長(zhǎng)大鐵路隧道機(jī)械化施工配套技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析研究

湯憲高，單向華，魏志宏，孫國(guó)新

(1．中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南洛陽(yáng) 471009;2．鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，北京 100038)

0 引言

我國(guó)的鐵路隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)的應(yīng)用和研究始于20世紀(jì)80年代，建設(shè)衡廣復(fù)線(xiàn)大瑤山隧道時(shí)期首次從國(guó)外引進(jìn)液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、混凝土噴射三聯(lián)機(jī)和模板臺(tái)車(chē)等大型隧道施工設(shè)備，后來(lái)在大秦、侯月和京九等鐵路建設(shè)項(xiàng)目中推廣應(yīng)用，逐步形成了多種隧道機(jī)械化施工配套技術(shù)方案。但隧道大型機(jī)械化施工造價(jià)較高，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和投資管理體制等因素的影響，我國(guó)鐵路隧道施工大型機(jī)械化配套技術(shù)的發(fā)展速度緩慢。

長(zhǎng)大隧道機(jī)械化配套技術(shù)是在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中不斷探索完善的，在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)工程實(shí)踐對(duì)隧道機(jī)械化配套技術(shù)不斷總結(jié)和研究，已取得了較多的成果。文獻(xiàn)［1］總結(jié)了長(zhǎng)大隧道大型機(jī)械化施工技術(shù);文獻(xiàn)［2-4］分析研究了長(zhǎng)大隧道大型機(jī)械化施工配套技術(shù)、裝備和效率;文獻(xiàn)［5-8］研究了鑿巖臺(tái)車(chē)和仰拱模架等大型進(jìn)口機(jī)械和國(guó)產(chǎn)非標(biāo)設(shè)備;文獻(xiàn)［9］研究了隧道機(jī)械化施工與安全質(zhì)量的關(guān)系。這些研究主要側(cè)重于技術(shù)和管理方面，對(duì)隧道機(jī)械化施工的經(jīng)濟(jì)分析研究相對(duì)較少。

隧道機(jī)械化施工的經(jīng)濟(jì)分析工作曾經(jīng)隨著鐵路隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用同步開(kāi)展。20世紀(jì)80年代以鉆爆法修建大瑤山隧道時(shí)期，鐵道部基建總局就組織開(kāi)展了雙線(xiàn)隧道大型機(jī)械化施工預(yù)算定額的編制工作，經(jīng)過(guò)多年的編制和修改，形成了《鐵路雙線(xiàn)隧道工程大型機(jī)械化施工預(yù)算定額》［10］。但隨著隧道施工新設(shè)備的應(yīng)用和工程造價(jià)管理體制的改變，原來(lái)編制的隧道工程機(jī)械化施工預(yù)算定額的局限性不斷顯現(xiàn)，已無(wú)法滿(mǎn)足目前的投資控制需求。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高和高速鐵路建設(shè)規(guī)模的增加，人們的安全質(zhì)量和環(huán)保節(jié)能意識(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)，面對(duì)人力成本不斷攀升和長(zhǎng)大鐵路隧道大量出現(xiàn)的新形勢(shì)，鐵路隧道施工機(jī)械化水平的需求需要進(jìn)一步提高。鐵道部2008年發(fā)布了鐵建設(shè)函［2008］777號(hào)《關(guān)于鐵路隧道施工機(jī)械配置的指導(dǎo)意見(jiàn)》，2009年立項(xiàng)開(kāi)展了隧道圍巖穩(wěn)定性研究，對(duì)隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)分析是其中一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。

長(zhǎng)大隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)的應(yīng)用和推廣需要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)作為支撐。為合理確定和有效控制鐵路建設(shè)投資，推動(dòng)隧道機(jī)械化施工技術(shù)的健康發(fā)展，有必要將長(zhǎng)大鐵路隧道機(jī)械化施工配套技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析研究工作進(jìn)一步推進(jìn)。本文以隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)課題研究中的Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案為例，對(duì)其經(jīng)濟(jì)分析工作進(jìn)行一些探討。

