郭衛(wèi)社， 王百泉， 李沿宗， 莫 松

(中鐵隧道局集團有限公司， 廣東 廣州 511458)

0 引言

近年來，隨著中國城市化建設(shè)步伐的加快，市政交通得到快速發(fā)展，地下空間利用突飛猛進。盾構(gòu)法憑借其安全、可靠、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于各大城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對中國城市建設(shè)的快速發(fā)展起到了很好的推動作用，但其在施工過程中會產(chǎn)生大量的工程渣土。據(jù)統(tǒng)計，中國大中城市開發(fā)建設(shè)項目渣土量已占到城市垃圾排放總量的15%～20%[1]，這些工程渣土大部分未得到無害化處理和資源化利用，從國內(nèi)主要城市盾構(gòu)施工情況來看，盾構(gòu)渣土的處置除了泥水盾構(gòu)及個別城市因環(huán)保要求對敏感區(qū)域的土壓平衡盾構(gòu)配置了篩分壓濾裝置，篩分出石塊、砂，使部分渣土得到循環(huán)使用外，基本都直接消納棄置處理。這種消納棄置處理方式將造成較為明顯的生態(tài)環(huán)保問題，主要體現(xiàn)在以下方面： 1)棄置過程中裝運困難，遺灑道路，污染環(huán)境； 2)造成渣土中大量的塊石、石子、砂子、黏土等資源的浪費； 3)設(shè)置消納場將占用大量土地資源； 4)可能破壞市容，惡化城市環(huán)境。對盾構(gòu)渣土進行有效的環(huán)保處置及資源化利用顯得尤為必要和迫切，開發(fā)盾構(gòu)渣土的資源化利用技術(shù)可以有效實現(xiàn)廢棄物安全處理與資源循環(huán)利用，促進生態(tài)文明建設(shè)，對于減少占地、避免環(huán)境污染、建設(shè)美好城市、建設(shè)資源節(jié)約型社會都具有十分重要的意義。

1 世界主要國家盾構(gòu)渣土資源化利用現(xiàn)狀

目前，盾構(gòu)渣土作為一種建筑垃圾在國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)得到了一定的資源化利用。世界上對建筑垃圾資源化利用研究始于20世紀(jì)60年代，其中以美國、日本和歐洲等主要發(fā)達(dá)國家或地區(qū)為代表，建筑垃圾的資源化利用率已經(jīng)達(dá)到了較高水平[2]，但盾構(gòu)渣土資源化利用率暫未見相應(yīng)文獻(xiàn)報道。目前美國已基本實現(xiàn)了建筑垃圾“零排放”要求，日本建筑垃圾資源轉(zhuǎn)化率達(dá)到了96%[3-5]，英國拆建產(chǎn)生的建筑垃圾循環(huán)利用率已達(dá)到90%[6]。整個歐洲對建筑垃圾再生資源化利用技術(shù)、法律法規(guī)和政策都十分重視，綜合資源轉(zhuǎn)換率均為80%以上[2,7-9]。

中國經(jīng)濟建設(shè)起步晚于西方發(fā)達(dá)國家，城市建筑垃圾如盾構(gòu)渣土等資源化利用率很低。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，中國2014年產(chǎn)生了超過15億t建筑垃圾，到2020年，預(yù)計中國建筑垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到26億t以上[10-11]。雖然從1995年起，中國逐漸重視建筑垃圾資源化利用技術(shù)的發(fā)展，并頒布了一系列政策法規(guī)，特別是近年來，頒布的關(guān)于建筑垃圾資源化法律法規(guī)已近百部，政府對節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟模式扶持力度越來越大，無害化處理及資源化利用技術(shù)得到較快發(fā)展，中國的建筑垃圾資源化利用水平正在穩(wěn)步提升，但資源化利用率較低，目前中國建筑垃圾總體資源化利用率不足10%。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國盾構(gòu)保有量為3 000臺以上，閑置率取30%，按照每臺直徑6 m盾構(gòu)每年掘進1.0 km、盾構(gòu)渣土密度取2 t/m3計算，我國每年盾構(gòu)渣土量在1.19億t以上，但盾構(gòu)渣土實際資源化利用率不足1%[12]，處理方式仍主要處于粗放的填埋和堆放階段，有著較大的發(fā)展空間。

