大直徑頂管技術(shù)的應(yīng)用和造價分析

任 斌，熊 蕾

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了地下管線建設(shè)的發(fā)展。其數(shù)量和種類在持續(xù)不斷增加，如綜合管廊、地鐵、電力隧道、油氣管道、地下深層排水隧道等。隨著各類城網(wǎng)下地，地下管線穿越既有城市道路的項目也越來越多，受建設(shè)環(huán)境條件的影響和限制，適用明挖施工方法的項目也越來越少，進而由非開挖施工技術(shù)代替。頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種成熟的地下管道施工方法，且呈大直徑趨勢發(fā)展[1]。現(xiàn)行《廣東省市政工程綜合定額2010》（以下簡稱“現(xiàn)行定額”）頂管定額只適用于管徑小于2.4 m的頂管，對大直徑的頂管沒有給出相應(yīng)的使用調(diào)整說明，給工程造價分析造成了一定的難度。本文以220 kV石井～凱旋電纜隧道工程為例，介紹大直徑頂管施工的技術(shù)應(yīng)用，并為大直徑頂管施工的造價分析提供參考依據(jù)。

1 工程概況

220 kV石井～凱旋電纜隧道工程由石井變電站引出，沿線經(jīng)過石慶路、石豐路、石沙路、黃石西路、廣花六路，最后接入凱旋路，全長約7.522 km。隧道明挖段埋深約6～8 m，頂管段埋深約10～11 m，穿越地層主要為粉質(zhì)黏土和全風化泥巖，巖層風化不均，軟硬交替，局部存在角礫、卵石等。工程附近發(fā)育煤層，并經(jīng)歷較長時期的開采活動，隧道線路范圍內(nèi)存在嚴重的采空區(qū)。

項目起點路段周邊無重要建筑（構(gòu)）物，施工場地較為開闊，采用明挖法施工；下穿廣清高速公路一級西江引水隧道等特殊路段，采用頂管法施工；其他路段如石慶路段、石豐路段、石沙路段以及過黃石西路段，原設(shè)計為明挖法施工方案[2]。

2 頂管技術(shù)應(yīng)用

項目建設(shè)過程中受地下管線、地面建（構(gòu)）筑物、地面交通以及地質(zhì)環(huán)境條件等因素的影響較大。同時，隧道上方覆土較淺，地面動載較大，開挖安全風險較高，部分路段原設(shè)計明挖法施工方案無實施的可能性。經(jīng)過專家論證，形成一致意見:采用大直接頂管施工技術(shù)。這一技術(shù)的成功應(yīng)用有效解決了對地面交通的影響，同時繞避了復(fù)雜的地下管線和地面建筑物，為政府節(jié)約了投資。

頂管管節(jié)全部采用C50（P8）鋼筋混凝土圓形斷面，內(nèi)直徑3 m，外直徑3.6 m，結(jié)構(gòu)厚度0.3 m，頂管區(qū)間長330～670 m，埋深10～11 m，管段主體主要位于砂層、黏土層、巖層之間，兩端設(shè)工作井及接收井。為繞避沿線建（構(gòu)）筑物及管線，頂管施工設(shè)中繼間，曲線頂進，曲線半徑500～1 000 m，采用泥水平衡頂進法施工[4]。

石慶路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長1 647.1 m；增加6個工作井及接收井，設(shè)22個中繼間。

石豐路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長1 034.2 m，增加3個工作井及接收井，設(shè)10個中繼間。

石沙路段明挖法變更為頂管法施工：頂管總長551.2 m，增加2個工作井及接收井，設(shè)7個中繼間。

3 定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道頂管段內(nèi)徑為3 m，且同時存在巖石頂進、曲線頂進以及多級頂進的復(fù)雜情況，所以在進行定額分析時，既要考慮大直徑巖石頂進過程人工和機械的降效影響，還要考慮通過增加中繼間解決曲線頂進帶來的偏差影響等因素。現(xiàn)行定額中泥水平衡頂進的頂管管節(jié)最大管徑（內(nèi)徑）為1.8 m，同時也沒有對大直徑頂管如何使用定額作出相關(guān)的說明，因此要分析大直徑頂管隧道的造價，首先要進行定額的分析。

3.1 頂管管徑變化的定額分析

通過對現(xiàn)行定額各管徑工、料、機變化趨勢的研究分析發(fā)現(xiàn)：管徑由0.8 m增加到1.8 m時，人工增加1.73工日，人工費增加88.23元，材料費增加347.47元，機械費基本呈線性增長規(guī)律，由此可初步測算出管徑（內(nèi)徑）為3 m的頂管，以定額D5-4-47(泥水平衡頂管管徑1.8 m)為基礎(chǔ)[3]，調(diào)整系數(shù)人工費1.16，材料費2.12，機械費1.85（見表1）。

