高速公路隧道造價(jià)控制措施研究

馮愛民

（山西省公路局 長(zhǎng)治分局，山西長(zhǎng)治 046000）

0 引言

截至2021年底，全國(guó)公路總里程突破528 萬km，公路隧道23 268 處，長(zhǎng)度2 469.89 萬延米。其中特長(zhǎng)隧道1 599 處，長(zhǎng)度717.08 萬延米；長(zhǎng)隧道6 211 處，長(zhǎng)度1 084.43 萬延米。尤其是2020年后開工的高速公路項(xiàng)目，大部分位于山區(qū)，橋隧比例較高，其中隧道占比較高的甚至達(dá)到50%以上。隧道工程施工難度大，安全措施要求高，單公里造價(jià)遠(yuǎn)高于一般路基，因此合理控制隧道造價(jià)，對(duì)節(jié)省高速公路建設(shè)成本非常重要[1-2]。

動(dòng)態(tài)確定隧道圍巖等級(jí)，細(xì)化支護(hù)參數(shù)，綜合利用棄渣，均為控制隧道工程造價(jià)的有效手段。本文通過對(duì)近年建設(shè)的高速公路隧道工程進(jìn)行造價(jià)統(tǒng)計(jì)分析，詳細(xì)計(jì)算各類圍巖條件下的隧道延米單價(jià)，提出“立體式”劃分圍巖等級(jí)及支護(hù)參數(shù)，在堅(jiān)持動(dòng)態(tài)調(diào)整、實(shí)事求是的原則，以及確保安全的前提下，細(xì)化支護(hù)參數(shù)，增加加強(qiáng)型支護(hù)參數(shù)的過渡方案，并將山區(qū)巖石段棄渣參與土石方調(diào)配填筑路基，或加工成塊、片石、碎石等地材加以綜合利用，在減少對(duì)環(huán)境影響和破壞的同時(shí)，還體現(xiàn)了綠色低碳的公路設(shè)計(jì)理念，取得了較好的應(yīng)用效果，可為今后公路隧道工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 常用高速公路圍巖分類及單價(jià)分析

某高速公路全線采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，重丘區(qū)段設(shè)計(jì)速度為100 km∕h，山嶺區(qū)段設(shè)計(jì)速度為80 km∕h，沿線共11 座隧道。其中包含由9 個(gè)隧道構(gòu)成的螺旋隧道群，隧道全長(zhǎng)達(dá)到了20 km 以上，為該項(xiàng)目建設(shè)重點(diǎn)工程，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)成本控制影響極大。

1.1 隧道圍巖劃分及支護(hù)設(shè)計(jì)方案

隧道工程一般分為進(jìn)、出洞口、洞身掘進(jìn)、支護(hù)襯砌、防排水、路面、橫通道和通風(fēng)照明等工程設(shè)施。而圍巖劃分主要是根據(jù)地質(zhì)縱斷面、巖體完整性系數(shù)Kv、巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值[BQ]、巖體走向及巖體總波速Vp等[3]，常劃分為Ⅱ～Ⅴ級(jí)，對(duì)應(yīng)不同工況某高速公路共采用了12 種支護(hù)設(shè)計(jì)方案如表1所示。

表1 隧道襯砌支護(hù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

1.2 圍巖級(jí)別支護(hù)清單價(jià)及差價(jià)分析

1.2.1 超前探測(cè)確定圍巖級(jí)別

地質(zhì)雷達(dá)短距離探測(cè)可以預(yù)報(bào)掌子面前方圍巖有無破碎巖層，有無富水巖層，有無突水、突泥的可能，前方斷層破碎帶及其含水性，其原理圖見圖1。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)短距離探測(cè)原理圖

