上海軌道交通地下明挖車站土建工程造價指標(biāo)的關(guān)鍵影響因素分析

郭 睿

（上海市政工程造價咨詢有限公司，上海市 200092）

0 引言

在工程建設(shè)前期，尤其設(shè)計資料還不完善時，造價指標(biāo)是估算造價的重要依據(jù)，可以用于方案比選的快速估算，也可為后階段造價工作提供參考。上海軌道交通線路多穿越市區(qū)，以地下線路為主，地下車站也以明挖方式居多。本文通過對上海軌道交通地下明挖車站土建工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，分析其費(fèi)用指標(biāo)的關(guān)鍵影響因素及影響程度，以期為上海軌道交通的造價工作提供參考。

1 分析方法和指標(biāo)數(shù)據(jù)的選取

基于車站的項目特性，附屬部分與主體相比埋深較淺，圍護(hù)、結(jié)構(gòu)方案均有較大不同，而圍護(hù)工程與主體結(jié)構(gòu)受影響的因素也各不相同，故本次將車站土建劃分為主體圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)、附屬工程（含附屬圍護(hù)和結(jié)構(gòu)一起）3 個部分分別進(jìn)行分析。

在輔以數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析時借用上海軌交某條線路（以下簡稱線路A）29 個地下車站的造價指標(biāo)。線路A 全線為地下明挖車站，選用施工圖階段預(yù)算造價，可避免投標(biāo)讓利和結(jié)算工況變化等變更對造價的影響?？紤]圍護(hù)費(fèi)用受基坑面積影響較建筑面積影響更大，故圍護(hù)造價指標(biāo)選用基坑面積作為分母，主體結(jié)構(gòu)和附屬工程造價指標(biāo)分別用主體和附屬的建筑面積作為分母計取。本文在后續(xù)分析中將借助SPSS 軟件對造價指標(biāo)進(jìn)行線性相關(guān)性、正態(tài)分布性的計算，為了避免信息價月份不同帶來的誤差影響，計算指標(biāo)中將各車站的信息價月份統(tǒng)一調(diào)整到近期某月份（2020 年8 月）。

2 地下車站造價指標(biāo)的影響因素分析

2.1 主體圍護(hù)造價指標(biāo)的影響因素

眾所周知基坑圍護(hù)設(shè)計受土質(zhì)影響很大。但本文探討的是上海軌交車站土建造價的影響因素，而基于上海軟土地基的背景條件，各車站土質(zhì)差異并不大。故土質(zhì)條件不作為本文分析內(nèi)容。

2.1.1底板埋深

底板埋深對地下車站圍護(hù)費(fèi)用有著顯著影響，最直觀的從不同埋深車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸、支撐道數(shù)等就能看出。本線路地下2 層車站的主體埋深為16～17 m，地下連續(xù)墻厚度為800 mm，標(biāo)準(zhǔn)段墻深在30 m左右（不含構(gòu)造段），支撐使用4 道居多（1 道混凝土+3 道鋼支撐）；而地下3 層車站的主體埋深在25 m上下，地下連續(xù)墻厚度需要增加到1 200 mm，標(biāo)準(zhǔn)段墻深達(dá)46～50 m（不含構(gòu)造段），支撐則需要設(shè)置7 道（2 道混凝土+5 道鋼支撐，局部增加1 道）。

圖1 為29 個車站主體工程圍護(hù)費(fèi)用指標(biāo)（以基坑面積為分母，下同）的數(shù)據(jù)點(diǎn)曲線，圖中橫軸29 個車站從左至右的底板埋深呈逐漸增加趨勢。由圖1 可見，圍護(hù)費(fèi)用指標(biāo)隨底板埋深的增加而呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。