2 盾構(gòu)渣土排放產(chǎn)生的主要危害

盾構(gòu)渣土作為盾構(gòu)施工過程中的產(chǎn)生物，已成為中國建筑垃圾中的主要部分，盾構(gòu)渣土直接排放主要產(chǎn)生以下危害。

1)占用土地，降低土壤質(zhì)量。隨著城市盾構(gòu)渣土量的增加，土地被占用面積也逐漸加大，大多數(shù)渣土以露天堆放為主，經(jīng)長期日曬雨淋后，盾構(gòu)渣土中有害物質(zhì)滲濾進入土壤中，造成土壤污染，降低土壤質(zhì)量。渣土占用耕地如圖1所示。

(a)

2)對水域的影響。盾構(gòu)渣土中的泡沫劑或膨潤土未經(jīng)環(huán)保處理后進入收納場，一旦泡沫劑進入水體，會污染水體，影響正常生產(chǎn)生活。同時，對水中微生物造成不良影響。

3)破壞市容、惡化城市環(huán)境衛(wèi)生。渣土外運過程中破壞城市環(huán)境，污染道路，影響周邊居民生活。同時，大多棄土場的渣土在風(fēng)的作用下形成揚塵，影響空氣質(zhì)量，并使得周邊建筑和設(shè)施積上厚厚的塵土，如果遇到雨天則會導(dǎo)致泥水四溢。渣土外運過程中的遺撒，不僅影響城市道路市容，而且在沖洗道路過程中產(chǎn)生的污水易堵塞城市排污系統(tǒng)。渣土外運時遺撒情況如圖2所示。

4)存在安全隱患。部分城市對建筑垃圾堆放未制定有效合理的方案，從而產(chǎn)生不同程度的安全隱患，渣土棄納場潰壩滑坡時有發(fā)生，甚至有的會導(dǎo)致地表排水和泄洪能力的降低。

(a)

5)影響水利設(shè)施。目前，經(jīng)常出現(xiàn)堤塘、灘地、河道等處有渣土亂倒現(xiàn)象，有些渣土不慎堵住行洪排澇和水利設(shè)施，嚴(yán)重影響了設(shè)施的正常運行，一些水利設(shè)施因此遭到不同程度的破壞。渣土傾倒至河道如圖3所示。

圖3 渣土傾倒至河道

6)影響航運及道路交通安全。工程渣土倒入航道后，會造成淤泥，堵塞航道。此外，倒在路邊和路面的工程渣土也影響了道路的通行功能，車輛因此發(fā)生打滑甚至引發(fā)交通事故的現(xiàn)象時有發(fā)生，造成了嚴(yán)重的安全隱患。

3 傳統(tǒng)盾構(gòu)渣土處理方法與問題

3.1 處理方法

當(dāng)前，無論是泥水平衡盾構(gòu)還是土壓平衡盾構(gòu)，其產(chǎn)生的大量渣土仍主要采用傳統(tǒng)露天堆放或填埋的方式進行處理，僅有少部分通過篩分處理后用作同步注漿材料，制作澆筑建材產(chǎn)品、高強高密度陶粒、種植土等進行了資源化利用。

3.2 存在問題

在泥水盾構(gòu)施工過程中，其產(chǎn)生的渣土僅僅采用簡單的旋流處理和篩分設(shè)備進行分離。這種方式篩分出來的渣土含泥率高、含水量大，結(jié)構(gòu)松散，并伴隨產(chǎn)生大量的棄漿，而且分離后的渣土顆粒物分級不清，進而無法對渣土中有價值的組分進行資源化利用。對于這樣高含泥率、高含水量的渣土，目前主要通過車輛運輸至專門的棄渣場進行存儲。在運輸過程中不可避免地存在少量撒漏，附帶的泥漿逸出后將對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，甚至泥漿風(fēng)干后會引起揚塵并造成空氣質(zhì)量下降。此外，施工過程中產(chǎn)生大量的廢漿直接廢棄，消耗大量的水資源，也給環(huán)境帶來很大的負(fù)擔(dān)。

對于土壓平衡盾構(gòu)而言，目前渣土主要通過填埋或棄渣場堆放處理，這種方法一般采用的污染隔離措施較為簡單，渣土中的有害成分容易污染地下水，進而對農(nóng)作物和人體健康產(chǎn)生不利影響。同時，如果大型填埋工程和棄渣場設(shè)計、施工或維護控制不當(dāng)，也可能對周邊環(huán)境和居民造成嚴(yán)重的危害[12-13]。

4 盾構(gòu)渣土無害化處理與資源化利用技術(shù)

