大直徑頂管技術(shù)的應(yīng)用和造價(jià)分析

任 斌，熊 蕾

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動了地下管線建設(shè)的發(fā)展。其數(shù)量和種類在持續(xù)不斷增加，如綜合管廊、地鐵、電力隧道、油氣管道、地下深層排水隧道等。隨著各類城網(wǎng)下地，地下管線穿越既有城市道路的項(xiàng)目也越來越多，受建設(shè)環(huán)境條件的影響和限制，適用明挖施工方法的項(xiàng)目也越來越少，進(jìn)而由非開挖施工技術(shù)代替。頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種成熟的地下管道施工方法，且呈大直徑趨勢發(fā)展[1]?，F(xiàn)行《廣東省市政工程綜合定額2010》（以下簡稱“現(xiàn)行定額”）頂管定額只適用于管徑小于2.4 m的頂管，對大直徑的頂管沒有給出相應(yīng)的使用調(diào)整說明，給工程造價(jià)分析造成了一定的難度。本文以220 kV石井～凱旋電纜隧道工程為例，介紹大直徑頂管施工的技術(shù)應(yīng)用，并為大直徑頂管施工的造價(jià)分析提供參考依據(jù)。

1 工程概況

220 kV石井～凱旋電纜隧道工程由石井變電站引出，沿線經(jīng)過石慶路、石豐路、石沙路、黃石西路、廣花六路，最后接入凱旋路，全長約7.522 km。隧道明挖段埋深約6～8 m，頂管段埋深約10～11 m，穿越地層主要為粉質(zhì)黏土和全風(fēng)化泥巖，巖層風(fēng)化不均，軟硬交替，局部存在角礫、卵石等。工程附近發(fā)育煤層，并經(jīng)歷較長時(shí)期的開采活動，隧道線路范圍內(nèi)存在嚴(yán)重的采空區(qū)。

項(xiàng)目起點(diǎn)路段周邊無重要建筑（構(gòu)）物，施工場地較為開闊，采用明挖法施工；下穿廣清高速公路一級西江引水隧道等特殊路段，采用頂管法施工；其他路段如石慶路段、石豐路段、石沙路段以及過黃石西路段，原設(shè)計(jì)為明挖法施工方案[2]。

2 頂管技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目建設(shè)過程中受地下管線、地面建（構(gòu)）筑物、地面交通以及地質(zhì)環(huán)境條件等因素的影響較大。同時(shí)，隧道上方覆土較淺，地面動載較大，開挖安全風(fēng)險(xiǎn)較高，部分路段原設(shè)計(jì)明挖法施工方案無實(shí)施的可能性。經(jīng)過專家論證，形成一致意見:采用大直接頂管施工技術(shù)。這一技術(shù)的成功應(yīng)用有效解決了對地面交通的影響，同時(shí)繞避了復(fù)雜的地下管線和地面建筑物，為政府節(jié)約了投資。

頂管管節(jié)全部采用C50（P8）鋼筋混凝土圓形斷面，內(nèi)直徑3 m，外直徑3.6 m，結(jié)構(gòu)厚度0.3 m，頂管區(qū)間長330～670 m，埋深10～11 m，管段主體主要位于砂層、黏土層、巖層之間，兩端設(shè)工作井及接收井。為繞避沿線建（構(gòu)）筑物及管線，頂管施工設(shè)中繼間，曲線頂進(jìn)，曲線半徑500～1 000 m，采用泥水平衡頂進(jìn)法施工[4]。

石慶路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長1 647.1 m；增加6個(gè)工作井及接收井，設(shè)22個(gè)中繼間。

石豐路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長1 034.2 m，增加3個(gè)工作井及接收井，設(shè)10個(gè)中繼間。

石沙路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長551.2 m，增加2個(gè)工作井及接收井，設(shè)7個(gè)中繼間。

3 定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道頂管段內(nèi)徑為3 m，且同時(shí)存在巖石頂進(jìn)、曲線頂進(jìn)以及多級頂進(jìn)的復(fù)雜情況，所以在進(jìn)行定額分析時(shí)，既要考慮大直徑巖石頂進(jìn)過程人工和機(jī)械的降效影響，還要考慮通過增加中繼間解決曲線頂進(jìn)帶來的偏差影響等因素。現(xiàn)行定額中泥水平衡頂進(jìn)的頂管管節(jié)最大管徑（內(nèi)徑）為1.8 m，同時(shí)也沒有對大直徑頂管如何使用定額作出相關(guān)的說明，因此要分析大直徑頂管隧道的造價(jià)，首先要進(jìn)行定額的分析。

3.1 頂管管徑變化的定額分析

通過對現(xiàn)行定額各管徑工、料、機(jī)變化趨勢的研究分析發(fā)現(xiàn)：管徑由0.8 m增加到1.8 m時(shí)，人工增加1.73工日，人工費(fèi)增加88.23元，材料費(fèi)增加347.47元，機(jī)械費(fèi)基本呈線性增長規(guī)律，由此可初步測算出管徑（內(nèi)徑）為3 m的頂管，以定額D5-4-47(泥水平衡頂管管徑1.8 m)為基礎(chǔ)[3]，調(diào)整系數(shù)人工費(fèi)1.16，材料費(fèi)2.12，機(jī)械費(fèi)1.85（見表1）。