圖1 A 線路29 個車站圍護(hù)造價指標(biāo)(基坑面積)隨底板埋深的變化曲線

借用SPSS 數(shù)據(jù)分析軟件對主體圍護(hù)造價指標(biāo)與主體底板埋深的線性關(guān)系進(jìn)行了計算，結(jié)果得到擬合線性公式為：圍護(hù)造價指標(biāo)（萬元/m2）=-1.582+0.230×底板埋深（m），如圖2 所示，反映的擬合結(jié)果為底板埋深每增加1 m，圍護(hù)造價指標(biāo)增加2 300 元/m2。模型相關(guān)系數(shù)的平方值R2為0.748，意味著底板埋深可以解釋圍護(hù)造價指標(biāo)74.8% 的變化原因。

圖2 車站底板埋深與圍護(hù)造價指標(biāo)的線性關(guān)系圖

2.1.2圍護(hù)比

圍護(hù)比為圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平投影長度與基坑面積的比值，該比值越大，則代表相同基坑面積下，基坑需要圍護(hù)的長度越長。對比土質(zhì)條件類似、深度相近的車站來說，圍護(hù)比越大，圍護(hù)費(fèi)用越高。上海軌交A線路車站之間土質(zhì)情況差異不大，在此選取埋深相近的2 組車站數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

線路A 埋深16～17 m時，車站圍護(hù)比和圍護(hù)造價對比見表1；車站圍護(hù)比與圍護(hù)指標(biāo)的線性關(guān)系圖見圖3 。

表1 線路A 埋深16～17 m時車站圍護(hù)比和圍護(hù)造價對比

圖3 線路A 埋深16～17 m時車站圍護(hù)比與圍護(hù)指標(biāo)的線性關(guān)系圖

由表1 可知，同樣埋深在16～17 m的車站中，圍護(hù)比最低為0.076 的車站24，其圍護(hù)造價指標(biāo)為1.747 萬元/m2，也是最低的；圍護(hù)比最大為0.112 的車站6，其圍護(hù)造價指標(biāo)為2.799 萬元/m2，也是最高的。

在該組數(shù)據(jù)中，圍護(hù)造價指標(biāo)（萬元/m2）=-0.104+24.089×圍護(hù)比，模型相關(guān)系數(shù)的平方值R2為0.591，意味著圍護(hù)比可以解釋圍護(hù)造價指標(biāo)59.1% 的變化原因（見圖3）。

線路A 埋深24～25 m時，車站圍護(hù)比和圍護(hù)造價對比見表2；車站圍護(hù)比與圍護(hù)指標(biāo)的線性關(guān)系圖見圖4。

表2 線路A 埋深24～25 m時車站圍護(hù)比和圍護(hù)造價對比

圖4 線路A 埋深24～25 m時車站圍護(hù)比與圍護(hù)指標(biāo)的線性關(guān)系圖

由表2 可知，埋深在24～25 m的車站中，圍護(hù)比最低為0.088 的車站11，其圍護(hù)造價指標(biāo)為3.029萬元/m2，也是最低的；圍護(hù)比最高為0.105 的車站17 和車站19，其圍護(hù)造價指標(biāo)分別為5.8 萬元/m2和5.11 萬元/m2，也是最高的。

在該組數(shù)據(jù)中，圍護(hù)造價指標(biāo)=-7.267+121.049×圍護(hù)比，模型相關(guān)系數(shù)的平方值R2為0.830，意味著圍護(hù)比可以解釋圍護(hù)造價指標(biāo)83.0% 的變化原因（見圖4）。