近年來，隨著國家的大力支持以及資源化利用技術(shù)的不斷發(fā)展，中國已研究形成了一些盾構(gòu)渣土無害化處理及資源化利用技術(shù)，并逐步在生產(chǎn)實踐中進行了應(yīng)用。

4.1 無害化處理技術(shù)

盾構(gòu)渣土通過優(yōu)化分離工藝流程，合理配置工藝設(shè)備，優(yōu)化設(shè)定各項技術(shù)參數(shù)，對渣土進行高效分離、處理，大大減少了廢棄渣土排放量，減少了渣土排放對環(huán)境的影響。泥水平衡盾構(gòu)產(chǎn)生的渣土通過泥漿無害化處理工藝能夠達(dá)到渣土高效分離與無害化處理的目的，土壓平衡盾構(gòu)產(chǎn)生的渣土通過加水稀釋后也可進行類似的無害化處理[14-15]。

4.1.1 泥漿無害化處理設(shè)備與工藝流程

泥漿無害化處理設(shè)備由振動篩、一級旋流器、二級旋流器、壓濾機和離心機等一系列設(shè)備組合而成，結(jié)合不同地質(zhì)特性，通過設(shè)備配置和參數(shù)調(diào)整形成一整套泥漿無害化處理工藝。泥漿無害化處理工藝流程如圖4所示。

圖4 泥漿無害化處理工藝流程

主要泥漿處理設(shè)備適用條件及工作原理如下：

1)振動篩是泥漿處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，由振動電機工作產(chǎn)生周期性的慣性力，迫使篩箱、篩網(wǎng)和彈簧等部件在底座上進行間歇振動，將盾構(gòu)排除的泥漿中2 mm以上的固體顆粒進行分離。

2)旋流器可以將粒徑為20 μm～2 mm的固體顆粒分離出來，是利用泥漿中固、液相各顆粒所受的離心力大小不同進行分離。旋流器上部呈圓柱形，形成進口腔，側(cè)部有一切向進口管，由旋流渣漿泵輸送來的泥漿沿切線方向進入腔體內(nèi)。頂部中心有渦流導(dǎo)管，處理后的泥漿由此溢出。殼體下部呈圓錐形，底部為排砂口，固相從中排除。

3)壓濾機可進行20 μm以下的細(xì)顆粒物質(zhì)處理。壓濾機過濾部分由整齊排列在主梁上的隔膜濾板、廂式濾板和夾在它們之間的濾布所組成。過濾開始時，濾漿在進料泵的推動下，經(jīng)止推板和壓緊板的進料口進入各濾室內(nèi)，濾漿借助進料泵產(chǎn)生的壓力進行固液分離。由于過濾介質(zhì)(濾布)的作用，使固體留在濾室內(nèi)形成濾餅，濾液由排液口排出。壓濾機工作原理如圖5所示。

圖5 壓濾機工作原理簡圖

4)離心機可以將泥漿中20 μm以下的固體顆粒物分離出來，其工作原理是將處理的懸浮液置于增加的“離心力”作用場下，這樣就增加了懸浮液體中固相物料的沉降速度。轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的高離心力，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個清液池。游離液體和較細(xì)固體流向離心機較大的一端，液相物料通過溢流堰排出。較大的固相物料則沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上，形成一層泥餅層，這些泥餅由螺旋推出。相對于壓濾機來說，離心機處理效率較高。離心機工作原理如圖6所示。

圖6 離心機工作原理示意圖

4.1.2 處理效果

經(jīng)過以上工藝流程，盾構(gòu)渣土得到無害化處理，主要效果為： 泥漿經(jīng)過壓濾機或離心機處理后，泥漿中20 μm以下的固體顆粒物被分離出來，含水率小于30%，可直接裝車出渣另作他用。壓濾后的渣土如圖7所示。壓濾機壓濾后的清液如圖8所示。可作為調(diào)整和拌制泥漿的原料循環(huán)利用，真正做到“零污染、零排放”。

(a)

圖8 壓濾機壓濾后的清液

4.2 資源化利用技術(shù)

目前，根據(jù)不同地層盾構(gòu)渣土特性，盾構(gòu)渣土資源化利用技術(shù)主要有： 用作盾構(gòu)同步(壁后)注漿材料，制作澆筑建材產(chǎn)品、高強高密度等級陶粒以及種植土等[16-23]。

1)用作盾構(gòu)同步(壁后)注漿材料。盾構(gòu)渣土含砂量豐富時，進行篩分分離后，對于粒徑小于5 mm的盾構(gòu)渣土，可用作同步注漿原料，在添加合適的外加劑后拌制成混合漿液，通過管路或運漿車泵入盾構(gòu)同步注漿系統(tǒng)中供施工使用。

