1、問(wèn)題的提出

　　GZ40（國道主干線(xiàn)二連浩特-河口）陜西境戶(hù)縣澇峪口至洋縣高速公路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)戶(hù)洋高速公路），橫穿秦嶺南北，是我國華北通往西南的大通道，也是陜西省“米”字型公路主骨架的重要組成部分。

　　該公路為陜西省第一條山嶺重丘區高速公路，橋梁隧道長(cháng)度所占比例達75%，隧道棄渣場(chǎng)地困難并對自然生態(tài)環(huán)境造成破壞。而另一方面，路基填筑需要大量土石方，橋梁隧道、防護排水工程對砂的需求量很大，由于沿線(xiàn)天然砂較少，工程用砂主要依靠遠運，平均運距達60公里，運輸條件差，施工干擾大，運輸成本高。為解決二者之間的矛盾，設計中路基填筑全部采用隧道棄渣和開(kāi)山棄渣，工程用砂部分采用人工砂。其中路基（含主線(xiàn)、立交、服務(wù)區、連接線(xiàn)工程）填筑利用隧道棄渣195.9萬(wàn)立方米，加工機制砂利用隧道64.8萬(wàn)立方米。

　　2、利用隧道棄渣填筑路堤的探討

　　目前，已有不少地區修筑了填石路堤的高等級公路，但現行高等級公路填石路堤的設計與施工，不僅沒(méi)有可靠的技術(shù)規范可依，也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗供參考。在設計中主要考慮了填石路基的邊坡綠化、路床和墻背填料和填石路基的壓實(shí)。

　　2.1填石路基綠化設計

　　為保證填石路基的美觀(guān)，達到與自然界的協(xié)調，體現生態(tài)路的要求，設計中填石路基邊坡采用厚度為50cm的拱型骨架護坡防護、綠化，圖1為拱型骨架護坡法向投影示意圖。

　　2.2路床和墻背填料設計

　　填石路堤采用隧道棄渣或開(kāi)山棄渣填筑，其石料含量大于70%，石料強度大于15MPa，最大粒徑不超過(guò)30cm.設計中全線(xiàn)路基施工采用光面爆破，因此隧道和路基棄渣容易滿(mǎn)足最大粒徑要求。

　　考慮到填石路基頂面和路面結構層之間應設置過(guò)渡層、擋土墻墻背填料不易壓實(shí)等因素，設計中填石路堤路床頂面以下50cm、擋土墻墻背2米范圍內和非巖石地段挖方（零填）路床頂面以下30cm填筑未篩分碎石，如圖2、圖3和圖4所示。填料最小強度（CBR）（%）大于8.0，其壓實(shí)度要求同土質(zhì)路基。

　　2.3填石路基壓實(shí)要求

　　填石路基壓實(shí)的目的是使各粒料之間的松散接觸狀態(tài)變?yōu)榫o密咬合狀態(tài)。由于塊石的顆粒較大，石塊之間會(huì )有蓬架、擱空現象，形成空隙率過(guò)大，易造成局部塌陷，因此填石路基的壓實(shí)應選用低頻高幅的大噸位振動(dòng)壓路機，如25～50T的鋼輪振動(dòng)壓路機。在碾壓之前，應用大型推土機攤鋪平整，個(gè)別不平整處，應人工配合用細石屑找平。

　　根據石（家莊）太（原）高速公路的壓實(shí)經(jīng)驗，應先用小噸位壓路機靜壓2遍，然后用50噸振動(dòng)壓路機至少壓實(shí)5遍，待看不出輪跡為止，具體的碾壓遍數可參考下述方法，由試驗工程確定。

　　壓實(shí)合格的判定方法：碾壓結束后，在路基表面布設測點(diǎn)，測定其標高，再用50噸拖式振動(dòng)壓路機碾壓兩遍后，測定測點(diǎn)標高，同一測點(diǎn)兩次標高差值小于5mm.

　　3、利用隧道棄渣加工人工砂的探討

　　人工砂的名稱(chēng)，各地叫法不一，如上海叫碎石砂，廣東叫石粉，貴州叫山砂等。2002年2月1日實(shí)施新的國家砂石標準《建筑用砂》（GB/T14684-2001）將砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類(lèi)。天然砂（naturalsand）指由自然風(fēng)化、水流搬運和分選、堆積形成的、粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。人工砂（manufacturedsand）指經(jīng)除土處理的機制砂、混合砂的統稱(chēng)，包括機制砂、混合砂。機制砂指由機械破碎、篩分制成、粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒；混合砂指由機制砂和天然砂混合制成的砂。