如該段圍巖原級(jí)別為Ⅳ2 級(jí)，根據(jù)雷達(dá)波形顯示電磁波同相軸較為連續(xù)，波形較為雜亂，幅值較強(qiáng)；推測(cè)該段圍巖：巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙間泥質(zhì)填充，圍巖穩(wěn)定性較差，拱頂易發(fā)生掉塊等不良地質(zhì)情況；需調(diào)整圍巖級(jí)別為Ⅳ1 級(jí)，根據(jù)圍巖級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

1.2.2 支護(hù)清單價(jià)及差價(jià)分析

統(tǒng)計(jì)分析某高速公路不同寬度的隧道每延米預(yù)算價(jià)得出單價(jià)與寬度的關(guān)系。

行車速度80 km∕h，寬度10.25 m 的隧道平均延米單價(jià)48 180 元；行車速度100 km∕h，寬度11.0 m，增加0.75 m，延米造價(jià)57 180 元，增加20%；而某隧道位于互通附近，短隧道、半徑小，設(shè)計(jì)隧道寬度與路基同寬12.5 m，增加2.25 m，延米單價(jià)90 145 元，同一圍巖情況下費(fèi)用增加了60%。從該項(xiàng)目造價(jià)分析來看，寬度每增加0.75 m，費(fèi)用增加20%，2.25 m 增加60%。

全線各隧道圍巖延米單洞造價(jià)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2所示。

表2 隧道圍巖延米單價(jià)匯總表單位:元

從表2可以看出隧道各圍巖等級(jí)支護(hù)單價(jià)中遮光棚為1.0 萬元，Ⅱ級(jí)圍巖為1.3 萬元，Ⅲ級(jí)圍巖為1.9 萬元，Ⅳ級(jí)圍巖為3.3萬元，V級(jí)圍巖為5.5萬元，經(jīng)分析預(yù)算價(jià)與清單價(jià)圍巖價(jià)差在1.6萬元～1.9萬元之間。

從圍巖等級(jí)單價(jià)差中得到：V 級(jí)比Ⅳ級(jí)高2.2 萬元，Ⅳ級(jí)比Ⅲ級(jí)高1.4 萬元，Ⅲ級(jí)比Ⅱ級(jí)高5 360 元，Ⅱ級(jí)比棚洞高4 509 元，明洞和Ⅳ級(jí)圍巖價(jià)格相同均為3.3 萬元。同一級(jí)的A∕B 級(jí)支護(hù)參數(shù)造價(jià)差7 000 元～8 000 元左右，B∕C 差值9 000 元～1 1000 元左右，Ⅳ級(jí)C∕D 差價(jià)在3 300 元～3 500 元，Ⅲ∕Ⅱ級(jí)差價(jià)在3 300 元～3 500 元左右。隨著圍巖等級(jí)的增加，延米單價(jià)增長(zhǎng)幅度呈逐漸增大趨勢(shì)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

a）分析某高速全線的隧道數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，因設(shè)計(jì)速度不同引起的寬度變化，延米單價(jià)呈線性增長(zhǎng)規(guī)律。以10.25 m 寬為基數(shù)，每增加0.75 m，費(fèi)用增加20%，增加2.25 m（3×0.75 m）與路基同寬，費(fèi)用增加60%。

b）隧道增加Ⅲ-1 加強(qiáng)段支護(hù)，補(bǔ)充圍巖過渡段，比Ⅳ級(jí)圍巖每延米可節(jié)省費(fèi)用4 000 元。

c）設(shè)6.0 m 寬輔助通道，每處延米造價(jià)在5 萬元左右。

d）隧道群之間距離小于100 m 時(shí)，路基可增設(shè)遮光棚連接，延米造價(jià)增加約9 000 元，但能起到遮風(fēng)擋雨防眩等效果，保證高速后期運(yùn)營(yíng)安全。

e）有溶洞的橫嶺隧道費(fèi)用單價(jià)比其他隧道需增加10%的費(fèi)用。

f）慎用連拱隧道，造價(jià)高，延米造價(jià)6.0萬元～8.0萬元左右，對(duì)圍巖強(qiáng)度大于水泥混凝土強(qiáng)度的情況可按小凈距隧道方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