2)澆筑建材制作技術(shù)。通過泥漿處理設(shè)備分離出的砂性或粉砂性為主的盾構(gòu)渣土，可通過添加少量黏性物料、專用增強劑、細(xì)骨料、減水劑等，制備不同類型的澆筑建材產(chǎn)品，包括砌塊、景觀磚或石、路緣石、護坡石、護欄等。建材制品如圖9所示。

圖9 建材制品

3)高強高密度等級陶粒制作技術(shù)。利用盾構(gòu)渣土制備出高強高密度等級陶粒，能有效提高盾構(gòu)渣土利用率，進而減少土地占用和環(huán)境污染。高強高密度等級陶粒主要將盾構(gòu)渣土、粉煤灰、污泥和秸稈等原材料加工成細(xì)度小于149 μm(100目)的粉末試樣,按照一定的配方攪拌揉成生料球，然后烘干進行焙燒，最終冷卻后形成渣土陶粒。

4)種植土制作技術(shù)。經(jīng)泥漿處理設(shè)備分離出的以黏性物料為主的泥水平衡盾構(gòu)渣土，通過添加少量分離出的砂性或粉砂性物料、專用改良劑和調(diào)理劑等，可制備出滿足不同要求的種植土產(chǎn)品。盾構(gòu)泥漿分離分級產(chǎn)物的摻加量可達(dá)到80%以上。該產(chǎn)品分為2類： 一類可滿足一般種植要求；一類可滿足土地改良、林地和園林綠化植物所需，達(dá)到CJ/T 340—2016《綠化種植土壤》相關(guān)要求。盾構(gòu)渣土種植土如圖10所示。對于土壓平衡盾構(gòu)而言，其渣土中主要含有泡沫劑、離散劑、聚合物等添加劑，特別是渣土中所含泡沫劑一旦進入水體，會產(chǎn)生大量泡沫，對水中微生物造成不良影響。建議對這些化學(xué)成分進行分離處理后作為種植土。

(a)

5 盾構(gòu)渣土無害化處理與資源化利用案例

5.1 京沈城際望京隧道泥水盾構(gòu)渣土無害化處理與資源化利用

5.1.1 工程概況

京沈城際望京隧道為雙洞單線隧道，全長8 000 m，由4臺泥水盾構(gòu)從隧道兩端同時向中間施工。該工程盾構(gòu)穿越地層為以黏土層、粉質(zhì)黏土層、粉土層和粉細(xì)砂層等細(xì)顆粒地層為主的復(fù)合地層，其中粒徑小于75 μm的細(xì)顆粒含量超過70%。盾構(gòu)隧道施工范圍內(nèi)存在5層地下水，即1層上層滯水、2層潛水和2層層間水，上層滯水的水位埋深為1.1～3.8 m。該地區(qū)綠色環(huán)保要求非常高，地處北京市核心區(qū)，施工場地面積狹小，周圍沒有排放條件，廢漿處理難度大。要求施工場地內(nèi)的廢水、廢漿必須達(dá)到“零滲漏、零排放、零污染”。

5.1.2 無害化處理設(shè)備選配及處理工藝

5.1.2.1 無害化處理設(shè)備選配

根據(jù)施工組織計劃，每月的最小進度指標(biāo)不得少于240 m，則盾構(gòu)的掘進速度為40 mm/min，此時理論排漿流量為1 850 m3/h，要求配置的泥水分離設(shè)備處理能力應(yīng)大于1 850 m3/h。

泥水分離系統(tǒng)設(shè)備配置模式與盾構(gòu)的大小、盾構(gòu)掘進速度、地質(zhì)水文條件等緊密相關(guān)。不同的地質(zhì)工況、不同直徑的盾構(gòu)、不同的掘進速度決定不同泥水處理系統(tǒng)模式。選擇泥水處理系統(tǒng)時必須確保能有效地分離泥漿中的泥土和水分以及具有與盾構(gòu)最大掘進速度相適應(yīng)的泥水處理能力。鑒于此，本工程中泥水分離系統(tǒng)由3部分組成，分別為泥水分離系統(tǒng)、高密度泥漿處理系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)。京沈城際望京隧道泥水無害化處理設(shè)備系統(tǒng)配套如表1所示。泥水分離設(shè)備采用模塊化集成設(shè)計，單臺處理能力達(dá)到2 000 m3/h。盾構(gòu)掘進使用的泥漿利用800 kW排漿泵通過直徑400 mm排漿管路輸送至泥水分離設(shè)備，經(jīng)過分配器分流至各預(yù)篩分處理單元。泥水處理系統(tǒng)總體布置如圖11所示。

