1、問題的提出

　　GZ40（國道主干線二連浩特-河口）陜西境戶縣澇峪口至洋縣高速公路（以下簡稱戶洋高速公路），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(qū)高速公路，橋梁隧道長度所占比例達75%，隧道棄渣場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(shè)計中路基填筑全部采用隧道棄渣和開山棄渣，工程用砂部分采用人工砂。其中路基（含主線、立交、服務(wù)區(qū)、連接線工程）填筑利用隧道棄渣195.9萬立方米，加工機制砂利用隧道64.8萬立方米。

　　2、利用隧道棄渣填筑路堤的探討

　　目前，已有不少地區(qū)修筑了填石路堤的高等級公路，但現(xiàn)行高等級公路填石路堤的設(shè)計與施工，不僅沒有可靠的技術(shù)規(guī)范可依，也沒有成熟的經(jīng)驗供參考。在設(shè)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。

　　2.1填石路基綠化設(shè)計

　　為保證填石路基的美觀，達到與自然界的協(xié)調(diào)，體現(xiàn)生態(tài)路的要求，設(shè)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(shè)計

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

　　考慮到填石路基頂面和路面結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)設(shè)置過渡層、擋土墻墻背填料不易壓實等因素，設(shè)計中填石路堤路床頂面以下50cm、擋土墻墻背2米范圍內(nèi)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，其壓實度要求同土質(zhì)路基。

　　2.3填石路基壓實要求

　　填石路基壓實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，石塊之間會有蓬架、擱空現(xiàn)象，形成空隙率過大，易造成局部塌陷，因此填石路基的壓實應(yīng)選用低頻高幅的大噸位振動壓路機，如25～50T的鋼輪振動壓路機。在碾壓之前，應(yīng)用大型推土機攤鋪平整，個別不平整處，應(yīng)人工配合用細石屑找平。

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

　　壓實合格的判定方法：碾壓結(jié)束后，在路基表面布設(shè)測點，測定其標(biāo)高，再用50噸拖式振動壓路機碾壓兩遍后，測定測點標(biāo)高，同一測點兩次標(biāo)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，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日實施新的國家砂石標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》（GB/T14684-2001）將砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類。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(tǒng)稱，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(yīng)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，它可以說是一種傳統(tǒng)材料在快速發(fā)展的建筑市場中崛起的新材料，人工砂在缺少天然砂的地區(qū)已經(jīng)普及應(yīng)用，有的還制訂了地方法規(guī)。從20世紀60年代起，我國一些建筑工程因環(huán)境條件所限，開始以石材為原料進行機制砂加工和應(yīng)用研究；到了70年代，貴州省已大規(guī)模使用機制砂，并制訂了地方標(biāo)準(zhǔn)；之后，云南、河南也出臺了人工砂地方標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)程，如《云南省人工砂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用規(guī)程》；20世紀90年代以來，京、津、滬、渝等地都有了人工砂生產(chǎn)線，生產(chǎn)、使用也帶動了人工砂的研究。2001年重慶地區(qū)機制砂配制混凝土應(yīng)用研究獲重慶市科技進步三等獎，2002年北京出臺了《人工砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，上海出臺了《機制砂在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。人工砂已被列入新的國家砂石標(biāo)準(zhǔn)中《建筑用砂》（GB/T14684-2001），并經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局批準(zhǔn)，于2002年2月1日實施。

　　3.2人工砂在其它領(lǐng)域應(yīng)用實例

　　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m3；天津西斯?fàn)柣炷�土工業(yè)有限公司已生產(chǎn)人工砂127萬噸，生產(chǎn)商品混凝土180m3，并成功地用于北水南調(diào)工程的西河閘工程；浙江湖州新開元碎石限公司已生產(chǎn)人工砂100余萬噸，用人工砂配制的高強度泵送混凝土成功地應(yīng)用于上海市貿(mào)濱江花園、徐匯苑等工程。長江三峽工程壩區(qū)缺少天然砂，如在河床中采挖天然砂，既破壞了長江河勢、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m3，三期工程需生產(chǎn)人工砂261萬m3.內(nèi)昆、株六復(fù)線等鐵路建設(shè)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(xù)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、單位不得為人工砂的推廣設(shè)置障礙。北京市礦業(yè)協(xié)會、北京市混凝土協(xié)會向北京市國土資源和房屋管理局提出了推廣應(yīng)用人工砂的建議�？梢哉f，作為混凝土和砂漿等基本材料之一的建筑用砂，人工砂應(yīng)用已經(jīng)積累了成功經(jīng)驗是不爭的事實。

　　3.3人工砂的質(zhì)量

　　新的國家砂石標(biāo)準(zhǔn)采用或參照了國際通用的相關(guān)條款內(nèi)容及試驗方法，使之與國際接軌。例如新標(biāo)準(zhǔn)中，天然砂中粒徑小于75μm的顆粒含量，稱為含泥量，人工砂中粒徑小于75μm的顆粒含量稱為石粉含量，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)廠家用水洗法去掉石粉是一個誤區(qū)，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(biāo)號砼表現(xiàn)更突出。人工砂被列入規(guī)范，標(biāo)志著對人工砂有了新的認識，發(fā)展人工砂條件已經(jīng)成熟。實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?jié)B、抗凍和耐久性能等指標(biāo)均優(yōu)于天然砂。

　　3.4人工砂的價格

　　全國各地人工砂價格差異較大，一是因為砂石生產(chǎn)采用的技術(shù)、工藝、流程不同形成的，二是砂石資源會儲量和分布不均造成銷售價不樣。例如，三峽工程成品砂單價45.55元/噸（汽車運距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50元，銷售價每噸60元。2001年，中國砂石協(xié)會通過對11個地區(qū)17個企業(yè)價格的收集與分析，天然中粗砂價格在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(jié)語

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