觸變泥漿減阻和中繼間安拆定額根據(jù)分析，大致也呈線性增長規(guī)律，則可按線性比例測算內(nèi)徑3 m頂管的調(diào)整系數(shù)。相鄰定額子目的管徑步距為0.2 m，每一級的人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)的調(diào)整系數(shù)取內(nèi)徑2.4 m與內(nèi)徑2.2 m對應(yīng)的人工費(fèi)、材料費(fèi)和機(jī)械費(fèi)的比值。當(dāng)費(fèi)用的離散性較大時(shí)，則取各級系數(shù)的平均值作為調(diào)整系數(shù)。如“中繼間安拆”定額中的材料費(fèi)，離散性較大，故d2 600～d3 000的調(diào)整系數(shù)取d800～d2 400材料費(fèi)系數(shù)的平均值。初步測算結(jié)果詳見表2～表4。

表1 “泥水平衡頂進(jìn)”定額調(diào)整系數(shù)推算表

表2 “觸變泥漿減阻”定額調(diào)整系數(shù)推算表

表3 “中繼間安拆”定額調(diào)整系數(shù)推算表（一）

表4 “中繼間安拆”定額調(diào)整系數(shù)推算表（二）

表5 系數(shù)推算表

以內(nèi)徑1.8 m頂管定額為基礎(chǔ)，用同類方法可推算出“泥水切削機(jī)械及附屬設(shè)施安拆”定額的調(diào)整系數(shù)為：人工費(fèi)1.48，材料費(fèi)1.33，機(jī)械費(fèi)1.87；以內(nèi)徑2.4 m頂管定額為基礎(chǔ)，用同類方法可推算出“頂進(jìn)后座及坑內(nèi)平臺安拆”定額的調(diào)整系數(shù)為：人工費(fèi)1.21，材料費(fèi)1.24，機(jī)械費(fèi)1.40。

根據(jù)以上定額分析和測算結(jié)果，計(jì)算出內(nèi)徑3 m頂管的分部分項(xiàng)單價(jià)為26 949.46元/m。

為了簡化計(jì)算，以上述測算結(jié)果為基礎(chǔ)，由管徑因素引起的調(diào)整系數(shù)按以下原則統(tǒng)一計(jì)取：當(dāng)套用管徑為1.8 m的定額時(shí)，定額調(diào)整系數(shù)取1.8，以此類推，套用管徑為2.4 m的定額，定額調(diào)整系數(shù)取1.29。詳細(xì)推算結(jié)果見表5。按簡化系數(shù)法計(jì)算出內(nèi)徑3 m頂管的分部分項(xiàng)單價(jià)為27 134.07元/m，較詳細(xì)測算系數(shù)法計(jì)算的單價(jià)多184.61元/m，誤差在1%合理范圍以內(nèi)。

3.2 巖石頂進(jìn)的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道頂進(jìn)區(qū)間土質(zhì)包含各種不同種類和硬度的巖層，地質(zhì)條件較為復(fù)雜?，F(xiàn)行定額第五冊排水工程說明：第5.4.11條“管道、方（拱）管涵頂進(jìn)是按一般非巖層綜合各類土質(zhì)考慮”，因此入巖部分參考了佛山市建設(shè)工程造價(jià)站發(fā)布的《佛山市建設(shè)工程補(bǔ)充綜合定額（2013）》中“頂管入巖增加費(fèi)”定額子目。該子目中頂管內(nèi)徑是按0.8～1.2 m編制。該項(xiàng)目頂管內(nèi)徑為3 m，子目中的頂管機(jī)（刀座、刀盤）材料價(jià)格相應(yīng)按內(nèi)徑3 m規(guī)格的市場價(jià)格進(jìn)行換算和調(diào)整。

3.3 頂進(jìn)級數(shù)大于4級的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道區(qū)間長度較長，需要采用多級頂進(jìn)，最大頂進(jìn)級數(shù)達(dá)到7級，而現(xiàn)行定額第五冊排水工程中：泥水平衡頂進(jìn)的級數(shù)最多為4級。大于4級的采用遞增級差法，如頂進(jìn)級數(shù)為5級時(shí)，調(diào)整系數(shù)為4級頂進(jìn)系數(shù)+（4級頂進(jìn)系數(shù)-3級頂進(jìn)系數(shù)），依次類推，詳見表6。

表6 中繼間頂進(jìn)分級調(diào)整系數(shù)表

3.4 曲線頂進(jìn)的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道區(qū)間平面存在曲線頂進(jìn)情況。由于曲線頂進(jìn)可通過中繼間調(diào)整曲率，中繼間頂進(jìn)調(diào)整系數(shù)中已考慮該因素，因此頂管的曲線頂進(jìn)原則上不予另外增加費(fèi)用。

當(dāng)以上4種情況都存在時(shí)，各因素對造價(jià)的影響按調(diào)整系數(shù)相乘考慮計(jì)算。

4 造價(jià)分析

根據(jù)上述定額分析的基礎(chǔ)資料和結(jié)果，按《廣東省市政工程綜合定額（2010年）》和《廣東省市政工程計(jì)價(jià)辦法》，結(jié)合現(xiàn)行工料機(jī)價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，220 kV石井～凱旋電纜隧道頂管隧道造價(jià)分析見表7～表9。

表7 頂管隧道區(qū)間造價(jià)分析表

表8 頂管隧道工作井及接收井造價(jià)分析表

表9 頂管隧道各路段造價(jià)分析表

5 結(jié)語

上述定額分析和造價(jià)分析的資料通過了技術(shù)評審和專家論證，同時(shí)也得到了建設(shè)行政審批部門的肯定。在目前沒有大直徑頂管定額的條件下，此方法有效解決了工程實(shí)施過程中單價(jià)的確定和費(fèi)用的控制問題，為今后一段時(shí)間合理確定大直徑頂管費(fèi)用提供了一個(gè)很好的解決方法和思路。