表1 京沈城際望京隧道泥水無害化處理設(shè)備系統(tǒng)配套

圖11 京沈城際望京隧道泥水處理系統(tǒng)總體布置圖

5.1.2.2 無害化處理工藝

針對泥水盾構(gòu)施工的地質(zhì)特點，選配合理的泥水分離系統(tǒng)，并根據(jù)地層中74 μm以下的細(xì)顆粒所占的比例，計算盾構(gòu)每掘進1個循環(huán)泥水分離系統(tǒng)無法分離的20 μm以下細(xì)微顆粒進入泥漿后造成泥漿密度和黏度上升的速度。根據(jù)施工進度指標(biāo)要求，配置足夠數(shù)量的離心機和壓濾機。每套泥水分離系統(tǒng)對應(yīng)“1用1備”2套泥漿池，可以任意切換。當(dāng)其中一套泥漿池的泥漿指標(biāo)不滿足施工要求時，可以立即切換到另一套備用的泥漿池，使盾構(gòu)能夠連續(xù)高效掘進。然后采用離心機和壓濾機對不滿足要求的泥漿進行固液分離，分離出的清水存貯在水池中繼續(xù)循環(huán)利用，并將該泥漿池中剩余泥漿的密度、黏度等指標(biāo)進行調(diào)整，滿足要求后備用，保證了泥漿“零排放”，達(dá)到無害化處理。工藝流程如圖12所示。

圖12 京沈城際望京隧道泥漿無害化處理工藝流程

5.1.2.3 廢棄泥漿資源化利用

該工程在盾構(gòu)掘進中，經(jīng)過分離處理后的漿液一部分作為調(diào)制新泥漿的原料，一部分作為同步注漿砂漿的摻和物進行了資源化利用，砂漿中無需再添加昂貴的膨潤土，每m3砂漿約節(jié)約膨潤土80 kg。既有效降低了施工成本，又保證了泥漿的“零排放”。

5.1.2.4 處理效果評價

京沈城際望京隧道泥水盾構(gòu)施工中對泥漿進行了無害化處理與資源化利用，經(jīng)過處理后的渣土含水率<30%，清液100%得到了循環(huán)利用，同時也達(dá)到北京市污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。處理后的渣土如圖13所示。處理后排出的清液如圖14所示。

圖13 京沈城際望京隧道處理后的渣土

為了對泥水進行無害化處理與資源化利用，在前期建設(shè)泥水處理工廠時增加了部分泥漿池和泥水處理設(shè)備投入，在施工過程中增加了絮凝劑和設(shè)備用電等成本，總計增加費用約4 360萬元。通過無害化處理工藝節(jié)約了300萬t自來水(約1 800萬元)、6萬t膨潤土(約2 760萬元)等泥漿材料，扣除前期增加費用后，總計節(jié)約施工成本約200萬元，平均每延米節(jié)約250元左右，占掘進成本中泥漿處理專項費用比例約為1.8%?？傮w來看，前期投入較大，成本較高，但通過盾構(gòu)泥漿無害化處理技術(shù)，保證了泥水盾構(gòu)的高速掘進，實現(xiàn)了對不合格泥漿的全部固液分離。分離后的清水再循環(huán)利用，避免了水資源浪費，經(jīng)過分離處理后的漿液一部分作為調(diào)制新泥漿的原料，一部分作為同步注漿砂漿的摻和物進行了資源化利用，避免了廢漿對環(huán)境的污染，真正做到了“零滲漏、零排放、零污染”。

圖14 京沈城際望京隧道處理后排出的清液

5.2 盾構(gòu)渣土資源化利用

5.2.1 盾構(gòu)渣土用作同步注漿原料

廣州市220 kV奧林變電站電力隧道工程(南段)盾構(gòu)隧道洞身長距離穿越粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、全風(fēng)化泥巖、強風(fēng)化泥巖層。盾構(gòu)區(qū)間隧道同步注漿采用單液水泥砂漿，水泥砂漿采用的質(zhì)量配比為水泥∶粉煤灰∶膨潤土∶砂∶水=180∶180∶100∶400∶450，對調(diào)配漿液的原料需求量十分大。該項目在盾構(gòu)掘進過程中，采用集成式泥漿凈化器分離出2 mm以下的細(xì)砂和黏土顆粒渣土。這些分離出的渣土經(jīng)過一定干燥處理后，用作了調(diào)配漿液的材料，調(diào)制出了高質(zhì)量的同步注漿漿液，盾構(gòu)渣土得到了資源化利用。既減少了額外購置調(diào)漿材料的費用，又降低了施工對環(huán)境造成的影響[13]。

