盾構(gòu)空推技術(shù)經(jīng)濟指標研究

摘要：區(qū)間隧道在遇到局部巖石強度高且?guī)r石地層分布不連續(xù)時，可以采用盾構(gòu)空推過礦山法隧道的施工工法進行施工，本文通過研究分析盾構(gòu)空推施工工法的技術(shù)經(jīng)濟指標，為類似工程的方案比選、估算和概預(yù)算文件編制以及投資控制提供參考。

Abstract： When facing local high intensity and discontinuous rock strata distribution， internal tunnel can use the method of pushing an empty shield through a mining excavated tunnel. This paper provides reference for scheme comparison， estimation， budget preparation and investment control of similar projects by analyzing the technical and economic indexes of pushing an empty shield through a mining excavated tunnel.

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法;空推;定額;指標

Key words： shied method;empty-push;norm;index

中圖分類號：U455.43???????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1006-4311（2020）28-0102-03

0? 引言

盾構(gòu)空推過礦山法隧道的施工工法在深圳、廣州、長沙、廈門等城市軌道交通工程建設(shè)中都有應(yīng)用，但不同地區(qū)、不同項目在工程投資文件中盾構(gòu)空推的工程費用組成、定額采用以及技術(shù)經(jīng)濟指標上都存在較大的差異，導(dǎo)致估算、概算及預(yù)算成果很難準確反映工程的實際造價。本文在已有設(shè)計資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合工法特點，分析研究盾構(gòu)空推的工程費用組成、定額采用、數(shù)量規(guī)律以及各項技術(shù)經(jīng)濟指標，為設(shè)計人員進行方案比選、造價人員編制投資文件和項目管理人員進行投資控制提供參考。

1? 盾構(gòu)空推工法簡介

城市軌道交通工程區(qū)間隧道是車站與車站之間的行車通道，區(qū)間隧道常用的施工工法有明挖法、礦山法和盾構(gòu)法。在城市軌道交通工程的建設(shè)實踐中，連續(xù)軟弱地層區(qū)間隧道施工多采用盾構(gòu)法，在連續(xù)較好的巖石地段則一般采用礦山法。但當區(qū)間隧道遇到局部巖石強度高且?guī)r石地層分布不連續(xù)時，單一的盾構(gòu)法或礦山法都不能順利開挖，且施工速度慢、安全風險大。

盾構(gòu)空推過礦山隧道法將盾構(gòu)法和礦山法相結(jié)合，對于高強度硬巖段地層，先采用礦山法施工隧道初支，再利用盾構(gòu)空推拼裝管片通過礦山法隧道，管片和初支之間的孔隙采用粒徑小于10mm的圓滑豆礫石填充，然后注漿填充碎石間的空隙，最終由豆礫石、注漿體和管片共同構(gòu)成礦山法隧道的二襯。兩種工法結(jié)合施工，極大地拓展了礦山法和盾構(gòu)法的適用范圍，避免了盾構(gòu)法在硬巖段施工過程中對盾構(gòu)設(shè)備及刀盤刀具的損壞，施工完成后整條隧道線形一致，通風流暢。結(jié)合后的工法明顯加快了施工進度，降低了工程總造價，是不連續(xù)地層隧道施工的一種有效解決方式。

盾構(gòu)空推總體施工流程為：豎井及橫通道施工→礦山法開挖初支施工→端頭墻施工→隧道內(nèi)碴土清理→導(dǎo)臺施工→盾構(gòu)機到達掘進→盾構(gòu)機檢查維修及拆盾構(gòu)機周邊刮刀→盾構(gòu)機步進上導(dǎo)臺→盾構(gòu)機步進、拼裝管片空推開始→橫通道封堵→盾構(gòu)機步進、拼裝管片通過空推段到達接收井→盾構(gòu)完成空推段掘進。

2? 盾構(gòu)空推技術(shù)經(jīng)濟指標分析

2.1 工程費用組成

通過統(tǒng)計分析多個盾構(gòu)空推法隧道實例，并結(jié)合其施工工法特點，將城市軌道交通正線盾構(gòu)空推隧道的工程費用分為豎井及橫通道、礦山法隧道、盾構(gòu)空推、地層加固、施工監(jiān)測、疏散平臺六大部分。其中礦山法開挖包括土石方工程、超前支護、初期支護等，盾構(gòu)空推包括導(dǎo)臺、盾構(gòu)掘進、管片背后填充、管片預(yù)制運輸及試拼裝。統(tǒng)一清晰的劃分有利于各項技術(shù)經(jīng)濟指標在方案比選及編制投資估算時參考使用，也有利于真實地反映工程方案的經(jīng)濟合理性，便于項目決策及投資控制[1]。

