山区铁路长大隧道大机施工弃渣利用成本及时序研究.pdf
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1、基金项 目:中 国 铁 路 设 计 集 团 有 限 公 司 科 技 开 发 重 点 课 题()中国铁路设计集团有限公司科技开发重点课题()作者简介:冉启仁助理工程师工学硕士现主要从事工程经济、工程管理等工作 :山区铁路长大隧道大机施工弃渣利用成本及时序研究冉启仁(中国铁路设计集团有限公司天津)摘 要:随着去产能、环境保护、超限整治等国家环境保护政策的不断升级施工用砂石料供求不足、价格上涨现象明显砂石料供应方式全面改革迫在眉睫 由于山区铁路隧道密集砂石料需求量大同时因交通不便导致砂石料运输成本较高一定程度上制约了铁路项目正常生产 从经济性、环保性及综合效益考虑隧道洞渣自产砂石料能够极大地缓解当前
2、山区铁路长隧道施工生产用砂石料面临的困境具有较高的推广使用价值 本文以内蒙古地区某铁路工程项目为例从隧道弃渣利用原则、可实施性、经济性等角度出发对隧道弃渣利用的合理性进行探讨提出隧洞弃渣利用率分析的方法以期为山区铁路长隧道施工提供有效参考关键词:山区铁路 长隧道施工 隧道弃渣 自产砂石料 成本分析 时序验证中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.:引言砂石料是铁路工程施工过程中不可缺少的建筑原材料关乎施工项目的质量、安全、进度、效益近年来受国家宏观政策影响砂石料资源较为紧 年 月铁路工程技术与经济第 卷 第 期缺 山区铁路由于隧道密集砂石料需求量较高加之交通不便砂石料运输成本高一定程度制
3、约了项目正常生产 隧道弃渣利用可以缓解砂石料供应紧张的问题实现砂石料质量的自我管控有效降低工程成本同时减少了弃渣场地的占用高度响应了“资源化”理念变废为宝减少铁路工程施工给周边环境带来的负担 因此如何经济合理的利用隧道弃渣成为现阶段山区铁路建设工程施工组织设计的一个重要课题国际上许多国家从 世纪已经开始了弃渣利用研究并达到了一定水平其中德国、日本、意大利等国家还颁布了相关法律 日本在 年提出了隧道弃渣等建筑垃圾原则上需再利用处理意大利 年提出隧道弃渣利用规划 我国弃渣资源再利用研究起步较晚 近年来国内学者对隧道弃渣的利用做了大量研究 分别针对自建砂石料厂选址、场地布置、材料标准、工艺设备选型、
4、隧道弃渣加工高性能混凝土粗骨料选材范围划分、降低弃渣场施工环境影响的技术手段进行研究取得了一系列研究成果 本文以内蒙古地区某铁路项目为例提出了隧道弃渣利用率分析的计算方法对山区铁路长大隧道大机施工弃渣利用成本及时序进行了分析研究拟为后期铁路施工隧道弃渣综合利用提供思路 概述本文以位于内蒙古自治区的某铁路为例探究隧道弃渣利用时序与单价的变化规律 该铁路全长 其中隧道长度 沿线主要为中低山脉山岭东侧为河流阶地及湿地沼泽山岭西侧为河漫滩及沼泽线位所经区域碎石资源匮乏距线位最近的碎石生产厂家分别距线位 公里、距线位 公里运输距离大运输成本高出厂价高铁路工程施工成本较高 利用方案经济性比较铁路工程隧道弃
5、渣可用于路基填料、附属工程用石、机制砂、混凝土骨料等不同的利用方式对隧道弃渣的品质要求不同 隧道弃渣利用的优先级对于项目的经济性影响较大隧道弃渣制作机制砂和混凝土粗骨料都需要建立弃渣加工厂隧道弃渣制作路基填料需要建立破碎场地砼骨料各项性能指标要求较路基填料更严格 由此可见弃渣制作砼骨料利用成本显然高于其他利用方式 但随着工程建设环保要求的提高地材价格上涨幅度增大对山区铁路建设的投资影响显著 且山区铁路项目通常土源丰富不需要外购路基填料 因此山区铁路隧道弃渣利用应以制作混凝土粗骨料和机制砂作为优先 利用原则受限于现阶段机制砂规范标准不完善、成品质量不稳定利用隧道弃渣制作机制砂的工艺难以全面推展