　　3.1人工砂應用的歷史

　　美國、英國、日本等國家使用人工砂有幾十年的歷史，如80年代日本的天然集料與人工集料的比例，大約為0.9：1；90年代則降為0.5：1.在我國，它可以說(shuō)是一種傳統材料在快速發(fā)展的建筑市場(chǎng)中崛起的新材料，人工砂在缺少天然砂的地區已經(jīng)普及應用，有的還制訂了地方法規。從20世紀60年代起，我國一些建筑工程因環(huán)境條件所限，開(kāi)始以石材為原料進(jìn)行機制砂加工和應用研究；到了70年代，貴州省已大規模使用機制砂，并制訂了地方標準；之后，云南、河南也出臺了人工砂地方標準和使用規程，如《云南省人工砂技術(shù)標準及應用規程》；20世紀90年代以來(lái)，京、津、滬、渝等地都有了人工砂生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)、使用也帶動(dòng)了人工砂的研究。2001年重慶地區機制砂配制混凝土應用研究獲重慶市科技進(jìn)步三等獎，2002年北京出臺了《人工砂應用技術(shù)規程》，上海出臺了《機制砂在混凝土中應用技術(shù)規程》。人工砂已被列入新的國家砂石標準中《建筑用砂》（GB/T14684-2001），并經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監督總局批準，于2002年2月1日實(shí)施。

　　3.2人工砂在其它領(lǐng)域應用實(shí)例

　　貴州烏江渡水庫大壩工程全部采用了自己生產(chǎn)的人工砂350萬(wàn)m3；天津西斯爾混凝土工業(yè)有限公司已生產(chǎn)人工砂127萬(wàn)噸，生產(chǎn)商品混凝土180m3，并成功地用于北水南調工程的西河閘工程；浙江湖州新開(kāi)元碎石限公司已生產(chǎn)人工砂100余萬(wàn)噸，用人工砂配制的高強度泵送混凝土成功地應用于上海市貿濱江花園、徐匯苑等工程。長(cháng)江三峽工程壩區缺少天然砂，如在河床中采挖天然砂，既破壞了長(cháng)江河勢、運輸距離達100Km以上，而決定采用人工砂的方案，二期工程需生產(chǎn)人工砂910萬(wàn)m3，三期工程需生產(chǎn)人工砂261萬(wàn)m3.內昆、株六復線(xiàn)等鐵路建設中也有人工砂使用的報道。鄭州市河砂資源相對缺乏，而石灰石資源較為豐富。大力推廣人工砂可以變廢為寶、保護環(huán)境，同時(shí)也能夠增加地方財政收入，有利于資源合理利用及鄭州市建材業(yè)的可持續發(fā)展。鄭州市建委下發(fā)通知，要求鄭州市大力推廣人工砂，有關(guān)部門(mén)、單位不得為人工砂的推廣設置障礙。北京市礦業(yè)協(xié)會(huì )、北京市混凝土協(xié)會(huì )向北京市國土資源和房屋管理局提出了推廣應用人工砂的建議�？梢哉f(shuō)，作為混凝土和砂漿等基本材料之一的建筑用砂，人工砂應用已經(jīng)積累了成功經(jīng)驗是不爭的事實(shí)。

　　3.3人工砂的質(zhì)量

　　新的國家砂石標準采用或參照了國際通用的相關(guān)條款內容及試驗方法，使之與國際接軌。例如新標準中，天然砂中粒徑小于75μm的顆粒含量，稱(chēng)為含泥量，人工砂中粒徑小于75μm的顆粒含量稱(chēng)為石粉含量，而用亞甲藍MB值判定人工砂中粒徑小于75μm顆粒含量主要是泥土還是與被加工母巖化學(xué)成分相同的石粉。有些生產(chǎn)廠(chǎng)家用水洗法去掉石粉是一個(gè)誤區，把泥土含量與石粉含量泥淆，從大量試驗看，從C10到C60泥凝土，石粉起到了增大強度及改善和易性的作用，這在低標號砼表現更突出。人工砂被列入規范，標志著(zhù)對人工砂有了新的認識，發(fā)展人工砂條件已經(jīng)成熟。實(shí)踐證明人工砂的物理性能、混凝土力學(xué)性能、水泥用量及抗滲、抗凍和耐久性能等指標均優(yōu)于天然砂。

　　3.4人工砂的價(jià)格

　　全國各地人工砂價(jià)格差異較大，一是因為砂石生產(chǎn)采用的技術(shù)、工藝、流程不同形成的，二是砂石資源會(huì )儲量和分布不均造成銷(xiāo)售價(jià)不樣。例如，三峽工程成品砂單價(jià)45.55元/噸（汽車(chē)運距12Km）。河南省輝縣市由鵝卵石經(jīng)機械粉碎、水洗等加工后形成的砂每噸成本價(jià)50元，銷(xiāo)售價(jià)每噸60元。2001年，中國砂石協(xié)會(huì )通過(guò)對11個(gè)地區17個(gè)企業(yè)價(jià)格的收集與分析，天然中粗砂價(jià)格在25元／噸左右，但公路用砂由于運距較遠（幾十公里，上百公里），運輸條件較差，運輸費用決定了天然砂的價(jià)格。因此對于公路用砂，就地加工人工砂往往較天然砂便宜。

　　4、結語(yǔ)

　　隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，山區高速公路建設方興未艾，如何解決隧道棄渣數量大且集中，而河道狹窄，棄渣場(chǎng)易破壞環(huán)境的矛盾是設計工作中必須考慮的問(wèn)題。本文就利用隧道棄渣渣填筑路堤和加工人工砂進(jìn)行了探討，不足之處，敬請指正。