2 控制隧道造價(jià)主要因素

目前隧道造價(jià)較高，主要因素表現(xiàn)在對(duì)地質(zhì)圍巖等級(jí)的判定、棄渣的調(diào)配和石渣的綜合應(yīng)用等幾個(gè)方面。

2.1 地質(zhì)圍巖等級(jí)的判定

隧道地質(zhì)圍巖類別劃分是影響隧道造價(jià)的主要因素。從單洞延米預(yù)算價(jià)統(tǒng)計(jì)表來看，Ⅲ級(jí)圍巖2.2 萬元，Ⅳ級(jí)4.2 萬元，V 級(jí)達(dá)6.2 萬元，級(jí)差造價(jià)2 萬元左右。說明圍巖等級(jí)決定隧道造價(jià)。對(duì)于設(shè)計(jì)隧道與路基開挖方案，不是簡(jiǎn)單的路基高度、土石方工程量的比較，重點(diǎn)是圍巖地質(zhì)的好壞和造價(jià)綜合分析比較。在選線階段，要盡量避開地質(zhì)差的地段，即使無法避開，慎用隧道方案，改用其他方案通過。

采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工是隧道施工遵守的基本原則。勘測(cè)設(shè)計(jì)，物探、鉆探都是點(diǎn)代線、線代面初步判定，是預(yù)計(jì)值、預(yù)算價(jià)，只有開挖后根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度、裂隙、收斂變形及滲水大小、夾層等數(shù)據(jù)，結(jié)合超前預(yù)報(bào)，建立“立體式”地質(zhì)（掌子面加超前形成立體）準(zhǔn)確判定圍巖等級(jí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整，細(xì)化圍巖等級(jí)，增設(shè)Ⅳ-D 無仰拱支護(hù)和Ⅲ級(jí)加強(qiáng)支護(hù)，特別是隧道仰拱的設(shè)置，必須根據(jù)底部圍巖實(shí)測(cè)強(qiáng)度來確定是否設(shè)置。堅(jiān)持客觀實(shí)際，動(dòng)態(tài)調(diào)整，做到科學(xué)合理，建設(shè)放心工程。

2.2 隧道幾何尺寸選定

長(zhǎng)度、埋深、尤其是寬度是直接影響工程造價(jià)的主要因素。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析看，隧道洞口及淺埋段，圍巖相對(duì)較差，土質(zhì)隧道盡量以路塹開挖方案。10 m 延米基價(jià)46 000元；增加1 m后11 m寬時(shí)造價(jià)增加11 500元，增加后每延米造價(jià)57 500 元；寬度12.5 m，增加2.5×2.5×4600=28750 元，增加后大約每延米75 000 元。合理確定隧道幾何尺寸，是控制隧道造價(jià)的第二個(gè)主要因素。

2.3 綜合應(yīng)用石渣 有效控制隧道造價(jià)

科學(xué)合理的施工工期，將隧道開挖土石方綜合利用，參與土石方調(diào)配，對(duì)石質(zhì)隧道棄渣還可加工成碎石，應(yīng)用到路面、橋梁構(gòu)造物和防排水砌體工程，可有效控制隧道工程造價(jià)[4-5]。

常規(guī)的設(shè)計(jì)，因工期長(zhǎng)，隧道施工的特殊性，隧道與路基土石方、橋梁工程不同步，隧道工程作為單獨(dú)的項(xiàng)目獨(dú)立設(shè)計(jì)，單獨(dú)實(shí)施，這就造成隧道開挖必須增設(shè)棄渣場(chǎng)地，而橋涵構(gòu)造物等混凝土用碎石還需另行開采加工或購買，與高填方路基還需借土填筑，造成土石方調(diào)配、碎石、片、塊石等地采材料的重復(fù)計(jì)算?，F(xiàn)在不同，大型的機(jī)械化專業(yè)，施工大標(biāo)段，施工總承包，科學(xué)地施工組織計(jì)劃，隧道棄渣完全可綜合利用，減少棄土占地，大大節(jié)省工程造價(jià)，更有利于實(shí)現(xiàn)綠色低碳環(huán)保工程。