1 長(zhǎng)大雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案

隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)研究屬于鐵道部《隧道圍巖穩(wěn)定性分析研究》課題的子課題《長(zhǎng)大隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)與裝備研究》的內(nèi)容，其目的是通過(guò)對(duì)長(zhǎng)大鐵路隧道鉆爆法施工機(jī)械化配套技術(shù)的調(diào)研，總結(jié)分析長(zhǎng)大隧道鉆爆法施工中開(kāi)挖、出砟、噴錨支護(hù)、仰拱和二次襯砌等作業(yè)線(xiàn)的設(shè)備配置，通過(guò)科學(xué)地分析計(jì)算，尋求技術(shù)成熟和經(jīng)濟(jì)適用的機(jī)械化配套方案。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外近期隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)的廣泛調(diào)研，結(jié)合已有的研究成果，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算提出了長(zhǎng)大鐵路隧道施工的機(jī)械化配套模式。

其中的長(zhǎng)大雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工進(jìn)度最快，且有專(zhuān)項(xiàng)配套費(fèi)用的配置模式，從隧道開(kāi)挖到混凝土二次襯砌，各作業(yè)線(xiàn)均按機(jī)械化進(jìn)行配置。長(zhǎng)大雙線(xiàn)鐵路隧道Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案確定的具體設(shè)備配置如下:

1)開(kāi)挖作業(yè)線(xiàn)。配置2臺(tái)三臂液壓鑿巖臺(tái)車(chē)作為開(kāi)挖鉆孔設(shè)備，兼作錨桿鉆孔設(shè)備。鑿巖臺(tái)車(chē)配置工作籃，以進(jìn)行隧道測(cè)量劃線(xiàn)、炸藥裝填等作業(yè)。

2)支護(hù)作業(yè)線(xiàn)。采用濕噴機(jī)械手進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)，濕噴機(jī)械手的理論噴射能力不小于20 m3/h。

3)裝運(yùn)作業(yè)線(xiàn)。配置高性能大容量裝載機(jī)裝砟設(shè)備以及大噸位低排放自卸車(chē)運(yùn)砟設(shè)備。

4)仰拱作業(yè)線(xiàn)。配置自行式仰拱棧橋和移動(dòng)模架、仰拱挖裝挖掘機(jī)、運(yùn)砟自卸車(chē)和混凝土輸送車(chē)。

5)防水板作業(yè)線(xiàn)。采用防水板鋪設(shè)臺(tái)車(chē)，既能減輕作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高防水板鋪設(shè)速度和鋪設(shè)質(zhì)量。

6)二次襯砌作業(yè)線(xiàn)。配置新型無(wú)門(mén)架式模板臺(tái)車(chē)、混凝土輸送泵、混凝土運(yùn)輸車(chē)及混凝土攪拌站。

為保持合理施工步距，仰拱及混凝土襯砌作業(yè)線(xiàn)一般配置2套設(shè)備。

2 雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案經(jīng)濟(jì)分析和研究重點(diǎn)

雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案經(jīng)濟(jì)分析研究屬于《長(zhǎng)大隧道施工機(jī)械化配套技術(shù)與裝備研究》的內(nèi)容，其目的是結(jié)合確定的配套方案，通過(guò)對(duì)樣本隧道實(shí)際施工情況的調(diào)查與測(cè)定，核算出長(zhǎng)大雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案在合理施工組織條件下的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，分析其與傳統(tǒng)鉆爆法在建造費(fèi)用和施工工期上的差別。

2．1 配套方案差異分析研究

首先針對(duì)雙線(xiàn)鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案的6條作業(yè)線(xiàn)進(jìn)行差異分析，旨在尋求經(jīng)濟(jì)分析工作的重點(diǎn)。作業(yè)線(xiàn)差異分析見(jiàn)表1。

針對(duì)表1隧道機(jī)械化施工設(shè)備配套技術(shù)的差異性分析，將重點(diǎn)對(duì)鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖和機(jī)械手噴射混凝土的循環(huán)時(shí)間測(cè)定、機(jī)械手噴射混凝土回彈率、鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖超挖量、初期支護(hù)和二次襯砌混凝土回填量、仰拱棧橋、模架、臺(tái)架等研發(fā)設(shè)備的計(jì)算與攤銷(xiāo)模式、隧道綜合進(jìn)度及定額進(jìn)度取定等項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2．2 鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖超挖量研究

