehydreringsprocess medan produktionen pågår.

(2) Torr metod produktion: främst lämplig för rena råmaterial och sandbearbetningssystem med låg sandbildningsgrad av fint aggregat och låg stenpulverinnehåll.

Fördelarna är låg vattenförbrukning, låg förlust av stenpulver och låg eller ingen avloppsbehandling.

Nackdelen är att dammen vanligtvis är stor, och områden med hög damm behöver vara tätade och utrustade med dammborttagningsutrustning. När råmaterialet innehåller vatten är det svårt för det fina aggregatet att screenas igenom.

(3) Kombination av torr och våt metod produktion: avser vanligtvis produktionsprocessen som kombinerar våt metod produktion av grova aggregat och torr metod produktion av fint aggregat. Denna produktionsmetod är främst lämplig för sand- och grusbearbetningssystem med hög lermängd i råmaterial och lågt innehåll av fint aggregat och stenpulver.

Fördelen är att den kombinerar fördelarna med torr och våt produktion, med mindre vattenförbrukning, mindre avloppsbehandling, ren yta av grova aggregat, mindre förlust av fint aggregatstenpulver och mindre damm.

Nackdelen är att råmaterialen behöver dehydrerats innan de går in i den vertikala axelns påverkan kross efter att de tvättats med vatten (råmaterialets fuktinnehåll får vanligtvis inte överstiga 3%, annars kan det allvarligt påverka sandtillverkningseffekten).

2) Sandtillverkningsutrustning

Valet av sandtillverkningsutrustning bör bestämmas baserat på egenskaperna hos materialkällan, regionala egenskaper, produktionsprocess och utsläppskrav. Den mest använda sandtillverkningsutrustningen på den nuvarande marknaden är vertikalaxlad hårdhetskross och tornliknande sandtillverkningssystem. Kunder kan också välja mobil krossande sandtillverkningsutrustning beroende på projektets framsteg och platsförhållanden etc.

1. vertikalaxlad hårdhetskross

VSI6X-seriens vertikalaxlade hårdhetskross har optimerat strukturen på krosskammaren, utrustad med "sten mot sten" och "sten mot järn" krossformer, och "sten mot sten" materialinredning och "sten mot järn" stötblockstruktur är speciellt utformade enligt utrustningens arbetstillstånd, vilket avsevärt förbättrar krossningseffektiviteten hos utrustningen.

Generellt, när råmaterialet är svårt att krossa och har stark slitstyrka, bör metoden "sten mot sten" väljas; när råmaterialet är medelbräckligt eller bräckligt, och slitstyrkan är medel eller svag, bör metoden "sten mot järn" väljas.

2. tornliknande sandtillverkningssystem

Det tornliknande sandtillverkningssystemet är en ny typ av sandtillverkningsmetod och också en trend i den framtida utvecklingen av maskintillverkad sandindustri. För att lösa problemen med orimlig sortering, hög pulver- och lera-innehåll, och icke-standardiserad partikelstorlek av traditionell maskintillverkad sand, antar VU Integrated Sand Making System krossningsteknik och vattenfallformningsteknik, vilket gör att den färdiga sanden och gruset har rimlig sortering och rund partikelform, vilket effektivt minskar den specifika ytan och porositeten hos grova och fina aggregat. Samtidigt gör användningen av teknik för torrpulveravlägsnande pulverinnehållet i den färdiga sanden justerbar och kontrollerbar.

VU Integrated Sand Making System upptar en liten yta, antar helt slutet transport-, produktions- och negativ tryck avdamningdesign, med låg ljudnivå, inga avloppsvatten, slam och dammutsläpp, och uppfyller de nationella miljöskyddskrav.

3. mobil kross och sandtillverkningsmaskin

K3-seriens mobila kross- och sandproduktionslinje är utrustad med en ny typ av huvudenhet, med full och stark hastighet och kraft, samt stabil och pålitlig drift;

Utrustad med en släde-typ automatisk lyftgrund, som möjliggör snabb överföring och bekväm installation;

Efter byte av läge kan den också användas som en fast linje, vilket gör den till ett idealiskt val för tunnelaska-behandling.

5. Miljöskyddsåtgärder

Avloppsvattenbehandling

Sedimentering och fast-vätske separation är vanligt förekommande för att behandla avloppsvatten som släpps ut under processen av sand- och grusbearbetning.

Sedimenteringsbehandling har generellt två faser: försedimentering och sedimentering. Investeringen i denna metod är liten och driften är enkel, men den upptar mycket utrymme och är känslig för klimatbegränsningar.

I den fasta-vätskesens separationsmetoden placeras det utsläppta avloppsvattnet först i anrikningstanken för koncentration, och avfallsslakten som har nått en viss koncentration avvattnas mekaniskt. Överflödesvattnet från anrikningstanken går in i sedimentationstanken för klarhet. Denna behandlingsmetod upptar en liten yta och påverkas inte av klimatförhållanden. Återvinningstakten kan generellt nå över 70 %, men ingenjörsinvesteringen är relativt hög.

För närvarande använder avloppsbehandlingen av sand- och grusbehandlingssystem vanligtvis en kombination av två metoder: först separeras en del av de grova partiklarna genom sedimentation, och därefter används mekaniska metoder för avvattning efter koncentration av de fina partiklarna. Detta kan säkerställa normal drift av avloppsbehandlingssystemet samtidigt som kostnaderna kontrolleras.

Stoftkontroll

Stoftet i sand- och grusbehandlingssystemet kommer huvudsakligen från krossning, sortering och klassificering, materialöverföring och matningskanal, vilket inte bara förorenar miljön utan också påverkar den fysiska hälsan hos operatörer och omgivande invånare. Vanligtvis kombineras vattensprutstoftborttagning, biologisk nanotäckning för stoftundertryckning och dammuppsamlingsutrustning i systemet.

