1、问题的提出

　　GZ40（国道主干线二连浩特-河口）陕西境户县涝峪口至洋县高速公路（以下简称户洋高速公路），横穿秦岭南北，是我国华北通往西南的大通道，也是陕西省“米”字型公路主骨架的重要组成部分。

　　该公路为陕西省第一条山岭重丘区高速公路，桥梁隧道长度所占比例达75%，隧道弃渣场地困难并对自然生态环境造成破坏。而另一方面，路基填筑需要大量土石方，桥梁隧道、防护排水工程对砂的需求量很大，由于沿线天然砂较少，工程用砂主要依靠远运，平均运距达60公里，运输条件差，施工干扰大，运输成本高。为解决二者之间的矛盾，设计中路基填筑全部采用隧道弃渣和开山弃渣，工程用砂部分采用人工砂。其中路基（含主线、立交、服务区、连接线工程）填筑利用隧道弃渣195.9万立方米，加工机制砂利用隧道64.8万立方米。

　　2、利用隧道弃渣填筑路堤的探讨

　　目前，已有不少地区修筑了填石路堤的高等级公路，但现行高等级公路填石路堤的设计与施工，不仅没有可靠的技术规范可依，也没有成熟的经验供参考。在设计中主要考虑了填石路基的边坡绿化、路床和墙背填料和填石路基的压实。

　　2.1填石路基绿化设计

　　为保证填石路基的美观，达到与自然界的协调，体现生态路的要求，设计中填石路基边坡采用厚度为50cm的拱型骨架护坡防护、绿化，图1为拱型骨架护坡法向投影示意图。

　　2.2路床和墙背填料设计

　　填石路堤采用隧道弃渣或开山弃渣填筑，其石料含量大于70%，石料强度大于15MPa，最大粒径不超过30cm.设计中全线路基施工采用光面爆破，因此隧道和路基弃渣容易满足最大粒径要求。

　　考虑到填石路基顶面和路面结构层之间应设置过渡层、挡土墙墙背填料不易压实等因素，设计中填石路堤路床顶面以下50cm、挡土墙墙背2米范围内和非岩石地段挖方（零填）路床顶面以下30cm填筑未筛分碎石，如图2、图3和图4所示。填料最小强度（CBR）（%）大于8.0，其压实度要求同土质路基。

　　2.3填石路基压实要求

　　填石路基压实的目的是使各粒料之间的松散接触状态变为紧密咬合状态。由于块石的颗粒较大，石块之间会有蓬架、搁空现象，形成空隙率过大，易造成局部塌陷，因此填石路基的压实应选用低频高幅的大吨位振动压路机，如25～50T的钢轮振动压路机。在碾压之前，应用大型推土机摊铺平整，个别不平整处，应人工配合用细石屑找平。

　　根据石（家庄）太（原）高速公路的压实经验，应先用小吨位压路机静压2遍，然后用50吨振动压路机至少压实5遍，待看不出轮迹为止，具体的碾压遍数可参考下述方法，由试验工程确定。

　　压实合格的判定方法：碾压结束后，在路基表面布设测点，测定其标高，再用50吨拖式振动压路机碾压两遍后，测定测点标高，同一测点两次标高差值小于5mm.

　　3、利用隧道弃渣加工人工砂的探讨

　　人工砂的名称，各地叫法不一，如上海叫碎石砂，广东叫石粉，贵州叫山砂等。2002年2月1日实施新的国家砂石标准《建筑用砂》（GB/T14684-2001）将砂按产源分为天然砂、人工砂两类。天然砂（naturalsand）指由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。人工砂（manufacturedsand）指经除土处理的机制砂、混合砂的统称，包括机制砂、混合砂。机制砂指由机械破碎、筛分制成、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒；混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。