由于液壓鑿巖臺(tái)車(chē)自身結(jié)構(gòu)原因，鑿巖臺(tái)車(chē)鉆鑿周邊眼時(shí)產(chǎn)生的外插角比手持風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)產(chǎn)生的外插角要大。工程實(shí)踐證明，鑿巖臺(tái)車(chē)(TamRockT12)鉆鑿周邊孔的外插角一般為3～5°。外插角的大小與鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸和鉆臂推進(jìn)梁范圍內(nèi)的洞壁支護(hù)狀況密切相關(guān)。一般而言，鑿巖機(jī)尺寸越大，鉆臂推進(jìn)梁越短，推進(jìn)梁范圍內(nèi)的支護(hù)厚度越大，產(chǎn)生的外插角就越大。

外插角的客觀存在導(dǎo)致鉆孔底部超出開(kāi)挖輪廓，爆破后會(huì)產(chǎn)生超挖;受隧道圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工操作水平影響，隧道超挖也客觀存在。根據(jù)規(guī)范，圍巖收斂變形、拱架預(yù)留沉落、測(cè)量允許誤差、施工允許誤差以及超前管棚、超前錨桿、超前小導(dǎo)管輪廓線(xiàn)下的楔形坍落都屬于難以避免的技術(shù)性超挖。

按現(xiàn)行鐵路定額的工程量計(jì)算規(guī)則，隧道專(zhuān)業(yè)在計(jì)算工程數(shù)量時(shí)是根據(jù)開(kāi)挖凈斷面提供的工程數(shù)量，難以避免的技術(shù)性超挖要在定額中合理考慮。為此，對(duì)樣本隧道23個(gè)開(kāi)挖循環(huán)的超挖情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從測(cè)定的數(shù)據(jù)分析可知，Ⅲ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為27 cm，Ⅳ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為28．3 cm，Ⅴ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為31．7 cm。結(jié)合現(xiàn)行鐵路隧道施工規(guī)范可知，雙線(xiàn)鐵路客專(zhuān)隧道用鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖比用常規(guī)風(fēng)鉆開(kāi)挖延米超挖量要多3．81～6．43 m3(占設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面的 2．9% ～4．4%)。

表1 作業(yè)線(xiàn)差異分析表Table 1 Comparison and contrast between Grade I mechanized construction and conventional construction

2．3 支護(hù)混凝土回填量研究

由于鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔開(kāi)挖比傳統(tǒng)的風(fēng)鉆鉆孔開(kāi)挖產(chǎn)生的超挖量要多，其多超挖部分要用初期支護(hù)的噴射混凝土或二次襯砌混凝土進(jìn)行回填。為合理取定鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖情況下機(jī)械手噴射初期支護(hù)混凝土定額子目和二次襯砌混凝土定額子目的混凝土材料消耗量，對(duì)2011年7—9月施作的175．8 m范圍內(nèi)的仰拱及回填、247．58 m范圍內(nèi)的拱墻襯砌混凝土消耗情況和212．7 m范圍內(nèi)的初期支護(hù)噴射混凝土消耗情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2和表3所示。

表2 二次襯砌混凝土消耗情況統(tǒng)計(jì)表Table 2 Consumption of secondary lining concrete

表3 噴射混凝土消耗情況統(tǒng)計(jì)表Table 3 Consumption of shotcrete

綜合以上統(tǒng)計(jì)的二次襯砌混凝土和初期支護(hù)噴射混凝土的消耗情況，按圍巖級(jí)別推算的延米超挖回填混凝土量和平均線(xiàn)性超挖情況見(jiàn)表4。

表4 延米混凝土回填量和平均線(xiàn)性超挖情況表Table 4 Correlation between backfilling concrete quantity and average linear overbreak

由表4可以看出，在鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖條件下，推算的Ⅲ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為28．5cm，Ⅳ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為30．1cm，Ⅴ級(jí)圍巖的平均線(xiàn)性超挖為28．1cm。與前面鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖工程數(shù)量研究中得到的平均線(xiàn)性超挖數(shù)據(jù)(Ⅲ級(jí)圍巖27．0 cm，Ⅳ級(jí)圍巖28．3 cm，Ⅴ級(jí)圍巖31．7 cm)雖稍有差異，但還是比較接近的。經(jīng)分析，造成的差異主要是由圍巖實(shí)際沉降量與設(shè)計(jì)預(yù)留沉降量不符合，以及立拱地段拱架體積占用支護(hù)空間等原因造成的。