5.2.2 盾構(gòu)渣土制作生態(tài)節(jié)能新型墻材

長沙地鐵建設(shè)過程中，已經(jīng)摸索出地鐵渣土制作生態(tài)節(jié)能新型墻材的方法和技術(shù)。其主要過程是將盾構(gòu)掘進產(chǎn)生的呈流塑狀的渣土運送到機磚廠脫水?dāng)嚢韪苫?，通過擠出機成型為磚塊，曬干后進行焙燒，即可形成燒結(jié)多孔磚等新型墻材。這一套工序全部完成，大約需要3 d。由盾構(gòu)渣土制成的磚可用于房屋建筑，目前已經(jīng)有房產(chǎn)項目使用這種“地鐵磚”。同時，長沙市政府對采用盾構(gòu)渣土生產(chǎn)新型墻材的廠商及使用新型墻材的建筑企業(yè)，將給予一定政策和資金扶持，這對推進盾構(gòu)渣土大量資源化利用產(chǎn)生了很好的推動作用[12,19]。

5.2.3 盾構(gòu)渣土制作700～900密度等級陶粒

天津城建大學(xué)聯(lián)合天津市軟土特性與工程環(huán)境重點實驗室、天津市建筑垃圾與燃煤廢棄物利用技術(shù)工程中心等單位，利用天津市地鐵6號線盾構(gòu)產(chǎn)生的渣土，摻入粉煤灰、污泥和秸稈作為原材料，加工成細(xì)度小于149 μm(100目)的粉末試樣，按照一定配方加入適量水?dāng)嚢瑁喑?種粒徑(10～15 mm和15～25 mm)生料球,并將其放人電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，在105 ℃下烘干6～8 h，然后放入快速升溫箱式電爐中進行焙燒(以8～10 ℃/min的加熱速率升溫至500 ℃，并保持20 min，再以8～10 ℃/min的加熱速率升溫至1 150～1 250 ℃，焙燒15 min)，冷卻后形成渣土陶粒。當(dāng)渣土摻量為60%～83%、粉煤灰摻量為17%～40%、焙燒溫度為1 170～1 250 ℃時，制備出了700～900密度等級且粒徑不同的渣土陶粒。制作的800密度級10～15 mm和15～25 mm粒徑渣土陶粒的微觀結(jié)構(gòu)[20-23]如圖15所示。

(a) 粒徑為15～25 mm

6 結(jié)論與展望

近年來，中國不但經(jīng)濟高速增長，而且自然環(huán)境也得到了極大的改善。綠水青山就是金山銀山的理念深入人心，綠色環(huán)保、循環(huán)再生必將成為隧道施工技術(shù)的發(fā)展方向。

1)通過合理配置渣土分離設(shè)備，能夠做到渣土環(huán)保分離，在技術(shù)層面實現(xiàn)了“零排放、零污染”。

2)盾構(gòu)渣土的資源化利用技術(shù)上的障礙已經(jīng)基本打通，初步形成了同步注漿材料循環(huán)利用，澆筑建材產(chǎn)品、高強高密度陶粒及種植土制作等資源化利用工藝或技術(shù)，并在逐步推廣和應(yīng)用。

3)目前盾構(gòu)渣土“零排放”無害化處理成本偏高，制約了技術(shù)的推廣應(yīng)用。優(yōu)化處理工藝，提升處理效率，降低處理成本，是渣土無害化處理技術(shù)持續(xù)研究的方向。

4)盾構(gòu)渣土無害化處理與資源化利用應(yīng)該納入政府環(huán)保立法與規(guī)劃，建設(shè)投資中應(yīng)保證環(huán)保投入，積極引導(dǎo)盾構(gòu)渣土處置向“無害化、資源化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化”方向發(fā)展。

當(dāng)前中國盾構(gòu)渣土在無害化處理與資源化利用方面還有廣闊的發(fā)展空間，相信隨著社會經(jīng)濟水平的持續(xù)提高，通過廣大科技工作者的努力，不遠(yuǎn)的將來，中國盾構(gòu)渣土無害化處理、資源化利用率將得到極大提高。