　　3.1人工砂应用的历史

　　美国、英国、日本等国家使用人工砂有几十年的历史，如80年代日本的天然集料与人工集料的比例，大约为0.9：1；90年代则降为0.5：1.在我国，它可以说是一种传统材料在快速发展的建筑市场中崛起的新材料，人工砂在缺少天然砂的地区已经普及应用，有的还制订了地方法规。从20世纪60年代起，我国一些建筑工程因环境条件所限，开始以石材为原料进行机制砂加工和应用研究；到了70年代，贵州省已大规模使用机制砂，并制订了地方标准；之后，云南、河南也出台了人工砂地方标准和使用规程，如《云南省人工砂技术标准及应用规程》；20世纪90年代以来，京、津、沪、渝等地都有了人工砂生产线，生产、使用也带动了人工砂的研究。2001年重庆地区机制砂配制混凝土应用研究获重庆市科技进步三等奖，2002年北京出台了《人工砂应用技术规程》，上海出台了《机制砂在混凝土中应用技术规程》。人工砂已被列入新的国家砂石标准中《建筑用砂》（GB/T14684-2001），并经国家质量技术监督总局批准，于2002年2月1日实施。

　　3.2人工砂在其它领域应用实例

　　贵州乌江渡水库大坝工程全部采用了自己生产的人工砂350万m3；天津西斯尔混凝土工业有限公司已生产人工砂127万吨，生产商品混凝土180m3，并成功地用于北水南调工程的西河闸工程；浙江湖州新开元碎石限公司已生产人工砂100余万吨，用人工砂配制的高强度泵送混凝土成功地应用于上海市贸滨江花园、徐汇苑等工程。长江三峡工程坝区缺少天然砂，如在河床中采挖天然砂，既破坏了长江河势、运输距离达100Km以上，而决定采用人工砂的方案，二期工程需生产人工砂910万m3，三期工程需生产人工砂261万m3.内昆、株六复线等铁路建设中也有人工砂使用的报道。郑州市河砂资源相对缺乏，而石灰石资源较为丰富。大力推广人工砂可以变废为宝、保护环境，同时也能够增加地方财政收入，有利于资源合理利用及郑州市建材业的可持续发展。郑州市建委下发通知，要求郑州市大力推广人工砂，有关部门、单位不得为人工砂的推广设置障碍。北京市矿业协会、北京市混凝土协会向北京市国土资源和房屋管理局提出了推广应用人工砂的建议。可以说，作为混凝土和砂浆等基本材料之一的建筑用砂，人工砂应用已经积累了成功经验是不争的事实。

　　3.3人工砂的质量

　　新的国家砂石标准采用或参照了国际通用的相关条款内容及试验方法，使之与国际接轨。例如新标准中，天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量，称为含泥量，人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量称为石粉含量，而用亚甲蓝MB值判定人工砂中粒径小于75μm颗粒含量主要是泥土还是与被加工母岩化学成分相同的石粉。有些生产厂家用水洗法去掉石粉是一个误区，把泥土含量与石粉含量泥淆，从大量试验看，从C10到C60泥凝土，石粉起到了增大强度及改善和易性的作用，这在低标号砼表现更突出。人工砂被列入规范，标志着对人工砂有了新的认识，发展人工砂条件已经成熟。实践证明人工砂的物理性能、混凝土力学性能、水泥用量及抗渗、抗冻和耐久性能等指标均优于天然砂。

　　3.4人工砂的价格

　　全国各地人工砂价格差异较大，一是因为砂石生产采用的技术、工艺、流程不同形成的，二是砂石资源会储量和分布不均造成销售价不样。例如，三峡工程成品砂单价45.55元/吨（汽车运距12Km）。河南省辉县市由鹅卵石经机械粉碎、水洗等加工后形成的砂每吨成本价50元，销售价每吨60元。2001年，中国砂石协会通过对11个地区17个企业价格的收集与分析，天然中粗砂价格在25元／吨左右，但公路用砂由于运距较远（几十公里，上百公里），运输条件较差，运输费用决定了天然砂的价格。因此对于公路用砂，就地加工人工砂往往较天然砂便宜。

　　4、结语

　　随着经济的快速发展，山区高速公路建设方兴未艾，如何解决隧道弃渣数量大且集中，而河道狭窄，弃渣场易破坏环境的矛盾是设计工作中必须考虑的问题。本文就利用隧道弃渣渣填筑路堤和加工人工砂进行了探讨，不足之处，敬请指正。