6、机制碎石因其生产工艺与传统矿山开采工艺基本一致成功填补了当前隧道弃渣利用的空白 故本文仅针对隧道弃渣制作碎石进行分析利用隧道弃渣制作碎石需满足以下 点利用原则:()利用隧道弃渣制作碎石必须满足质量要求()利用隧道弃渣制作碎石石材产出与加工后利用要满足施工时序要求()隧道弃渣开挖与利用存在时间差需考虑临时堆渣场()考虑路桥隧等工点的分布及施工时序要求隧道弃渣加工的碎石应首先考虑应用于隧道工点混凝土填充()考虑桥梁和无砟轨道对混凝土用级配碎石的性能要求 弃渣可利用性判别及数量计算铁路混凝土用粗骨料的试验项目主要有 项勘察设计阶段样本只能通过钻孔取芯获得所以部分试验项目受限于样本尺寸无法开展现场施工
7、阶段仍需进行二次试验具体试验项目如表 所示表 混凝土粗骨料试验项目序号试验项目备注颗粒级配施工取样时可做压碎指标原岩试验(勘察设计阶段)针片状颗粒含量施工取样阶段可做含泥量施工取样阶段可做泥块含量施工取样阶段可做岩石抗压强度(立方体抗压强度)饱和单轴抗压强度(勘察设计阶段)吸水率原岩试验(勘察设计阶段)紧密空隙率施工取样时可做 年 月铁路工程技术与经济第 卷 第 期续表 序号试验项目备注坚固性原岩试验(勘察设计阶段)硫酸盐及硫化物含量原岩试验(勘察设计阶段)氯离子原岩试验(勘察设计阶段)有机物含量(卵石)原岩试验(勘察设计阶段)碱活性原岩试验(勘察设计阶段)放射性(花岗岩、混合花岗岩)原岩试验
8、(勘察设计阶段)根据混凝土粗骨料试验项目的结果筛选出适用于加工不同混凝土强度等级粗骨料的隧道弃渣判断不同强度等级的隧道弃渣分布情况 计算可利用弃渣和拟利用碎石的数量为施工时序分析夯实基础 具体计算如下所示:()式中:为弃渣数量 为围岩最高等级 为围岩等级为不同围岩等级的断面开挖长度为不同围岩等级的断面出渣量式()可计算隧道弃渣总量 假设当 时隧道弃渣可制作碎石利用于桥梁下部工程、路基附属工程、大型临时工程等 时隧道弃渣可制作路基填料、分别指可用于制作碎石和可用于路基填料的最高围岩等级 ()()()()式中:为弃渣加工碎石量为弃渣加工路基填料量由于制作路基填料的弃渣性能要求较碎石低该量相当于可利
9、用弃渣总量为可制作碎石弃渣比率为弃渣可利用率、分别为隧道弃渣利用系数经地质勘探分析样本项目 时即、级围岩弃渣可用于桥梁下部工程、路基附属工程、大型临时工程、其他站后工程等时即、级围岩弃渣可用于路基填料 经计算得到样本项目中 为.为.可利用弃渣量高故可利用本项目隧道开挖产生的弃渣制作碎石或作为路基填料对项目所需碎石量进行分析具体如式()、()所示:()()其中:为所需碎石数量为隧道所需碎石数量为路基附属等工程所需碎石用量为隧道衬砌每延米碎石用量根据项目隧道时速、隧道断面面积等因素进行判定统计隧道正洞及辅助坑道每延米的出渣量、每延米隧道所需碎石量如表、表 所示表 隧道正洞每延米指标围岩等级 每延米
10、出渣量()衬砌每延米碎石用量().表 双车道辅助坑道每延米指标围岩等级 每延米出渣量()隧道衬砌每延米碎石用量().经地质勘探前期分析确定可用于桥梁下部工程、路基附属工程、大型临时工程、其他站后工程的围岩数量和可用于路基填料的围岩数量 具体数量见表 通过上述公式可得到每个工区隧道施工产生弃渣的数量及拟利用隧道弃渣作为隧道衬砌部分的数量为后续隧道弃渣利用时序分析作准备表 可用围岩数量()隧道弃渣利用时序分析根据隧道围岩等级分布情况确定可利用洞渣分布的隧道里程由此可计算出区分隧道工区、岩性和围岩等级的工期根据施工组织设计的各工区开工时间可得到隧道内各工区的开工与完工时间考虑隧道施工时间、弃渣加工时
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