地铁渣土资源化发展与综合利用

（福建工程学院，福建 福州 350118）

摘  要：随着中国地铁技术的发展，地铁已然成为人们日常出行的主要交通工具。地铁渣土是地铁工程中产生的具有较高经济使用价值的工业副产品。文章提出了地铁渣土可作为原料生产出陶粒，种植土，注浆原料等高市场价值的材料，具有广阔的发展前景，概述了其衍生产品的特性、处理工艺以及主要应用，并结合目前的市场现状对地铁渣土的开发应用提出期望。

关键词：地铁渣土；陶粒；种植土；资源化利用

中图分类号：TU521 

引 言   

随着城市和技术的大力发展，现在越来越多的大中城市都在不断建造地铁，根据相关部门数据统计，截至2019年1月1日，中国大陆35个城市的地铁竣工投入正式运营，轨道总运营距离为5027.36km。人们生活出行得到了很大的便利，但随之而来的还有新问题。在地铁的构建过程中，不可避免地产生了大量的地铁渣土，当今社会地铁渣土正面临着处置难、堆放难、利用难的严峻形势，我们不得不引起重视。本文介绍了地铁渣土的资源化发展与综合利用现状。

1  地铁渣土的介绍及其处置现状

1.1 基本特性

地铁渣土是建造地铁，施工而留下的剩余土壤，土渣或泥浆。不同地区的岩土成分不一样，但是通常也都是由黏土、砂卵石、强(中)风化岩石组成，在地铁施工的过程中，一般会向土体加入如膨润土、泡沫剂等添加剂以保证工程的顺利进行^[2]。不同的添加剂有不同的作用，它们可提高渣土的流动性，抗压性，可压缩性等性能，这些渣土也被用于地铁等其他建筑工程中。

1.2  处置现状

地铁渣土的处理是一项较大的工程，渣土中含有许多添加剂，若不进行合适的处理，渣土中的添加剂和重金属会通过土壤给生物以及人类带来伤害，故需对其进行成分分析后恰当的处理。

中国经济建设起步晚于西方发达国家,城市建筑垃圾如盾构渣土等资源化利用率很低。据有关统计,中国2014年已经产生了超过15亿吨建筑垃圾,到2020年,预计中国建筑垃圾产生量将达到26亿以上。从市场调研情况来看,国内对于地铁盾构渣土的绿色化处置和相关的资源化配置已经越来越趋于完善，但大致只是局限于对软塑、流塑状态渣土的处理, 并仅对渣土中砂、石等粗细骨料的资源化利用, 尚未形成较为成熟的治理体系。近年来，在国家的扶持下，政府的支持下，地铁渣土的处理也得到了重视，处理也趋向标准化和制度化。

2  地铁渣土排放产生的危害

2.1 占用土壤用地

每年大量产生的地铁工程余泥渣土主要通过填埋场填埋处置或者直接露天排放，不仅占用了大量的土地并且在施工过程中使用的添加剂、重金属等成分会混入盾构渣土中，随盾构土进入渣土受纳场，经过长时间雨水的冲刷，有害物质渗滤进入土壤。对于土壤结构来说地铁渣土中的很多化学物质会改变土壤结构，导致土壤的流动性变大，具有较高的滑坡风险。2015年12月20日, 广东省深圳市光明新区建筑渣土场发生滑坡, 造成77人遇难、33栋建筑物被毁^[6]，造成较大的人员伤亡和经济破坏。

2.2  对于水域的影响

城市遇到暴雨等恶劣天气时，当含有添加剂的水进入城市管网时，将会对城市污水管网造成极大的影响，大量的表面活性剂进入污水厂时会在曝气池子里生成大量的泡沫，产生的高分子物质会影响污水处理工艺中某些微生物群落的生长，最终会影响污水处理厂的正常运行。

2.3 破坏城市环境

表面活性剂在因为本身的性质会产生大量的泡沫，不但污染水环境而且产生的泡沫会随风飘到居民区域造成居民生活的不便，长沙市跳马镇曾经就因为堆放于废弃矿洞中的地铁渣土，产生大量泡沫甚至有两三层楼高，并随风吹飘散引起群众举报投诉与恐慌。

而且在渣土运输过程中在风的作用下会产生扬尘，影响空气质量，并且会在周围建筑以及道路设施上形成厚厚的尘土，在洒水车冲洗道路的时候，污水极有可能造成城市排污管网的堵塞。