由于噴射混凝土價(jià)格較二次襯砌混凝土價(jià)格高，為降低造價(jià)，在工程實(shí)踐中往往會(huì)盡可能多用二次襯砌混凝土來(lái)回填超挖部分，但這必須以滿(mǎn)足安全質(zhì)量為前提。開(kāi)挖基面噴射混凝土平整度較差會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，并會(huì)導(dǎo)致隧道防水質(zhì)量受影響。如果因混凝土噴射量不足發(fā)生坍塌等安全事故，將會(huì)對(duì)隧道建設(shè)造成更為惡劣的影響。

2．4 濕噴機(jī)械手噴射混凝土回彈率研究

目前長(zhǎng)大隧道施工中普遍使用了混凝土濕噴機(jī)械手(目前長(zhǎng)大隧道施工中最受歡迎的機(jī)械之一)，它的使用既提高了工作效率，又減少了混凝土回彈量，同時(shí)使隧道內(nèi)的作業(yè)環(huán)境和工作條件均得到了極大的改善。

為合理確定混凝土濕噴機(jī)械手噴射混凝土定額的材料消耗，采用鋪設(shè)彩條布收集回彈料的方法，對(duì)樣本隧道在不同圍巖條件下使用濕噴機(jī)械手(Sika-PM500PC)噴射混凝土的回彈率進(jìn)行了測(cè)定。

通過(guò)對(duì)樣本隧道DK137+324～+320全斷面施工Ⅲ級(jí)圍巖段、DK135+968～+966臺(tái)階法施工Ⅳ級(jí)圍巖段和DK135+971～+970．2臺(tái)階法施工Ⅴ級(jí)圍巖段噴射混凝土情況的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，得到的噴射混凝土回彈率為19% ～24%(Ⅲ級(jí)圍巖段的回彈率為19．6%，Ⅳ級(jí)圍巖段的回彈率為20．0%，Ⅴ級(jí)圍巖段的回彈率為23．8%)。

設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的資料顯示，Sika-PM500PC混凝土噴射機(jī)械手的回彈率一般在10%以下，澳大利亞捷肯E3混凝土噴射機(jī)械手的回彈率也在10%左右。一些施工單位的匯報(bào)資料中顯示的回彈率一般在8%～13%。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn):施工單位、生產(chǎn)廠(chǎng)家、經(jīng)濟(jì)分析研究人員對(duì)噴射混凝土回彈率的計(jì)算方法各不相同，有的是以回收噴射混凝土量除以實(shí)際拌制混凝土量計(jì)算的，有的是以回收噴射混凝土量除以實(shí)際噴射混凝土量(總拌制量-運(yùn)輸和噴射作業(yè)損耗量)計(jì)算的，而經(jīng)濟(jì)分析研究人員是以回收噴射混凝土量除以巖面實(shí)際附著混凝土量計(jì)算的。

2．5 仰拱棧橋、模架、臺(tái)車(chē)(架)等研發(fā)設(shè)備的攤銷(xiāo)模式研究

在機(jī)械化配套方案中，仰拱模架、全自動(dòng)液壓仰拱棧橋、簡(jiǎn)易仰拱棧橋、門(mén)架式襯砌模板臺(tái)車(chē)、防水板鋪設(shè)臺(tái)車(chē)、襯砌蒸汽養(yǎng)護(hù)臺(tái)架、溝槽移動(dòng)模板等均為研發(fā)的非定型產(chǎn)品，生產(chǎn)廠(chǎng)家和現(xiàn)場(chǎng)使用單位有的還處于磨合和完善之中。

起初計(jì)劃把液壓仰拱棧橋和仰拱模架作為機(jī)械設(shè)備考慮，后經(jīng)反復(fù)研究，認(rèn)為就其結(jié)構(gòu)組成而言仍可劃分為主體結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)4個(gè)部分。為保持與現(xiàn)行鐵路隧道工程預(yù)算定額計(jì)算規(guī)則統(tǒng)一，便于使用和調(diào)整，決定仍采用現(xiàn)行鐵路預(yù)算定額中定型鋼臺(tái)模的編制模式，按不同結(jié)構(gòu)重量和機(jī)械價(jià)值，分主體結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)4個(gè)部分分別考慮攤銷(xiāo)次數(shù)和殘值回收。