2.2 工程數(shù)量分析

本文結(jié)合兩個工程實例，分析不同洞徑、不同圍巖等級下盾構(gòu)空推法隧道每延長米的主要工程數(shù)量。工程1：某區(qū)間隧道礦山法內(nèi)凈空尺寸為7.1m*7.2m，根據(jù)圍巖級別不同，設(shè)計了A型（適用于IV級圍巖）、B型（適用于II級圍巖）兩種支護斷面，盾構(gòu)施工選用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機，隧道外徑6.7m，采用350mm厚管片;工程2：某區(qū)間隧道礦山法內(nèi)凈空尺寸為6.8m*7.1m，圍巖等級為IV級，盾構(gòu)施工采用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機，隧道外徑6.2m，管片厚度為350mm。外徑6.7m、內(nèi)徑6.0m、管片厚度350mm和外徑6.2m、內(nèi)徑5.5m、管片厚度350mm這兩種形式的盾構(gòu)隧道在目前城市地鐵盾構(gòu)法隧道施工中均較為常見，本次研究分析的工程實例有一定的代表性。

由于豎井及橫通道費用較為固定，對技術(shù)經(jīng)濟指標的影響主要和隧道自身長度相關(guān)，隧道越長，豎井及橫通道費用折算到單位長度的費用指標越小，反之隧道越短，折算到單位長度的費用指標越大，本文對豎井及橫通道的工程數(shù)量及技術(shù)經(jīng)濟指標均不作研究。（表1）

2.2.1 石方開挖

為滿足凈空尺寸要求，外徑6.7m盾構(gòu)時II類圍巖下隧道石方開挖量為43.26m3/m，超挖量為2.37m3/m，IV類圍巖石方開挖量為47.04m3/m，超挖量為2.96m3/m;外徑6.2m盾構(gòu)時IV類圍巖石方開挖量為44.79m3/m，超挖量為1.19m3/m。隧道石方每延長米開挖量主要受隧道截面尺寸及圍巖等級影響，截面面積相同時，圍巖等級越高，開挖量越大。

2.2.2 超前支護和初期支護

II類圍巖下無需超前支護，IV類圍巖下若需超前支護，一般采用超前小導(dǎo)管注漿的方式進行支護。初期支護包括噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架等，初期支護工程數(shù)量受圍巖等級影響顯著，不同圍巖等級噴射混凝土厚度不同，6.7m盾構(gòu)IV類圍巖噴射混凝土、錨桿及鋼筋網(wǎng)的數(shù)量約為II類圍巖的2倍[2]。初支背后注漿不受圍巖等級影響，每延長米數(shù)量約0.4m3。

2.2.3 導(dǎo)臺

工程1的導(dǎo)臺采用C30混凝土澆筑，含量為0.562m3/m，鋼筋含量約38kg/m3，導(dǎo)臺設(shè)置在隧道底部60°范圍內(nèi)，厚度為150mm;工程2的導(dǎo)臺采用C25素混凝土澆筑，含量為2.28m3/m，厚度為400mm。導(dǎo)臺上需預(yù)埋43kg鋼軌用于盾構(gòu)機的行走軌道，鋼軌長度為隧道單線長度的2倍。

2.2.4 管片背后填充

管片背后填充包括同步注漿、吹填豆礫石及二次注漿三部分。同步注漿工程數(shù)量主要受充填系數(shù)影響，不同地區(qū)充填系數(shù)差異較大，一般為1.5～2;吹填豆礫石數(shù)量受盾構(gòu)管片外徑與礦山法初支間隙影響。工程1礦山法隧道凈空7.1m*7.2m，管片外徑6.7m，吹填豆礫石數(shù)量約4.21m3/m;工程2礦山法隧道凈空6.8m*7.1m，管片外徑6.2m，吹填豆礫石數(shù)量約6.57m3/m。

2.2.5 鋼筋混凝土管片

管片的數(shù)量受管片直徑及厚度的影響，管片外徑6.2m厚度350mm時，管片數(shù)量約6.43m3/m;管片外徑6.7m厚度350mm時，管片的數(shù)量為6.98m3/m。

2.3 定額采用建議

目前盾構(gòu)空推工程概預(yù)算文件編制時，定額采用的差異主要體現(xiàn)在盾構(gòu)空推掘進拼管片上。全國各地頒布的定額中，僅少數(shù)包含了專門用于盾構(gòu)空推掘進的定額子目或?qū)Χ軜?gòu)空推定額使用作了說明，如《廣東省城市軌道交通工程綜合定額2018》[3]中有“盾構(gòu)空推掘進拼管片”的子目、《深圳市城市軌道交通工程消耗量定額2011》中有“盾構(gòu)機空推管片，人工工日、推進耗電量及盾構(gòu)機臺班消耗量按正常段的消耗量乘系數(shù)0.65進行調(diào)整”的說明[4]。根據(jù)已批復(fù)的概算資料，在絕大多數(shù)沒有作明確規(guī)定的地方，一般參考盾構(gòu)正常段掘進子目，但有的地方直接借用正常段掘進定額不作調(diào)整，有的地方按照工料機消耗量均乘以系數(shù)0.56的方式進行調(diào)整，不同的處理方式將直接影響空推掘進的技術(shù)經(jīng)濟指標，使盾構(gòu)空推概預(yù)算與工程實際造價產(chǎn)生較大的偏差。