從2 組數(shù)據(jù)對比分析可以看到，當(dāng)埋深類似時，圍護(hù)比對圍護(hù)費(fèi)用有較大影響。

2.1.3環(huán)境保護(hù)要求

2.1.3.1 基坑保護(hù)等級的影響

對于市區(qū)地鐵線路來說，經(jīng)常會遇到為保護(hù)附近構(gòu)筑物、管線而增加費(fèi)用。環(huán)境保護(hù)對設(shè)計內(nèi)容的一個重要影響體現(xiàn)在設(shè)計參數(shù)取值上。依據(jù)《上海城市軌道交通工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（STB/ZH-000001—2012）表12.5.1 基坑保護(hù)等級標(biāo)準(zhǔn)，將基坑保護(hù)等級按照基坑周圍一定范圍內(nèi)是否有重要管線和構(gòu)筑物劃分為三級，保護(hù)等級越高，基坑沉降和位移的控制要求越高。不同等級之間的參數(shù)成倍數(shù)差異，例如一級基坑地面最大沉降量限值僅為二級基坑的1/2，為三級基坑的1/5。沉降和位移控制越嚴(yán)格勢必圍護(hù)要求越高，花費(fèi)越高，設(shè)計內(nèi)容上會采用增加地基加固范圍和強(qiáng)度、增加支撐使用及增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸等一系列方法來減小基坑沉降和位移。

為對比基坑保護(hù)等級不同對圍護(hù)造價指標(biāo)產(chǎn)生的影響，選取線路A 同樣埋深為16～17 m、圍護(hù)比為0.1～0.11、土質(zhì)以黏土為主的7 個車站（見表3），其中3 個二級車站、4 個一級車站。一級車站和二級車站圍護(hù)內(nèi)容差異主要有以下幾點(diǎn)：

表3 線路A 埋深16～17 m、圍護(hù)比0.1～0.11 的車站在不同基坑保護(hù)等級下的圍護(hù)設(shè)計內(nèi)容和費(fèi)用對比

（1）在支撐使用方面，3 個二級車站均采用3 道鋼支撐，而一級車站中有2 個車站采用4 道鋼支撐（車站9、車站10）。

（2）二級車站中僅端頭井加固的較多，一級車站中全車站抽條加固的較多。

（3）地下連續(xù)墻的深度為一級車站略深于二級車站，其中最深的車站2 達(dá)到36～37 m，其余車站以30 m左右居多。在該組數(shù)據(jù)中一級基坑圍護(hù)造價指標(biāo)略高于二級基坑。

對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，模型F 檢驗沒有通過，相關(guān)性計算中的顯著水平P 值＞0.05。數(shù)據(jù)計算結(jié)果體現(xiàn)的是環(huán)境保護(hù)等級不對圍護(hù)指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響關(guān)系，說明環(huán)境保護(hù)等級對圍護(hù)費(fèi)用的影響關(guān)系較小。

2.1.3.2 其他設(shè)計構(gòu)造的影響

除了設(shè)計參數(shù)的影響，為了保護(hù)周邊構(gòu)筑物和管線而采取的一些構(gòu)造措施也會對圍護(hù)費(fèi)用產(chǎn)生影響，譬如經(jīng)常遇到的地下連續(xù)墻加深構(gòu)造段和鋼支撐使用軸力伺服系統(tǒng)?；咏邓^程會引起周圍一定范圍內(nèi)的水土流失，導(dǎo)致周邊構(gòu)筑物和管線沉降，對地下連續(xù)墻做一段加深構(gòu)造段可以增加降水水流的繞流路徑，加深段通常只配構(gòu)造筋起到擋水的作用。線路A 共有18 個一級環(huán)境保護(hù)基坑，其中有9個車站采取了地下連續(xù)墻加深構(gòu)造。表4 統(tǒng)計了地下連續(xù)墻加深構(gòu)造對圍護(hù)造價費(fèi)用的影響。由表4可知，該加深構(gòu)造會使造價增加500～3 000 萬，引起主體圍護(hù)費(fèi)用增加5%～10% 。

表4 線路A 一級環(huán)境保護(hù)基坑地下連續(xù)墻加深構(gòu)造對造價的影響

為了控制基坑變形，可以對鋼支撐采用軸力伺服系統(tǒng)，也就是通過電子設(shè)備對鋼支撐的軸力做監(jiān)控，低壓自動補(bǔ)償、高壓自動報警，有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移。此舉監(jiān)控費(fèi)用較高，1 根鋼支撐軸力伺服預(yù)算價約為2 萬，1 個4 道鋼支撐的車站約240 根左右，即需要增加480 萬元的費(fèi)用。