2．6 隧道綜合進(jìn)度及定額取定進(jìn)度研究

在隧道施工中，正常施工往往受到工序轉(zhuǎn)換、供電線(xiàn)路檢修等多種因素的影響，用測(cè)時(shí)法對(duì)單工序循環(huán)時(shí)間進(jìn)行測(cè)定很難涵蓋這些因素。為彌補(bǔ)測(cè)時(shí)法對(duì)循環(huán)外時(shí)間考慮不足的缺陷，對(duì)樣本隧道的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，以便采用綜合進(jìn)度對(duì)工序單循環(huán)實(shí)測(cè)的人工和機(jī)械消耗量進(jìn)行修正，使編制的定額符合社會(huì)平均水平。

從樣本隧道2009年5月至2010年12月共計(jì)550 d(扣除了因設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整引起的非正常停工63 d)的統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，采用Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工的雙線(xiàn)鐵路客專(zhuān)隧道的月單口最高進(jìn)度為244．6m，月均綜合進(jìn)度為136 m(Ⅲ級(jí)圍巖月均進(jìn)度170 m，Ⅳ級(jí)圍巖月均進(jìn)度102 m，Ⅴ級(jí)圍巖月均進(jìn)度62 m)。而鐵建設(shè)2009［226］號(hào)《鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南》關(guān)于隧道施工工期的指導(dǎo)意見(jiàn)中明確的進(jìn)度指標(biāo)是:“Ⅲ級(jí)圍巖月進(jìn)度為100～130m，Ⅳ級(jí)圍巖月進(jìn)度為55～80m，Ⅴ級(jí)圍巖月進(jìn)度為35～50 m。”

樣本隧道的進(jìn)度指標(biāo)是實(shí)際統(tǒng)計(jì)得到的，其中包括工序轉(zhuǎn)換、檢測(cè)檢查、開(kāi)挖步距及機(jī)械狀況等因素的影響。而《鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南》中的工期指標(biāo)是編寫(xiě)者分析多個(gè)采用小型機(jī)械施工的新建鐵路隧道的統(tǒng)計(jì)資料后綜合取定的進(jìn)度指標(biāo)。為了保證編制的定額符合社會(huì)平均水平，在樣本隧道統(tǒng)計(jì)進(jìn)度和《鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南》進(jìn)度兩者之間綜合取定了一個(gè)偏上限值，作為確定Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工的隧道的定額水平之依據(jù)。取定的定額月進(jìn)度指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 取定定額月進(jìn)度指標(biāo)表Table 5 Monthly driving rate m/月

3 隧道施工機(jī)械化Ⅰ級(jí)配套方案經(jīng)濟(jì)分析研究成果

3．1 補(bǔ)充編制配套方案有關(guān)機(jī)械的臺(tái)班費(fèi)用定額

通過(guò)對(duì)隧道施工機(jī)械化Ⅰ級(jí)配套方案重點(diǎn)項(xiàng)目的研究分析，結(jié)合在樣本隧道現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定和收集的資料，補(bǔ)充編制了進(jìn)口三臂液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、進(jìn)口混凝土噴射機(jī)械手、拱架安裝機(jī)等進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)研發(fā)設(shè)備的機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額。

3．2 補(bǔ)充編制配套方案有關(guān)項(xiàng)目的預(yù)算定額

通過(guò)對(duì)Ⅲ、Ⅳ和V級(jí)圍巖條件下的鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖、混凝土濕噴機(jī)械手噴射作業(yè)的有關(guān)作業(yè)時(shí)間和綜合效率進(jìn)行測(cè)定，結(jié)合重點(diǎn)項(xiàng)目研究分析得到的鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖超挖量、噴射混凝土的回彈率和回填量、二次襯砌的回填量以及仰拱棧橋、仰拱模架、新型無(wú)門(mén)架式模板臺(tái)車(chē)等非標(biāo)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，建立了采用Ⅰ級(jí)配套方案施工隧道的預(yù)算定額編制模型，補(bǔ)充編制了三臂鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)挖、出砟、機(jī)械手噴射混凝土、液壓棧橋、仰拱模架、無(wú)門(mén)架模板臺(tái)車(chē)等項(xiàng)目的預(yù)算定額。