3  地铁渣土的综合利用

3.1 注浆原料

3.1.1 注浆原料的利用开发

但是由于近年来各个城市地铁的大力开发，整个盾构地铁开发过程中，存在着注浆用浆量大，材料成本高，大量消耗水泥、砂等原材料。本着“绿水青山就是金山银山”的科学理论，人们从绿色环保经济的角度出发，致力于用盾构渣土利用开发出绿色注浆材料。钟小春等^[8]在研究穿越南京过江隧道的壁后注浆材料时，将级配良好的盾构弃砂直接用于同步注浆材料，并提出应该根据地层的不均质性随时检测土砂比例并调整浆液配方以维持浆液的性质基本不变；许可借助武汉地铁工程研究项目，将盾构泥沙应用于同步注浆材料，通过实验研究盾构泥沙的组成、掺量和塑性指数给注浆材料的工作性能所带来的影响。由此提出传统同步注浆材料中的膨润土可被盾构泥砂取代的结论，并运用于武汉地铁四号线，减少社会资源的浪费，保护城市环境，增大社会效益。

3.2  制作陶粒

3.2.1  陶粒的工艺

在烧制渣土陶粒时, 除了需要主要原料盾构渣土外, 还需添加比例适宜的粉煤灰和秸秆，将其混合均匀后加入适量的水得混合泥浆，将其放入造泥机中造泥成球，而后将生料球放入恒温箱中，最后将烘干的料球放入电阻炉中加温焙烧，烧结后的陶粒自然冷却至室温后过筛得到渣土陶粒。

3.2.2 陶粒的应用

（1）建筑材料

陶粒混凝土由于具备的密度小强度大，耐腐蚀、抗渗性能好，保温隔热效果好的特点，被广泛运用于各种建筑工程中，比如桥梁工程、粉煤灰陶粒地下工程等。

（2）绿化材料

李海斌等以固体废弃物地铁渣土为原料，辅以氧化镁混合改性制成除磷陶粒。磷是水体富营养化的主要成因之一，水体富营养化可导致水体严重缺氧，从而致使水生生物死亡，甚至可能会破坏水体，除磷陶粒可在一定程度上解决这一问题。

3.3 种植土

种植土主要包括农业种植土和绿化种植土, 通常是指理化性能好,结构疏松透气,满足水、肥、气、热等肥力条件，能保障植物良好生长的土壤。

渣土进行砂石分离的工艺之后，再通过一定的手段分离的最终产物为砂石和泥饼，泥饼的主要成分为黏土，而黏土恰是种植土的重要组成成分^[13]，盾构渣土的有机质含量较多，符合植物生长所需的肥力要求。

4  地铁渣土的社会价值与经济价值

4.1 减少土壤占地

地铁的开通产生大量的地铁渣土，现有研究表明，我国地铁工程产生的淤泥渣土由 1965年的1.6×105 m3快速增长至2018年的6.882×107 m3，预计到2030年将突破2.0×108m3。目前我国对地铁渣土的处理方式依然存在许多不足，粗放式的渣土处理方式使得更多的土地资源被占用，这使得对地铁渣土资源化发展和综合利用显得尤为重要，对减少占用土地将会起到至关重要的作用。

4.2 绿色节能

首先，大量的土壤和岩石被开挖并从施工现场运走，造成资源的严重浪费；其次，淤泥渣土堆填可能会造成严重的地质灾害及不良的社会影响，直接被运走的地铁渣土中含有大量的可以被再次利用的矿物资源和化学资源。这将造成大量的资源浪费，将这些地铁渣土充分的资源化发展和利用，生产出砂石骨料和泥饼，将产生巨大的经济效益，而且还能大幅度减轻渣土无序堆放所带来的环境问题。

4.3 增加就业岗位

地铁渣土经历了“产生—处置”的过程，相比起最初的直接填埋和粗放式的处理管理，资源化发展和综合利用将产生一条新的产业链条，这将为社会提供更多的就业岗位，这也对当今社会面临就业率低、就业岗位缺稀的问题提供了一石二鸟的解决途径。

5 展望

地铁渣土资源化发展和综合利用在环境保护、物质利用、绿色发展等方面具有重要的社会意义。地铁渣土虽然体量大，但基本上都是能够进行转化的“可造之材”。可以通过以下措施来促进地铁渣土的资源化利用。首先，要更加深入研究地铁渣土的特性，加大科研力度，从而开发出更多具备可行性的地铁渣土资源化产品；其次，要提高相关的工艺技术，从而加大对地铁渣土的资源化利用力度。最后，政府可以促进渣土的管理发展走向标准化、制度化，从而形成流水线似的标准产业链条，同时也要大力宣传渣土资源化产品，扩大消费市场。

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来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第5期  在线投稿  >>