超大直徑盾構機原地轉場技術經濟分析

韓秀娟

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

超大直徑盾構機原地轉場技術經濟分析

韓秀娟

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

上中路隧道是國內首條采用超大直徑（14.87 m）盾構機施工掘進的雙管雙層隧道，在完成了第一條隧道掘進施工進洞后，采用了工作井內盾構機原地調頭的方案進行第二條隧道的掘進施工。針對超大直徑盾構機原地轉場的方案，將其與常規的盾構機進洞后解體吊裝、再拼裝的方案進行技術經濟分析對比，證明原地轉場方案在技術和經濟方面的優勢。

超大直徑盾構；原地轉場；技術經濟分析

1　工程概況

上中路隧道為國內首條采用超大直徑（14.87 m）盾構機施工掘進的隧道，其主體工程由南、北線兩條圓隧道組成，隧道內徑為13 300 mm，外徑為14 500 mm，圓隧道由一臺14 870盾構機掘進開挖。由于只有一臺盾構機，要完成兩條隧道的掘進施工，使得盾構機的轉場施工成為了影響圓隧道掘進施工的關鍵因素。原方案為盾構轉場施工，即盾構機進入浦西井后，拆卸轉場至浦東工地，再重新吊裝，工期較長，約4個半月。備選方案為盾構機浦西井原地轉場方案（盾構原地轉場時間約為3個月），即南線隧道貫通后，盾構機在浦西工作井原地轉場，之后以浦西井為盾構工作井，由西向東進行北線隧道的施工。圖1、圖2為兩個方案的簡略示意圖。

圖1　投標主選方案

圖2　投標備選方案

根據實際工程狀況，本項目最終選擇了盾構機浦西井原地調頭的方案，通過盾構轉場時間的壓縮，縮短關鍵線路上圓隧道盾構施工的工期，進而達到縮短總工期的目的。

2　盾構機原地轉場的技術經濟分析

2.1浦西井原地轉場方案介紹

上中路南線隧道由盾構機從浦東工作井始發向浦西方向掘進施工，進入浦西接收井后在工作井內盾構機位移，180°轉向調頭、就位，再向浦東方向掘進完成北線圓隧道施工。盾構機浦西工作井內原地轉場施工流程如圖3所示。

圖3　盾構機浦西工作井內原地轉場施工流程

2.2浦西井原地轉場方案與原方案的技術工況條件比較分析

（1）工藝復雜性

原方案受盾構機自身結構限制，需要進行拆卸和重新組裝，工藝要求高且較復雜。浦西井原地轉場方案只需要井內短距離轉場，且吊裝條件好，施工簡捷、高效。

（2）施工條件

如果采用原方案，浦西、浦東工作井周圍均需臨時堆放盾構機拆卸的部件，場地需求量較大，且浦西工地至浦東工地盾構運輸交通組織方案復雜，沿線限制條件較多。采用浦西井原地轉場方案，由于浦西井結構尺寸為46 m×22 m，滿足盾構機轉場條件，并且盾構機在浦西井原地轉場，故對場地要求低，在浦西井東側和北側有一定的場地供盾構部件臨時堆放，浦西井和暗埋段地面也有供盾構施工輔助設施布置的場地。

（3）施工安全性

如果采用原方案，由于盾構機分塊多，增加了盾構機拆卸、運輸和吊裝等環節，使得不安全因素增多。浦西井原地轉場方案僅在浦西井現場進行短駁，分塊較少、環節少，施工相對較安全。

（4）交通組織方面

如果采用原方案，由于盾構機單件最大部件重量達到259 t，部件最大寬度7.5 m、最大高度達到4.18 m，故對運輸環境要求很高，經反復調查，若采用陸路運輸，必須拆除大量的建/構筑物（如輸電線及其電桿、部分房屋等），同時對沿線的小型橋梁均需進行充分加固或重建，特別是浦東近施工現場的幾條道路寬度均較小，對于大型平板車的通行均會造成一定難度，特大件必須采用水路過江運輸，需增加兩次過江吊運工作量，工期和費用將會受到嚴重影響。浦西井原地轉場方案無需特殊交通組織，僅在浦西井現場設置盾構部件堆場，供臨時堆放。

（5）對盾構機性能的影響

原方案由于盾構機分塊多而小，對重新組裝后的盾構性能有一定影響，盾構推進準備前調試時間較長。采用浦西井原地轉場方案則盾構機分塊少而大，相對而言，對重新組裝后的盾構機性能影響較小，盾構推進準備前調試時間較短，有助于縮短工期。

（6）對工期的影響

原方案相當于進行了盾構機的完全拆卸和重新組裝，再加上長距離運輸，工期較長，需要約4個半月。浦西井原地轉場方案盾構機分塊少而大，簡化了拆卸和組裝的過程，同時節省了運輸環節所消耗的時間，故周期較短。相對于盾構機浦西至浦東轉場方案，可節省工期約一個半月。

從以上對兩個方案各個技術工況條件的分析對比可以看出，浦西井原地轉場方案不僅能縮短工期，而且減少了盾構機拆卸分塊的數量并縮短了運輸距離，降低了施工技術難度和風險。

2.3浦西井原地轉場方案與原方案的經濟效益比較分析

根據工程實施的實際情況，對成本構成要素進行分析，將浦西井原地轉場方案和原方案的成本組成分類如下：（1）盾構本體井下拆卸組裝費用；（2）盾構機運輸移位費用；（3）轉場主要機械設備費用；（4）地面現場人工配合費用；（5）技術服務費用；（6）其他零星費用。分別對兩個方案的各個成本組成要素進行測算，并進行分析對比。由于實際施工中采用了浦西井原地轉場方案，所以該方案的費用為實際發生費用。原方案費用相當于發生一次盾構機完全拆除退場、一次場外運輸和一次進場重新吊裝的費用，這些費用在本工程實施過程中都實際發生，所以可以通過測算相關成本數據估算出原方案的費用。對浦西井原地轉場方案和原方案的經濟效益進行分析對比，見表1。

表1　浦西井原地轉場方案與盾構機浦西拆運至浦東轉場方案的經濟效益比較表

從表1可以看出，浦西井原地轉場方案與盾構機浦西拆運至浦東轉場方案相比，經濟效益顯著，經實際測算，浦西井原地轉場方案比盾構機浦西拆運至浦東轉場方案節約工程費用 （不包括由于工期縮短所節約的項經部管理費）1 017.5萬元。

3　結語

通過對超大直徑盾構機在工作井內原地平移調頭方案的技術經濟分析，得出結論：超大直徑盾構機進洞后在工作井內原地平移調頭方案在實際操作中是可行的，與常規的盾構機進洞后解體吊裝、再拼裝的方法相比，不僅降低了施工工藝復雜性和風險，而且縮短了工程工期，節約了大量的工程費用。從上中路隧道盾構機原地轉場的實施效果看，該方案得到了各參建單位的認同，顯示了該方案在技術和經濟上的優勢。隨著越來越多的工程采用超大直徑盾構機進行施工，本文的研究對今后超大直徑盾構機轉場分析具有較高的借鑒意義。

U455.43

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1009-7716（2016）06-0246-03

2016-04-12

韓秀娟（1983-），女，山東東營人，工程師，從事造價咨詢工作。