3．3 隧道施工機(jī)械化Ⅰ級(jí)配套方案經(jīng)濟(jì)效果分析

用補(bǔ)充編制的機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額、補(bǔ)充預(yù)算定額和現(xiàn)行鐵路定額，按現(xiàn)行的鐵路概預(yù)算編制辦法和工料價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，選取4個(gè)雙線(xiàn)鐵路客專(zhuān)長(zhǎng)大隧道，對(duì)Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工和傳統(tǒng)小型機(jī)械施工預(yù)計(jì)發(fā)生的建造費(fèi)用進(jìn)行了對(duì)比分析(見(jiàn)表6)。由對(duì)比分析可知，采用Ⅰ級(jí)機(jī)械化配置方案施工的隧道，其建造費(fèi)用比采用傳統(tǒng)小型機(jī)械施工的隧道增加約17%。如考慮鑿巖臺(tái)車(chē)鉆爆超挖造成的出砟和回填混凝土(噴射混凝土和二次襯砌混凝土)費(fèi)用，隧道的建造費(fèi)用增加約20%。

表6 機(jī)械化施工隧道建造費(fèi)用對(duì)比分析表Table 6 Analysis on cost of tunnels constructed by mechanical means

經(jīng)分析，隧道建造費(fèi)用增加的主要原因是施工機(jī)械設(shè)備費(fèi)用投入較大，同時(shí)由于鑿巖臺(tái)車(chē)自身結(jié)構(gòu)原因?qū)е滤淼莱诹吭龃螅鸪鲰牧俊娚浠炷梁投我r砌混凝土回填量以及鋪設(shè)防水板數(shù)量的增加。

4 結(jié)論與討論

1)采用Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工的鐵路客專(zhuān)長(zhǎng)大隧道，雖然其建造費(fèi)用有所增加(約20%)，但其建造速度也大幅提升(約25%)。按建立的匹配模型(Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)圍巖為主)推算，單口掘進(jìn)2 500 m，工期將縮短7個(gè)月(Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案合理工期23個(gè)月，常規(guī)小型機(jī)械施工合理工期30個(gè)月)。提前7個(gè)月竣工投產(chǎn)，將會(huì)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，綜合效益非常顯著。

2)在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，是基于目前鐵路隧道施工Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案中的關(guān)鍵設(shè)備均選用進(jìn)口設(shè)備，并在假設(shè)隧道設(shè)計(jì)方案不變的前提下進(jìn)行的。隨著配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的不斷推進(jìn)和人力成本的進(jìn)一步攀升，隧道施工機(jī)械化施工配套技術(shù)的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出。

3)隧道采用Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工，具有節(jié)省勞動(dòng)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)，且能提高工作效率。配套應(yīng)用機(jī)械設(shè)備施工，不僅減少了施工作業(yè)中的人為因素，而且配套設(shè)備具有機(jī)型成熟、性能穩(wěn)定和產(chǎn)品壽命期長(zhǎng)等特點(diǎn)，這對(duì)保證隧道的工程質(zhì)量具有重要的意義。

對(duì)長(zhǎng)大鐵路隧道采用Ⅰ級(jí)機(jī)械化配套方案施工的經(jīng)濟(jì)分析，目前主要是圍繞建造費(fèi)用進(jìn)行定量分析，而對(duì)工期、安全、質(zhì)量、環(huán)保和職業(yè)健康等方面僅進(jìn)行了定性分析，還需要繼續(xù)廣泛收集相關(guān)資料，進(jìn)一步研究工期和安全質(zhì)量等方面的定量經(jīng)濟(jì)分析。另外，如何對(duì)大斷面軟弱圍巖機(jī)械化施工進(jìn)行研究，不斷提高軟弱圍巖機(jī)械化施工配套技術(shù)水平和其綜合效益，進(jìn)一步提高隧道施工大型機(jī)械設(shè)備國(guó)產(chǎn)化水平，是需要繼續(xù)進(jìn)一步研究的課題。

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