由于不用地區(qū)盾構(gòu)正常段掘進定額子目工料機消耗量差異較大，若直接參考《廣東省城市軌道交通工程綜合定額2018》中盾構(gòu)空推子目的消耗量，可能出現(xiàn)空推掘進較正常掘進工料機消耗量大、單價高的情況，與實際情況和當?shù)厥袌霰畴x。另根據(jù)實際施工情況，盾構(gòu)機正常掘進時進度約120～180m/月，盾構(gòu)空推時約180～300m/月，空推作業(yè)時盾構(gòu)機掘進班組人數(shù)一般與正常掘進相同無明顯差異，空推時人工及盾構(gòu)臺班消耗約為正常掘進的60～70%，空推作業(yè)時刀盤停止轉(zhuǎn)動且無需出土，耗電量較正常掘進低，工程實際與深圳定額的相關(guān)說明較為吻合。當工程所在地定額已有明確規(guī)定時，應(yīng)從其規(guī)定，若無相應(yīng)定額子目或說明時，建議盾構(gòu)空推掘進定額借用盾構(gòu)正常段掘進定額，并按人工工日、耗電量及盾構(gòu)機臺班消耗量乘以系數(shù)0.65進行調(diào)整。

2.4 技術(shù)經(jīng)濟指標分析

通過上述定額使用和工程數(shù)量分析，研究測算了盾構(gòu)空推法隧道主要技術(shù)經(jīng)濟指標，如表2所示。

①6.7m盾構(gòu)，II類圍巖下，6.7m級盾構(gòu)空推隧道約為8.27萬元/單延長米，其中礦山法隧道約3.41萬元/單延長米;IV類圍巖下，6.7m級盾構(gòu)空推隧道約13.04萬元/單延長米，其中礦山法隧道約7.03萬元/單延長米;6.2m盾構(gòu)時，IV類圍巖下，6.2m級盾構(gòu)空推隧道約11.28萬元/單延長米，其中礦山法隧道約5.11萬元/單延長米?？胀撇糠种笜瞬浑S圍巖等級變化而變化，約4.7～4.8萬元/單延長米。（各項指標均不含工作井）

②不同圍巖等級下，隧道工程費用各組成部分所占比例差異較大，圍巖等級越高，礦山法隧道占比越大，II類圍巖時礦山法隧道占比約40%，而IV類圍巖時礦山法隧道占比超過50%。盾構(gòu)機空推掘進及預(yù)制管片費用占總費用的80%，其中管片占50%，掘進占30%，管片費用一般較為固定，因此盾構(gòu)空推掘進定額的合理選用將直接影響到盾構(gòu)空推的技術(shù)經(jīng)濟指標。

③隧道土石方指標受圍巖等級和隧道斷面尺寸影響較小，約1.7～1.8萬元/延長米;盾構(gòu)掘進約1.43萬元/延長米，包括盾構(gòu)空推掘進（含管片拼裝）、管片嵌縫及設(shè)置防水密封條、手孔封堵、隧道內(nèi)管線拆除等，其中掘進約1.1萬元/延長米;管片背后填充及鋼筋混凝土管片指標受隧道斷面影響較大，外徑6.7m盾構(gòu)管片背后填充指標約0.76萬元/延長米、管片指標約2.30萬元/延長米，外徑6.2m盾構(gòu)管片背后填充約0.95萬元/延長米、管片指標約2.12萬元/延長米。

3? 結(jié)語

本文將城市軌道交通正線盾構(gòu)空推隧道的工程費用分為豎井及橫通道、礦山法隧道、盾構(gòu)空推、地層加固、施工監(jiān)測、疏散平臺六個部分，通過工程實例研究了代表性工程的數(shù)量規(guī)律，對當工程所在地無相應(yīng)定額子目或說明時盾構(gòu)空推定額的使用和調(diào)整方法提出了建議，并在此基礎(chǔ)上分析了盾構(gòu)空推施工工法的各項技術(shù)經(jīng)濟指標，旨在為類似工程的方案比選、估算和概預(yù)算文件編制以及投資控制提供一定的參考。

參考文獻：

[1]王立勇.城市軌道交通工程技術(shù)經(jīng)濟指標[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2]余軻.公路礦山法山嶺隧道技術(shù)經(jīng)濟指標研究[J].價值工程，2016（33）：56.

[3]廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.廣東省城市軌道交通工程綜合定2018[S].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2019.

[4]深圳市住房和建設(shè)局.深圳市城市軌道交通工程消耗量定額[S].深圳：深圳市建筑工程造價管理站，2012.

作者簡介：王楊帆（1991-），男，湖北監(jiān)利人，研究方向為工程經(jīng)濟。