Bullerkontroll

De huvudsakliga åtgärderna för bullerkontroll i sand- och grusbehandlingssystemet inkluderar:

• Välj lågbullrig utrustning för att reducera bullerintensiteten;
• Välj lämpliga bullerdämpande material för att minska bullret;
• Använd ljudisoleringsmaterial för att blockera transmissionsvägar eller minska bullerintensitet under överföring;
• Använd personlig skyddsutrustning mot buller, etc.

Analys av blandningsförhållande för betong med tunnelslagssand

1. Val av beredningsstyrka och vatten-cementförhållande

Styrkan och vatten-cementförhållandet för maskintillverkad sandbetong bör uppfylla relevanta föreskrifter.

2. Bestämning av enhetsvattenförbrukning

Jämfört med flodsandbetong kräver maskintillverkad sandbetong mer vatten för att uppnå samma slump.

3. Bestämning av enhetscementförbrukning

När maskintillverkad sandbetong med lägre klass (C30 och lägre) förbereds, behöver cementförbrukningen inte ökas jämfört med flodsandbetong för att uppnå erforderlig styrka.

4. Val av sandhalt

Valet av sandhalten för maskintillverkad sandbetong är vanligtvis 2 % -4 % högre än för flodsand, eller till och med högre. På grund av faktorer som graderingen, utseende på partiklar, finhetsmodul och stenpulverinnehåll av den maskintillverkade sanden, behöver det specifika värdet fastställas genom ytterligare experiment.

Fall av behandling av tunnelslag

1. Beredning av sand från tunnelslag vid Chengdu-Kunming-järnvägen

De huvudsakliga bergarterna i tunnelslaget för detta projekt är basalt och kalksten. Och eftersom detta projekt ligger nära vattenkällan finns det tillräckligt med vatten för produktionsanvändning.

Utrustningskonfiguration:

1 vibrationsmatare, 1 kross, 1 konkross, 1 vertikalaxlig påverkan kross, 2 vibrationsskärmar, 10 transportband, 1 uppsättning elskåp och kablar, 1 uppsättning sandtvättutrustning och 2 lastare.

Processflöde：

① Med tanke på att tunneln kräver 5~10 mm grus för sprutbetong, är gruset utformat i 3 gradningar, med storlekar på 5~10 mm, 10~20 mm, 16~31,5 mm, och maskintillverkat sand mindre än 4 mm.

Maskstorlekarna är 4 mm (stålmasknät), 6 mm (nylonmasknät), 12 mm (nylonmasknät), 21 mm (nylonmasknät) och 32 mm (stålmasknät).

② Material som är mindre än 4 mm från maskstorleksskjutande skärm är maskintillverkat sand. Justera hastigheten på sandtillverkningsmaskinen (hastigheten på sandtillverkningsmaskinen är 1200 r/min) för att kontrollera kornstorleksmodulen för det maskintillverkade sandet; Justera mängden vatten i sandtvättmaskinen för att kontrollera sandkornens form och innehållet av stenpulver.

Praktiken har visat att ökad mängd stenpulver kan minska finhetsmodulen. Men i faktisk användning, på grund av den stora mängden stenpulver och den överdrivna viskositeten hos sanden, är det svårt att tömma materialet från doseringstratten, och manuell rengöring krävs under doseringen.

③ Gruset 4~6 mm återgår till sandtillverkningsmaskinen, minskar innehållet av partiklar under 5 mm i gruset 5~10 mm, partiklarna på skärmen 6 mm är grus 5~10 mm, partiklarna på skärmen 12 mm är grus 5~10 mm, partiklarna på skärmen 21 mm är grus 16~31,5 mm.

2. Sandberedning från tunnelavfall på Jiande-Jinhua motorväg

De omgivande bergen av tunnlar längs linjen är huvudsakligen tuff.

Projektöversikt：

Råmaterial: tuff, tunnelavfall

Produktionskapacitet: 260 t/h

Utrustningskonfiguration: F5X vibrationsmatare, PEW kross, HST enkelcylindrig hydraulisk kon kross, VSI5X sandtillverkningsmaskin, S5X vibrationsskärm och andra stödjande enheter.

Färdig sand och grus: 0-5, 5-10, 10-20, 20-28 mm

Projektfördelar:

Hög kvalitet:Den högteknologiska intelligenta kross- och sandtillverkningsutrustningen är höjdpunkten och kärnan i hela projektet. Den avancerade hydrauliska styrteknologin och den mogna produktionsprocessen i krossavsnittet säkerställer den effektiva och stabila driften av hela projektet; den färdiga maskintillverkade sand som produceras av sandtillverkningssektionen har justerbar partikelstorleksfördelning och kontrollerbart lerinnehåll, vilket effektivt kan förbättra ingenjörskvaliteten.

Hög intelligens:Detta projekt är utrustat med PLC-styrsystem, vilket kan övervaka och kontrollera driftstatusen för hela produktionslinjen. Den intelligenta produktionsverkstaden underlättar inte bara produktionsoperationer, utan minskar också arbetskraftskostnader, vilket gynnar kostnadskontrollen för projektet.

Hög nytta:Projektet planerar att använda 250 000 kubikmeter maskintillverkat sand. Beräknat enligt marknadspriserna för projektet vid den tiden, är marknadspriset för naturlig sand så högt som 280 RMB per kvadratmeter, och marknadspriset för mekanisk sand så högt som 100 RMB per kubikmeter, med en skillnad på 180 RMB per kubikmeter. Kostnaderna kan sparas med cirka 45 miljoner RMB med betydande indirekta ekonomiska fördelar.