2.1.4砂性土層的影響

砂性土層會對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的槽壁穩(wěn)定性帶來不利影響。由于砂性土比較松散，容易在地下連續(xù)墻接頭的位置出現(xiàn)泥沙、漏水，目前上海軌交地下連續(xù)墻有采用銑接頭的工藝來防治此危害。銑槽機(jī)相較常規(guī)的液壓抓斗成槽機(jī)價格昂貴，A 線路中共2 個車站使用銑接頭，分別引起圍護(hù)費(fèi)用增加880 萬和2 700 萬，引起主體圍護(hù)費(fèi)用增加比例約5% 。

2.1.5主體圍護(hù)費(fèi)用影響因素小結(jié)

綜上可知，對車站主體圍護(hù)費(fèi)用影響程度最大的是底板埋深，它對圍護(hù)造價指標(biāo)的影響起著決定性作用。圍護(hù)比對相同埋深的基坑影響也較大，而環(huán)境保護(hù)、砂性土層存在一定影響，也會引起圍護(hù)費(fèi)用增加幾百萬到幾千萬，但引起費(fèi)用的增加比例不大。

主體圍護(hù)中費(fèi)用占比最高的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)，線路A中各車站約達(dá)到60%～70%（其余為地基加固、支撐降水）。底板埋深增加時，圍護(hù)深度尺寸會有較大變化，而圍護(hù)比影響的是單位基坑面積中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的用量，所以這2 種因素對圍護(hù)費(fèi)用指標(biāo)呈現(xiàn)了主要影響關(guān)系。

2.2 主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)造價指標(biāo)相較圍護(hù)工程來說相對穩(wěn)定，混凝土含量(單位建筑面積含量)和含鋼量受各種因素影響的規(guī)律并不明顯。對線路A 各車站數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，底板埋深和頂板覆土厚度經(jīng)擬合不與主體結(jié)構(gòu)造價指標(biāo)呈現(xiàn)明顯相關(guān)性（相關(guān)性計算中的顯著水平P 值＞0.05）。但底板埋深和頂板覆土厚度也會對主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生一定影響，例如底板埋深和頂板覆土厚度增加會分別致使底板和頂板尺寸增加、配筋率提高。

對主體結(jié)構(gòu)造價指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗發(fā)現(xiàn)P＞0.05，說明沒有呈現(xiàn)出顯著性，造價指標(biāo)具有正態(tài)分布特征，數(shù)據(jù)集中在均值附近。線路A 主體結(jié)構(gòu)造價指標(biāo)為0.35～0.62 萬元/m2，均值為0.522 萬元/m2（見圖5）。

圖5 線路A 主體結(jié)構(gòu)造價指標(biāo)正態(tài)分布直方圖

2.3 附屬工程

附屬工程本身造價占比不大，約占車站總造價的20%～30% 。由于出入口埋深多有相近，線路A 中24 個車站附屬工程造價指標(biāo)呈現(xiàn)正態(tài)分布，均值為1.443 萬元/m2（見圖6）。

圖6 附屬工程造價指標(biāo)正態(tài)分布直方圖

3 結(jié)語

本文將明挖地下車站土建工程分為主體圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)和附屬工程3 個部分，分別分析了影響其造價的關(guān)鍵因素，一方面通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比，另一方面通過對上海軌交近期建設(shè)的某線路造價指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，輔助得到分析結(jié)論。從2 種方法互相印證的結(jié)果來看，主體圍護(hù)造價指標(biāo)受底板埋深和圍護(hù)比的影響較大，環(huán)境保護(hù)和砂性土層會產(chǎn)生一定影響但影響不大；主體結(jié)構(gòu)和附屬工程造價指標(biāo)相對穩(wěn)定且都滿足正態(tài)分布性。