觸變泥漿減阻和中繼間安拆定額根據(jù)分析，大致也呈線性增長規(guī)律，則可按線性比例測算內(nèi)徑3 m頂管的調(diào)整系數(shù)。相鄰定額子目的管徑步距為0.2 m，每一級的人工費、材料費、機械費的調(diào)整系數(shù)取內(nèi)徑2.4 m與內(nèi)徑2.2 m對應(yīng)的人工費、材料費和機械費的比值。當費用的離散性較大時，則取各級系數(shù)的平均值作為調(diào)整系數(shù)。如“中繼間安拆”定額中的材料費，離散性較大，故d2 600～d3 000的調(diào)整系數(shù)取d800～d2 400材料費系數(shù)的平均值。初步測算結(jié)果詳見表2～表4。

表1 “泥水平衡頂進”定額調(diào)整系數(shù)推算表

表2 “觸變泥漿減阻”定額調(diào)整系數(shù)推算表

表3 “中繼間安拆”定額調(diào)整系數(shù)推算表（一）

表4 “中繼間安拆”定額調(diào)整系數(shù)推算表（二）

表5 系數(shù)推算表

以內(nèi)徑1.8 m頂管定額為基礎(chǔ)，用同類方法可推算出“泥水切削機械及附屬設(shè)施安拆”定額的調(diào)整系數(shù)為：人工費1.48，材料費1.33，機械費1.87；以內(nèi)徑2.4 m頂管定額為基礎(chǔ)，用同類方法可推算出“頂進后座及坑內(nèi)平臺安拆”定額的調(diào)整系數(shù)為：人工費1.21，材料費1.24，機械費1.40。

根據(jù)以上定額分析和測算結(jié)果，計算出內(nèi)徑3 m頂管的分部分項單價為26 949.46元/m。

為了簡化計算，以上述測算結(jié)果為基礎(chǔ)，由管徑因素引起的調(diào)整系數(shù)按以下原則統(tǒng)一計取：當套用管徑為1.8 m的定額時，定額調(diào)整系數(shù)取1.8，以此類推，套用管徑為2.4 m的定額，定額調(diào)整系數(shù)取1.29。詳細推算結(jié)果見表5。按簡化系數(shù)法計算出內(nèi)徑3 m頂管的分部分項單價為27 134.07元/m，較詳細測算系數(shù)法計算的單價多184.61元/m，誤差在1%合理范圍以內(nèi)。

3.2 巖石頂進的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道頂進區(qū)間土質(zhì)包含各種不同種類和硬度的巖層，地質(zhì)條件較為復(fù)雜。現(xiàn)行定額第五冊排水工程說明：第5.4.11條“管道、方（拱）管涵頂進是按一般非巖層綜合各類土質(zhì)考慮”，因此入巖部分參考了佛山市建設(shè)工程造價站發(fā)布的《佛山市建設(shè)工程補充綜合定額（2013）》中“頂管入巖增加費”定額子目。該子目中頂管內(nèi)徑是按0.8～1.2 m編制。該項目頂管內(nèi)徑為3 m，子目中的頂管機（刀座、刀盤）材料價格相應(yīng)按內(nèi)徑3 m規(guī)格的市場價格進行換算和調(diào)整。

3.3 頂進級數(shù)大于4級的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道區(qū)間長度較長，需要采用多級頂進，最大頂進級數(shù)達到7級，而現(xiàn)行定額第五冊排水工程中：泥水平衡頂進的級數(shù)最多為4級。大于4級的采用遞增級差法，如頂進級數(shù)為5級時，調(diào)整系數(shù)為4級頂進系數(shù)+（4級頂進系數(shù)-3級頂進系數(shù)），依次類推，詳見表6。

表6 中繼間頂進分級調(diào)整系數(shù)表

3.4 曲線頂進的定額分析

220 kV石井～凱旋電纜隧道區(qū)間平面存在曲線頂進情況。由于曲線頂進可通過中繼間調(diào)整曲率，中繼間頂進調(diào)整系數(shù)中已考慮該因素，因此頂管的曲線頂進原則上不予另外增加費用。

當以上4種情況都存在時，各因素對造價的影響按調(diào)整系數(shù)相乘考慮計算。

4 造價分析

根據(jù)上述定額分析的基礎(chǔ)資料和結(jié)果，按《廣東省市政工程綜合定額（2010年）》和《廣東省市政工程計價辦法》，結(jié)合現(xiàn)行工料機價格標準，220 kV石井～凱旋電纜隧道頂管隧道造價分析見表7～表9。

表7 頂管隧道區(qū)間造價分析表

表8 頂管隧道工作井及接收井造價分析表

表9 頂管隧道各路段造價分析表

5 結(jié)語

上述定額分析和造價分析的資料通過了技術(shù)評審和專家論證，同時也得到了建設(shè)行政審批部門的肯定。在目前沒有大直徑頂管定額的條件下，此方法有效解決了工程實施過程中單價的確定和費用的控制問題，為今后一段時間合理確定大直徑頂管費用提供了一個很好的解決方法和思路。