該項(xiàng)目為了消化大量的隧道棄渣，調(diào)整傳統(tǒng)的各專業(yè)開工進(jìn)度，將隧道先開工，路基、橋梁等在隧道進(jìn)行到一定程度后再開工。這樣可以將山區(qū)巖石段隧道施工棄渣加工成塊、片石、碎石等地材，用作排水、防護(hù)砌體和混凝土工程中，通過綜合利用，少棄多用，在降低工程建設(shè)成本的同時(shí)，還可有效減少對(duì)環(huán)境影響和破壞，體現(xiàn)綠色低碳高速公路工程建設(shè)理念。

3 隧道工程節(jié)省造價(jià)要點(diǎn)分析

3.1 量化圍巖的等級(jí)造價(jià)分析

從表2 分析看圍巖支護(hù)延米價(jià)差一般在3 000 元～10 000 元之間，細(xì)化量化圍巖等級(jí)，按1 km 計(jì)算，降低一個(gè)等級(jí)即可節(jié)約費(fèi)用，平均單洞650 萬元左右，高速公路雙洞1 300 余萬元。

3.2 棄渣綜合利用造價(jià)分析

a）棄渣占地節(jié)省費(fèi)用分析，按1 km 隧道計(jì)算，一般隧道寬度10.25～11.0 m，平均一個(gè)斷面100 m3棄渣。1 km 長(zhǎng)的高速公路隧道單洞約11 萬m3棄渣量；而1 km長(zhǎng)的高速公路雙洞棄渣量達(dá)到23 萬m3之多。除去（石質(zhì)圍巖）隧道混凝土自身用15%的碎石約4萬m3外，剩余19萬m3棄渣需占地（6 m高堆棄）為3.16萬m2，計(jì)約占地50 余畝，僅臨時(shí)占地費(fèi)用需50 萬元，加上每公里運(yùn)費(fèi)和棄渣場(chǎng)防護(hù)等費(fèi)用，僅棄渣費(fèi)用就多增加100 萬元。

b）將棄渣一半用于填筑路基，另一半用于碎石加工，填筑路基費(fèi)用可節(jié)省19∕2（萬m3）×20（每平方米20元）=190 萬元；加工碎石利用可節(jié)約費(fèi)用19∕2（萬m3）×50（每平方米50 元）=475 萬元；累計(jì)可節(jié)約665 萬元左右?？紤]扣除部分協(xié)調(diào)費(fèi)，每公里造價(jià)至少可節(jié)省費(fèi)用在800 萬元左右。

4 結(jié)論

通過對(duì)某高速公路全線隧道造價(jià)統(tǒng)計(jì)分析，細(xì)化計(jì)算各圍巖類別支護(hù)參數(shù)延米造價(jià)、基本單價(jià)和級(jí)差數(shù)，可以看到控制隧道造價(jià)的3 個(gè)主要因素，即隧道圍巖分級(jí)、棄渣占地和棄渣綜合利用。

a）實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)調(diào)整圍巖等級(jí)，建立立體式準(zhǔn)確判定圍巖等級(jí)，細(xì)化支護(hù)參數(shù)，科學(xué)組織，綜合利用棄渣，每公里可節(jié)約隧道造價(jià)的15%左右。

b）綜合調(diào)配隧道洞渣并加以利用，不僅節(jié)約工程造價(jià)，還減少了棄渣占地，降低了對(duì)自然植被的侵占和破壞，真正實(shí)現(xiàn)建設(shè)綠色環(huán)保低碳的高速公路。